本發明屬于醫療器械領域，特別是自動更換床單設備裝置。

背景技術：

現階段，醫療資源依然緊張，導致醫護人員的工作量大，特別是床單的更換，更是頻繁，臥床病人需要經常更換，病人出院后需要更換，對于一些不能自理的病人，床單很容易被污染，其更換的頻率更大，且有時候改換床單的時候，病人自己并不知道自己的床單應該換，導致醫護人員工作量大，在更換床單的過程中，收取需要更換的床單較容易，但將新床單鋪在床墊上是耗費體力的部分，因為為了防止病人頻繁翻身使床單產生褶皺，一般需要將床單的邊壓緊在床墊下，利用病人自身的重力經床墊將床單壓緊，保證床單能始終緊緊包裹住床墊，同時為了保證床單能很好的包裹住床墊，在鋪床單時，床單要對稱放置床墊上，這就需要醫護醫院耗費一定的體力去將床單整理好，一般只是安排一個護士來完整鋪床的工作，所以，在一個人的情況下，完整此項工作費時費力且工作量大。

所以本發明提供一個新的技術方案來解決此問題。

技術實現要素：

針對上述問題，為克服現有階段中存在的問題，本發明提供自動更換床單設備裝置，可有效解決現有現在醫護人員鋪設床單工作量大的問題，保證床單更能裹緊床墊。

其解決的技術方案是，自動更換床單設備裝置，包括床體、控制電路，其特征在于，床體的床板下部有固定在床體上的固定架，固定架上裝有升降電機，固定架上裝有支撐架，支撐架上有多根豎向的支撐桿，支撐桿穿過床板并與床板上的床墊相接觸，升降電機的輸出軸經升降機構與支撐架相連接，構成支撐架可上下移動的結構；床板的四個角及床板的中間位置處的兩邊各有一個拉緊裝置，拉緊裝置包括固定筒，固定筒內有一個盲孔，固定筒的上部有一個通孔，通孔的下端與盲孔相連通，盲孔的腔體上端有一個擋塊，擋塊上有一個豎桿，豎桿的上端穿過通孔并置于固定筒的外部，豎桿的上端有一個掛鉤，擋塊的下端有置于盲孔內的彈簧，擋塊的下端面上裝有繩索，固定架上裝有拉緊電機，多個拉緊裝置上的繩索的另一端纏繞在拉緊電機的輸出軸上，床墊的外緣面上裝有多個U形卡箍；

所述控制電路包括溫濕度檢測模塊、定時提醒模塊、MCU模塊、升降電機控制模塊、拉緊電機控制模塊、平整度檢測模塊、語音模塊、按鍵或遙控器、紫外線消毒控制模塊，溫濕度檢測模塊、定時提醒模塊、平整度檢測模塊、按鍵或遙控器連接MCU模塊，MCU模塊連接升降電機控制模塊、拉緊電機控制模塊、語音模塊、紫外線消毒控制模塊，溫濕度檢測模塊、紫外線消毒控制模塊設于床墊上，定時提醒模塊、MCU模塊、語音模塊設于床板上，升降電機控制模塊設于升降電機處，拉緊電機控制模塊、平整度檢測模塊設于拉緊電機處。

本發明結構巧妙且人性化設計，能夠自動檢測床單的使用狀態，語音提醒病人或醫護人員更換傳單，且醫護人員在鋪新床單是基本上不用彎腰，降低了勞動強度，在保證床單平整度的情況下，能更好的讓床單裹緊床墊，還能紫外線消毒。

