CN102778287A

CN102778287A - 一种可倾斜称重电子秤的控制系统和控制方法

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Publication number: CN102778287A
Application number: CN2012102650804A
Authority: CN
Inventors: 张天袖; 李先勇; 陈月忠
Original assignee: Zhongshan Camry Electronic Co Ltd
Current assignee: Zhongshan Camry Electronic Co Ltd
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: CN102778287B

Abstract

本发明公开了一种可倾斜称重电子秤的控制系统和控制方法，所述控制系统包括有秤体，所述秤体上设有显示器和称重面，所述秤体内设置有用于测量压力的称重传感器和用于检测秤体的称重面倾斜度的角度检测装置，所述秤体内还设有根据角度检测装置和称重传感器所测量到的数据计算物体真实重量的称重模组处理器，所述显示器、称重传感器、角度检测装置分别与称重模组处理器连接。本发明的目的是根据秤体的称重面与水平面所成的夹角等于称重面所受压力与物体重力所成的夹角来对称重传感器读出的压力感应值进行补偿，使当前电子衡器显示值接近于实际物体重量，而不会由于倾斜角的存在而造成对物体实际重量的测量误差。

Description

一种可倾斜称重电子秤的控制系统和控制方法

[技术领域]

本发明涉及一种可倾斜称重电子秤的控制系统和控制方法。

[背景技术]

目前市面上的衡器产品都必须摆放在平整的台面上或者保持水平状态才可以准确秤重，这大大限制了衡器产品使用的环境。又因为使用者很难判断衡器产品是否水平，所以会导致很多产品的称量受到影响。目前市场上调整产品水平的方法大多都是采用水平仪，虽然方法可行，但调整过程比较麻烦，而且当换了一个位置，必须得重新调整，为此，有必要解决以上问题。

[发明内容]

本发明克服了上述技术的不足，提供了一种可倾斜称重电子秤的控制系统和控制方法，通过倾角检测模块检测秤体的称重面相对于水平面的倾斜度，以及称重传感器感应物体施加给称重面的压力，控制器根据受力分析原理对压力感应值进行补偿，使当前电子衡器显示值接近于实际物体重量值，而不会由于倾斜角的存在而造成对物体实际重量的测量误差。

为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种可倾斜称重电子秤的控制系统，包括有秤体1，所述秤体1上设有显示器2和称重面101，所述秤体1内设有用于测量物体施加给称重面101压力的称重传感器3，用于测量称重面101倾斜度的角度检测装置4，以及先通过角度检测装置4检测到的倾斜度数据计算出称重面101与水平面102所成的夹角、然后根据称重面101与水平面102所成的夹角等于称重传感器3所受压力方向与物体重力方向所成的夹角的受力分析原理来对称重传感器3的压力感应值进行补偿计算出物体真实重量的称重模组处理器5，所述显示器2、称重传感器3、角度检测装置4分别与称重模组处理器5连接。

作为优化，所述角度检测装置4采用用于检测倾斜度输出重力加速度在三轴坐标上的分量值数据的三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器输出端与称重模组处理器5连接。

作为优化，所述角度检测装置4采用型号为LIS35DE的三轴加速计加速度传感器。

作为优化，所述角度检测装置4采用用于检测倾斜度并直接输出倾角值数据的倾角传感器。

本发明可以运用在勺子秤上，也可以运用在量杯秤和行李秤上。

一种可倾斜称重电子秤的控制方法，包括有如下步骤：

物体上秤称重，称重传感器3检测物体施加给秤体称重面101上的压力，并把压力感应值N输出给称重模组处理器5；

角度检测装置4测量秤体称重面的倾斜度，输出倾斜度数据给称重模组处理器5计算出倾角值α；

根据受力分析，秤体的称重面101与水平面所成的夹角α等于称重传感器3所受压力N方向与物体重力G方向所成的夹角，即有

称重模组处理器5计算出物体实际重量，并把计算结果输出给显示器2进行显示。

本发明的有益效果是：1、可广泛运用于衡器产品，如勺子秤上，使用过程就不需要调整水平，避免因秤体的倾斜带来的称量问题；2、应用于电子量杯秤上，用户可以边倒东西边测量，方便易用。3、应用在商用电子秤上，用户不再需要通过水平仪来反复调整秤体的水平。

[附图说明]

图1是本发明的实物示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明倾斜称重的原理示意图。

图4是本发明实施例1的原理图。

图5是四面体求夹角的示意图。

图6是本发明的称重流程图。

[具体实施方式]

下面结合附图与本发明的实施方式作进一步详细的描述：

如图1-2所示，一种可倾斜称重电子秤的控制系统，其特征在于包括有秤体1，所述秤体1上设有显示器2和称重面101，所述秤体1内设有用于测量物体施加给称重面101压力的称重传感器3，用于测量称重面101倾斜度的角度检测装置4，以及先通过角度检测装置4检测到的倾斜度数据计算出称重面101与水平面102所成的夹角、然后根据称重面101与水平面102所成的夹角等于称重传感器3所受压力方向与物体重力方向所成的夹角的受力分析原理来对称重传感器3的压力感应值进行补偿计算出物体真实重量的称重模组处理器5，所述显示器2、称重传感器3、角度检测装置4分别与称重模组处理器5连接。

如图3所示，本发明所述的检测秤体1的倾斜度也是指检测秤体1上的称重面101的倾斜度，即称重面101与水平面102所成的夹角α，根据受力分析，秤体的称重面101与水平面102所成的倾角等于称重传感器3所受压力N方向与物体重力G方向所成的夹角，得出倾斜称重补偿关系：

G = \frac{N}{COSα}

其中G是物体重量，N是称重传感器3读出的压力感应值，α也记为倾角值，根据上述公式计算出物体实际重量，因此，只要解决由角度检测装置4的输出信号如何计算出倾角值就可以了。

实施例1，角度检测装置4采用三轴加速度传感器，三轴加速度传感器是一种测量三个方向加速度的装置，其可测量各轴的加速度值，然后通过输出的电压信号或数字信号与倾角值进行转换，下面推断三轴加速度传感器输出的三轴加速度值与倾角值的关系。

如图4所示，设X轴与水平面的夹角为俯仰角Ax，Y轴与水平面的夹角为横滚角Ay。下面以俯仰角Ax为例，进行计算公式的推导。当加速度传感器水平放置在水平面上时，其初始状态坐标与X轴、Y轴、Z轴重合，此时Ax为0度，各轴上的静态加速度值：ADx=0g,ADy=0g,ADz=lg；当X轴与水平面产生俯仰角Ax时，即如图所示的夹角P，将坐标系投影到XZ轴平面，可求得各轴上的静态加速度值：ADx=-lg×sin(Ax)，ADy=0g,ADz=lg×cos(Ax),得出俯仰角

同理得出横滚角

而ADx、ADy、ADz由三轴加速度传感器读出，即称重模组处理器5可通过与其连接的三轴加速度传感器的输出信号计算出系统在各坐标轴上的倾角。

如图5所示，根据四面体求夹角有

通过求反余弦可得出斜角值α，由于实际应用中倾斜称重的倾斜度是有限度的，在倾斜度过大的情况下是不能称重的，所述实际可以把斜角值α近似为α=Ax+Ay方便系统运算。

实施例2，角度检测装置4采用型号为LIS35DE的三轴加速计加速度传感器，LIS35DE三轴加速度传感器是一种高精度、低功耗及实用型IC芯片三轴加速传感器，内部集成控制芯片输出加速度值数字信号。如图4所示，LIS35DE三轴加速传感器以重力矢量作为基准来测定物体的空间方位，进行倾斜度测量，当加速计的感应轴与重力方向垂直即感应轴水平时，它对倾斜度的变化是最敏感的，此时感应轴X和Y轴与重力方向垂直，其在X和Y轴输出的数字量与倾斜度保持线性，而当感应轴与重力方向接近平行时，LIS35DE三轴加速传感器的Z轴所感应到的加速度输出值接近+lg或-1g。将加速计的X和Y轴都水平放置，此时X轴和Y轴输出重力加速度为0，就可以作为双轴倾斜计测量倾斜度了，将测量输出数字信号ADx、ADy换算成对应的g值变化量G_X、G_Y，对于LIS35DE有：

G_X=(AD_X×1g/64)

G_Y=(AD_Y×1g/64)

上述公式反应LIS35DE输出信号值与加速度值的内部转换关系，代入下面公式计算得到X、Y轴的倾斜角Ax和Ay，

Ax=G_X×90/lg≈1.4ADx

A_y=G_Y×90/1g≈1.4ADy

上述公式是LIS35DE所计算到的加速度与倾斜角的内部转换关系，其中，倾斜数据ADx、ADy、ADz由LIS35DE直接输出，并根据α=Ax+Ay计算到的倾斜角与LIS35DE输出加速度值成比例关系，为其他型号角度检测装置4对压力测量值进行倾斜补偿提供了更方便的手段，也为运用其他型号的三轴加速度传感器时提供参照。