附圖說明

圖1為本發明床墊被升高狀態下的主視剖面圖。

圖2為本發明的控制電路模塊圖。

圖3為本發明圖1中A部分的放大圖。

圖4為本發明拉緊裝置的主視剖面圖（放大圖）。

圖5為本發明U形卡箍將床單卡緊在床墊上時的主視剖面圖。

圖6為本發明床墊的俯視圖。

圖7為本發明床單的俯視圖。

圖8為發明拉緊電機和定位套筒的主視圖。

圖9為圖7的俯視圖。

圖10為本發明升降電機、升降機構、固定架和支撐架的連接圖（放大圖）。

圖11為本發明的升降電機控制原理圖。

圖12為本發明的拉緊電機控制原理圖。

圖13為本發明的左上語音模塊電路圖、右上溫濕度檢測模塊電路圖、正下定時提醒模塊電路圖。

圖14為本發明的單片機原理圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式做進一步的說明。

由圖1至圖14給出，本發明包括自動更換床單設備裝置，包括床體、控制電路，其特征在于，床體的床板1下部有固定在床體上的固定架2，固定架2上裝有升降電機3，固定架2上裝有支撐架4，支撐架4上有多根豎向的支撐桿，支撐桿穿過床板1并與床板1上的床墊5相接觸，升降電機3的輸出軸經升降機構與支撐架4相連接，構成支撐架4可上下移動的結構；床板1的四個角及床板1的中間位置處的兩邊各有一個拉緊裝置，拉緊裝置包括固定筒6，固定筒6內有一個盲孔7，固定筒6的上部有一個通孔，通孔的下端與盲孔7相連通，盲孔7的腔體上端有一個擋塊9，擋塊9上有一個豎桿10，豎桿10的上端穿過通孔并置于固定筒6的外部，豎桿10的上端有一個掛鉤11，擋塊9的下端有置于盲孔7內的彈簧12，擋塊9的下端面上裝有繩索13，固定架2上裝有拉緊電機14，多個拉緊裝置上的繩索的另一端纏繞在拉緊電機14的輸出軸上，床墊5的外緣面上裝有多個U形卡箍16；

所述控制電路包括溫濕度檢測模塊、MCU模塊、升降電機控制模塊、拉緊電機控制模塊、平整度檢測模塊、按鍵或遙控器、紫外線消毒控制模塊，溫濕度檢測模塊、平整度檢測模塊、按鍵或遙控器連接MCU模塊，MCU模塊連接升降電機控制模塊、拉緊電機控制模塊、紫外線消毒控制模塊，溫濕度檢測模塊、紫外線消毒控制模塊設于床墊5上， MCU模塊設于床板1上，升降電機控制模塊設于升降電機3處，拉緊電機控制模塊、平整度檢測模塊設于拉緊電機14處。

所述的升降機構包括固定框17，固定框17固定在固定架2上，升降電機3的輸出軸上連接有絲杠18，絲杠18豎向置于固定框17內，絲杠18上旋裝有升降螺母19，升降螺母19與支撐架4相連，升降電機3的輸出軸帶動絲杠18轉動，絲杠18帶動升降螺母19在絲杠18上進行上下移動，進而帶動支撐架4進行上下移動。

所述的拉緊電機14輸出軸的上端有多個固定在固定架2上的定位套筒20，多個定位套筒20的上端朝向與之對應的固定在床板1上的拉緊裝置，每個拉緊裝置上的繩索穿過定位套筒20纏繞在拉緊電機14的輸出軸上。

所述的床墊5上有與多個拉緊裝置對應的讓位孔21。

所述與多個拉緊裝置對應的拉緊孔23設置在床單22上。

所述拉緊電機控制模塊包含光耦PC1、光耦PC2，單片機U3的引腳40經低壓變頻器連接光耦PC1的引腳2，光耦PC1的引腳1經電阻R12連接接電源+5V, 光耦PC1的引腳3連接地，光耦PC1的引腳4經電阻R13連接三極管Q1的基極，三極管Q1的集電極經電阻R14連接三極管Q2的基極，三極管Q1的發射極接電源+5V, 三極管Q2的發射極接地，三極管Q2的集電極分別連接繼電器K1線圈下端和二極管D10的正極，繼電器K1線圈上端和二極管D10的負極連接電源VDD, 單片機U3的引腳39經低壓變頻器連接光耦PC2的引腳2，光耦PC2的引腳1經電阻R15連接接電源+5V, 光耦PC2的引腳3連接地，光耦PC2的引腳4經電阻R16連接三極管Q3的基極，三極管Q3的集電極經電阻R17連接三極管Q4的基極，三極管Q4的發射極接電源+5V, 三極管Q4的發射極接地，三極管Q4的集電極分別連接繼電器K2線圈下端和二極管D4的正極，繼電器K2線圈上端和二極管D4的負極連接電源VDD,繼電器K1公共端和繼電器K2公共端連接220V端子 H1引腳1，繼電器K1常開觸點分別連接經電容C5上端、拉緊電機14的引腳1，繼電器K2常開觸點分別連接電容C5下端、拉緊電機14的引腳2, 拉緊電機14的引腳2連接到220V端子H1引腳2；