实施例3，角度检测装置4直接采用市面上现有的成品模块倾角传感器。倾角传感器是一种用于系统的水平测量的器件，其把微控制单元、微机电系统加速度计、模数转换电路、通讯单元全都集成在一块非常小的电路板上，直接输出倾角值α等倾斜数据，角度检测装置4把倾角值的计算过程都集成在模块中，减少了称重模组处理器5的运算量，称重模组处理器5直接利用输出信号并根据

就可以计算出物体实际重量。

如图6所示，物体上秤称重，称重传感器3检测物体施加给秤体称重面101上的压力，并把压力感应值N输出给称重模组处理器5；角度检测装置4测量秤体称重面的倾斜度，输出倾斜度数据给称重模组处理器5计算出倾角值α；称重模组处理器5计算物体实际重量，并把计算结果输出给显示器2进行显示。

本发明测量倾角及进行倾斜补偿的方法很多，由角度检测装置4检测到的倾斜数据计算倾角值α的处理手段有很多种，本领域技术人员可以根据具体的角度检测装置4的输出信号与倾角值α的数学关系，选择一种便于运算的近似转换公式预先固化在称重模组处理器5中，从而计算出倾角值α，其不影响本发明的基本结构和实现的效果，只要采用了检测装置对秤体进行倾斜数据检测，以及通过这个与倾角值α有关的数据和称重传感器3的测量值进行对倾斜称重时测量误差的补偿或修正，从而计算出物体实际重量的方式，都是本发明的保护范围。

本发明技术可以广泛应用到衡器产品上，特别是勺子秤。勺子秤的使用情况是：用户手拿勺子秤进行称重，如果勺子秤的称重面不水平，就无法保证称量准确，如果通过水平仪调整水平，使用起来又相当不方便，如果应用了我们这种倾斜称重技术，就不需要进行水平调整，给勺子秤的使用方便性和称量准确性带来革命性的飞跃。

另外还可以运用在量杯秤上，量杯秤的使用习惯是：边倒东西边测量。在测量的过程也是很难保证产品水平，如果倒了东西再把产品摆在台面上测量又相当的麻烦。如果应用这种倾斜测量技术，也会给量杯秤的使用方便性带来质的飞跃。

本发明的技术方案也可以应用在行李秤等其他衡器产品上，避免了由于称重台面的不平带来的称量问题，使用过程就不需要反复调整水平。

Claims

1.一种可倾斜称重电子秤的控制系统，其特征在于包括有秤体（1），所述秤体（1）上设有显示器（2）和称重面（101），所述秤体（1）内设有用于测量物体施加给称重面（101）压力的称重传感器（3），用于测量称重面（101）倾斜度的角度检测装置（4），以及先通过角度检测装置（4）检测到的倾斜度数据计算出称重面（101）与水平面（102）所成的夹角、然后根据称重面（101）与水平面（102）所成的夹角等于称重传感器（3）所受压力方向与物体重力方向所成的夹角的受力分析原理来对称重传感器（3）的压力感应值进行补偿计算出物体真实重量的称重模组处理器（5），所述显示器（2）、称重传感器（3）、角度检测装置（4）分别与称重模组处理器（5）连接。

2.根据权利要求1所述的一种可倾斜称重电子秤的控制系统，其特征在于所述角度检测装置（4）采用用于检测倾斜度输出重力加速度在三轴坐标上的分量值数据的三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器输出端与称重模组处理器（5）连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种可倾斜称重电子秤的控制系统，其特征在于所述角度检测装置（4）采用型号为LIS35DE的三轴加速计加速度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种可倾斜称重电子秤的控制系统，其特征在于所述角度检测装置（4）采用用于检测倾斜度并直接输出倾角值数据的倾角传感器。

5.根据权利要求1所述的一种可倾斜称重电子秤的控制系统，其特征在于所述秤体（1）是勺子秤。

6.根据权利要求1所述的一种可倾斜称重电子秤的控制系统，其特征在于所述秤体（1）是量杯秤。

7.根据权利要求1所述的一种可倾斜称重电子秤的控制系统，其特征在于所述秤体（1）是行李秤。

8.一种可倾斜称重电子秤的控制方法，其特征在于包括有如下步骤：

物体上秤称重，称重传感器（3）检测物体施加给秤体称重面（101）上的压力，并把压力感应值N输出给称重模组处理器（5）；

角度检测装置（4）测量秤体称重面的倾斜度，输出倾斜度数据给称重模组处理器（5）计算出倾角值α；

根据受力分析，秤体的称重面（101）与水平面所成的夹角α等于称重传感器（3）所受压力N方向与物体重力G方向所成的夹角，即有

称重模组处理器（5）计算出物体实际重量，并把计算结果输出给显示器（2）进行显示。