所述升降電機控制模塊包括光耦U2，光耦U2的引腳1通過電阻R18連接電源+5V，光耦U2的引腳2連接單片機U3的引腳23，光耦U2的引腳3連接地，光耦U2的引腳4分別連接電阻R19一端、電阻R20一端，電阻R19另一端連接電源+12V，電阻R20另一端分別連接電容C6一端、三極管Q5的基極，電容C6另一端連接電源+12V，三極管Q5的發射極和二極管D6負極連接電源+12V，三極管Q5的集電極分別連接二極管D6的正極、接地電容C7一端、升降電機3上端、二極管D5負極，二極管D5正極連接地，升降電機3下端分別連接電阻R21一端、電阻R22一端、電阻R23一端，電阻R23另一端分別連接電容C8一端、單片機U3的引腳8，電容C8另一端連接地。

為了使該發明更具有人性化，所述的自動更換床單設備裝置，還包括定時提醒模塊，定時提醒模塊設于床板1上，其特征在于，所述定時提醒模塊包括時鐘芯片U4，時鐘芯片U4的引腳1分別連接晶振Y1的引腳2、電容C1一端，時鐘芯片U4的引腳2分別連接晶振Y1的引腳1、電容C2一端，電容C1和電容C2另一端接地，時鐘芯片U4的引腳4連接地，時鐘芯片U4的引腳3分別連接電阻R7一端、單片機U3的引腳9，時鐘芯片U4的引腳5分別連接電阻R8一端、單片機U3的引腳1，時鐘芯片U4的引腳6分別連接電阻R9一端、單片機U3的引腳2，時鐘芯片U4的引腳7分別連接電阻R10一端、單片機U3的引腳20，電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10另一端連接電源+5V0，時鐘芯片U4的引腳8分別連接二極管D1負極、二極管D2負極、接地電容C3一端，二極管D1正極連接電源+5V0，二極管D2正極連接電池BT1正極，電池BT1負極連接地；

所述溫濕度檢測模塊包括傳感器D3，傳感器D3的引腳1連接電源+3.3V，傳感器D3的引腳2連接地，傳感器D3的引腳2分別連接電阻R11的一端、單片機U3的引腳38，電阻R11的另一端連接電源+3.3V，電容C4的一端連接電源+3.3V，電容C4的另一端連接地。

為了使該發明使用更加方便，所述的自動更換床單設備裝置，還包括語音模塊，語音模塊設于床板1上，其特征在于，所述語音模塊包括語音芯片U1，語音芯片U1的引腳2連接單片機U3的引腳13，語音芯片U1的引腳3連接單片機U3的引腳15，語音芯片U1的引腳4連接蜂鳴器LS1的負極，語音芯片U1的引腳5連接蜂鳴器LS1的正極，語音芯片U1的引腳6和電容C10一端連接電源+5V0，語音芯片U1的引腳7和電容C10另一端連接地。

本發明具體使用的情況如下: 實施例一，由于每個病人的情況不一樣，所需要的溫濕條件也不一樣，溫濕度檢測模塊實時檢測病人床單使用的情況，MCU模塊可供選擇較多，以型號為STC15F2K60S2單片機U3為核心的MCU模塊為例，可以通過植入不同的程序進行控制本發明，以溫度22度-24度、濕度50%-60%為適宜條件，當溫濕度檢測模塊檢測的溫濕度范圍超過程序設定的溫濕度范圍，或定時提醒模塊檢測到了需要更換傳單的時間（病人床單正常情況下一般一周二次），語音模塊就會發出語音提示病人或醫護人員更換床單，醫護人員可以通過遙控器或按鍵（按鍵設于床墊上）控制MCU模塊啟動更換床單程序（此為現有技術，不再詳述），當需要更換床單時，啟動更換床單程序，升降電機3控制模塊控制升降電機3正轉，升降電機3的輸出軸帶動絲杠18轉動，絲杠18帶動升降螺母19在絲杠18上向上移動，進而帶動支撐架4向上移動，當升降電機上升一定高度時，升降電機自動停止，醫護人員取下床墊的外緣面上多個U形卡箍，拿走床單，之后，取出新床單，依次將拉緊裝置內的掛鉤掛在與其對應的床單上的拉緊孔內，當確定全部掛鉤掛好后，醫護人員再次通過按鍵或遙控器控制MCU模塊進入下個程序，拉緊電機控制模塊控制拉緊電機14正轉，由于拉緊電機14輸出軸的上端有多個固定在固定架2上的定位套筒20，多個定位套筒20的上端朝向與之對應的固定在床板1上的拉緊裝置，每個拉緊裝置上的繩索穿過定位套筒20纏繞在拉緊電機14的輸出軸上，當拉緊電機14正轉時，帶動多個拉緊裝置上的繩索拉緊，此時平整度檢測模塊檢測拉緊電機轉動的圈數，MCU模塊內的單片機分析此時拉緊電機轉動的圈數和升降電機此時的高度（此高度信號是程序啟動第一個階段時所保留的信號），當MCU模塊內的單片機分析沒有拉緊導致不平整后，控制拉緊電機正反轉調節，待完成分析平整后，語音提醒模塊提示醫護人員完成此動作，此時，拉緊電機反轉，繩索回位，掛鉤11在彈簧的作用下回位，醫護人員此時將掛鉤從床單的拉緊孔23中取出，完成床單的拉緊和平整，之后醫護人員通過U形卡箍將床單固定在床墊上，固定完成后，醫護人員通過按鍵或遙控器進入下個程序，MCU模塊控制升降電機反轉，升降電機3的輸出軸帶動絲杠18轉動，絲杠18帶動升降螺母19在絲杠18上向下移動，進而帶動支撐架4向下移動，待移動到其實位置時，并且紫外線消毒控制模塊啟動，對新床單進行消毒（該技術為現有技術，不在詳述），待全部完成后，語音提醒模塊提示此次更換床單過程結束，紫外線消毒控制模塊不局限于換床單時消毒，通常不換床單時也可以通過按鍵或遙控器單獨進行紫外線消毒這一步驟。

實施例二，在實施例一的基礎上，為了使更換床單的過程更加方便，該發明的掛鉤和拉緊孔設有相應的標記碼，床單的左側及對應的拉緊孔設為1，床單的右側及對應的拉緊孔設為2，床單的四角及對應的拉緊孔設為3，醫護人員或病人在換床單的時候能夠根據標記碼更快地將掛鉤掛在相對應的拉緊孔內。

實施例三，在實施例一的基礎上，所述拉緊電機控制模塊受控于單片機U3，通過控制拉緊電機的正反轉從而控制床單拉緊繩索的拉緊與松開，包含光耦PC1、光耦PC2，拉緊時，單片機U3的引腳40輸出低電平經低壓變頻器連接光耦PC1的引腳2，光耦PC1的引腳1經電阻R12連接電源+5V, 光耦PC1的引腳3連接地，此時光耦導通，光耦PC1的引腳4為低電平經電阻R13連接PNP型三極管Q1的基極，由于PNP型三極管Q1的發射極接電源+5V，PNP型三極管Q1的集電極為高電平，經電阻R14連接NPN型三極管Q2的基極，NPN型三極管Q2的發射極接地，NPN型三極管Q2導通， NPN型三極管Q2的集電極分別連接繼電器K1線圈下端和二極管D10的正極，繼電器K1線圈上端和二極管D10的負極連接電源VDD,繼電器線圈得電，常開觸點閉合，拉緊電機引腳1和引腳2 接通220V端子 H1，拉緊電機正轉，拉緊繩子，拉緊后，單片機U3的引腳39輸出低電平經低壓變頻器連接光耦PC2的引腳2，光耦PC2的引腳1經電阻R15連接電源+5V, 光耦PC2的引腳3連接地，此時光耦導通，光耦PC2的引腳4為低電平經電阻R16連接PNP型三極管Q3的基極，由于PNP型三極管Q3的發射極接電源+5V，PNP型三極管Q3的集電極為高電平，經電阻R17連接NPN型三極管Q4的基極，NPN型三極管Q4的發射極接地，NPN型三極管Q4導通， NPN型三極管Q4的集電極分別連接繼電器K2線圈下端和二極管D4的正極，繼電器K2線圈上端和二極管D4的負極連接電源VDD,繼電器線圈得電，常開觸點閉合，拉緊電機引腳3和引腳2 接通220V端子 H1，拉緊電機反轉，松開繩子，拉緊電機引腳1和引腳3之間連接啟動電容C5；所述升降電機控制模塊用于更換床單前后，控制升降電機的啟動和停止以及速率，而且可以實時的讀回升降電機的運行狀態，光耦U2的引腳1通過電阻R18連接電源+5V，上拉電阻使光耦電位嵌位在高電平同時有限流作用，光耦U2的工作狀態由單片機U3的引腳8輸出的高低電平控制，當單片機U3的引腳8輸出低電平時，光耦U2導通，由于光耦U3的引腳3連接地，此時光耦U2的引腳4為低電位，光耦U2的引腳4經上拉電阻R19鉗位后通過電阻R20限流送入PNP型三極管Q5的基極，PNP型三極管Q5 加正向偏壓導通，集電極電位為+12V，此時電源+12V、升降電機、電阻R21、電阻R21構成流通回路，電機運轉，PNP型三極管Q5的發射極和集電極反向并接二極管D6，二極管D6起保護作用，避免三極管被瞬時高壓擊穿，電容C6為發射結旁路電容，用于提高抗干擾能力，電容C7、二極管D5，電阻R14和電容C8構成采集電路，用于檢測升降電機的啟動狀態、停止狀態、運轉速率，并將電壓信號傳送到單片機U3的引腳8，由單片機分析處理，輸出控制信號到光耦U2引腳2，從而控制升降電機狀態。

實施例四，在實施例一的基礎上，所述定時提醒模塊用于在設定定時時間到達時（一般一周二次，可設為72H）發出指令給單片機，單片機控制發出需更換床單信號，每次更換后單片機控制，時間清零重新計時，包括時鐘芯片U4，時鐘芯片U4的引腳1、引腳2為外部震蕩端用于高精度計時，由晶振Y1、電容C1、電容C2組成，時鐘芯片U4的引腳4連接地，時鐘芯片U4的引腳3為中斷輸出端，設定時間到時，向單片機輸出低電平，經上拉電阻R7后連接單片機U3的引腳9，時鐘芯片U4的引腳5為數據端用于設定時間輸入，經上拉電阻R8后連接單片機U3的引腳1，時鐘芯片U4的引腳6時鐘端低電平時允許數據端設定時間輸入，經上拉電阻R9后連接單片機U3的引腳2，時鐘芯片U4的引腳7為時鐘輸出端經上拉電阻R10后連接單片機U3的引腳20，時鐘芯片U4的引腳8為電源端一方面由二極管D1接電源+5V和接地電容C3提供，另一方面由二極管D2、電池BT1提供，保證在斷電的時候，可以通過電池給時鐘芯片供電，以保持時間的繼續走動；所述溫濕度檢測模塊（由于不合理的溫濕度不僅影響人的舒適度，還有助于細菌的繁殖）用于實現對溫度、濕度的檢測，將溫濕度信號通過傳感器進行信號的采集并轉換成數字信號，再應用單片機進行數據的分析和處理（溫度低于20℃，濕度高于85％），發出需更換床單信號，包括型號為DHT11的傳感器D3，傳感器D3的引腳1為電源端連接電源+3.3V，傳感器D3的引腳2連接地，傳感器D3的引腳2為信號輸出端分別連接電阻R11的一端、單片機U3的引腳38，電阻R11的另一端連接電源+3.3V，電容C4的一端連接電源+3.3V，電容C4的另一端連接地。

實施例五，在實施例一的基礎上，所述語音模塊用于當定時提醒模塊設定定時時間到或者設定定時時間內溫濕度檢測模塊檢測到濕度或溫度異常時單片機控制語音模塊發聲提示床單更換，發出音質清晰的“請更換床單”提示音，床單被拉緊平整后發出音質清晰的“床單已平整”提示音，床單更換動作整個完成后發出音質清晰的“床單更換已完成”提示音，包括語音芯片U1，語音芯片U1的引腳2為時鐘控制端連接單片機U3的引腳13，語音芯片U1的引腳3為數據端連接單片機U3的引腳15，時鐘控制端低電平時允許單片機文字數據傳輸到語音芯片，語音芯片將文字轉換成聲音，從PWM口引腳4和引腳5輸出到蜂鳴器LS1的負極和正極，蜂鳴器功率放大后發聲，語音芯片U1的引腳6和電容C10一端連接電源+5V，語音芯片U1的引腳7和電容C10另一端連接地，用于濾除干擾。

以上所述是結合具體實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明具體實施僅局限于此；對于本發明所屬及相關技術領域的技術人員來說，在基于本發明技術方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、數據的替換，都應當落在本發明保護范圍之內。