CN103162781B - 一种具有人体成分测量功能的人体秤 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种具有人体成分测量功能的人体秤，包括：秤盘、秤盘上设置的N个电极，还包括：电极切换单元，测量单元，控制单元，控制单元包括判断单元和人体成分计算单元，电极切换单元接受控制单元的指令以预设的初始电极为发射点导通电极，测量单元按照控制单元的指令测量被导通电极间的阻抗，控制单元的判断单元根据测得的阻抗判断出是脚阻抗、体阻抗或是空载；当判断结果为空载时，控制单元控制电极切换单元按照预设的顺序导通下一对电极；当判断结果是体阻抗时，人体成分计算单元计算出人体成分并输出测量结果。通过设置电极切换单元与判断单元，仅通过人体秤内部的电路判断，实现了不规定人体站立方向就能完成人体成分测量。

Description

一种具有人体成分测量功能的人体秤

技术领域

本发明涉及一种人体秤，特别是涉及具备人体成分测量功能的人体秤。

背景技术

目前具备人体成分测量功能的人体秤，一般是采用生物电阻抗方法。有双电极测量和四电极测量两种主流测量方案。电极片被分成两组，左脚踩一组电极片，右脚踩一组电极片(左右脚不能踩同一组电极片)。通过电极片发送一组交流测试信号，通过人体，测出人体阻抗，根据这个阻抗值计算人体成分，并通过显示单元显示测量结果。

上述的人体秤需在秤盘上设定放脚区域，否则使用者按其他方向站立会踩错电极片，导致测量错误。通常是在显示单元的两侧设定放脚区域，或者在秤盘上设有一些标记或装置对用户进行方向上的暗示。例如，按键、文字标记等。

因此，上述人体秤的缺陷是不规定使用者站立方向就不能进行人体成分测量。

并且随着移动终端的应用，可实现对人体秤测量过程的全程控制，人体秤只需将测得的中间数据通过内部的通讯接口传递到外部终端，由外部终端完成计算和结果显示。人体秤上的显示单元和按键等装置变得多余，去除这些装置可节省成本，因此，实现无方向性人体成分测量变得十分有需求，现有的人体秤无法实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服公知技术存在的上述缺陷，而提供一种不规定人体站立方向就能进行人体成分测量的人体秤，并且结构简单，成本低廉，给测量者带来便利。

本发明是通过以下技术方案实现的，依据本发明提供的一种具有人体成分测量功能的人体秤，包括：秤盘、秤盘上设置的N个电极(N≥4)、其中，还包括：电极切换单元，测量单元，控制单元，所述控制单元包括判断单元和人体成分计算单元，所述电极切换单元接受控制单元的指令以预设的初始电极为发射点导通电极，所述测量单元按照控制单元的指令测量被导通电极间的阻抗，所述控制单元的判断单元根据测得的阻抗判断出是脚阻抗、体阻抗或空载；

当判断结果为空载时，控制单元控制电极切换单元按照预设的顺序导通下一对电极；当判断结果是体阻抗时，人体成分计算单元计算出人体成分并输出测量结果。

本发明还可以采取以下技术方案进一步实现：

前述的人体秤，其中，所述的判断单元还进一步包括对测得的阻抗进行脚接触阻抗判断，当判断结果为脚接触阻抗时，控制单元输出报错指令.

前述的人体秤，其中，还包括体重测量单元，用于测量人体体重数据。

前述的人体秤，其中，还包括一通讯接口，用于与外部终端进行数据交换。

前述的人体秤，其中，所述通讯接口为串行接口、USB、蓝牙、ZigBee或WIFI接口。

前述的人体秤，其中，所述的外部终端为手机、PDA或PC。

前述的人体秤，其中，还包括与控制单元连接的输出单元，该输出单元为显示单元和/或语音提示单元。

前述的人体秤，其中，还包括一输入单元，用于输入非测量人体参数。

本发明还提供了一种人体秤的电路控制方法，包括以下步骤：

S1：判断使用者已经上秤；

S2：系统初始化；

S3：电极切换电路接收控制单元的指令以预设的初始电极为发射点导通电极；

S4：测量单元按照控制单元的指令测量被导通电极间的阻抗并进行保存；

S5：控制单元的判断单元提取测得的阻抗，并根据阻值判断出是脚阻抗、体阻抗或是空载；

当判断结果为空载时，返回步骤S3，控制单元控制电极切换单元按照预设的顺序导通下一对电极；

当判断结果是体阻抗时，人体成分计算单元计算出人体成分，控制单元向输出单元发出输出指令，进入步骤S7；

S7：输出人体成分测量结果；

S8：测量过程结束。

前述的一种人体秤的电路控制方法：其中，步骤S5中判断单元还进一步包括对测得的阻抗进行脚接触阻抗判断，当判断结果为脚接触阻抗时，控制单元向输出单元发出报错指令；进入步骤S6；

S6：输出单元向用户报错，提示用户重新站位，用户重新站立完毕后返回上述步骤S3。

总之，通过以上结构本发明与现有技术相比至少有如下优点：

通过设置电极切换单元与判断单元，仅通过人体秤内部的电路判断，实现了不规定人体站立方向就能完成人体成分测量；

通过判断单元增加脚接触阻抗的判断，从而当测量者用不正确的姿势踩秤时可以识别，避免测量错误；

通过设置通讯模块，人体秤可以和外部终端进行数据交换，实现测量结果的和控制命令的传输等。

语音提示单元，可提示用户重新站位，促使用户按正确姿势站位，从而获得正确的测量结果。

而且通过以上设置，人体秤可以省略显示单元、按键等装置，结构简单，成本低廉，便于操作，给测量者带来便利。

本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1为本发明人体秤的功能结构图；

图2为本发明人体秤的电路控制流程图；

图3为本发明人体秤优选的电路控制流程图；

图4为本发明人体秤实施例一的秤盘电极分布示意图；

图5为本发明人体秤实施例一的电路控制流程图；

图6为本发明人体秤实施例二的秤盘电极分布示意图；

图7为本发明人体秤实施例二的秤盘电极分组情况示意图；

图8为本发明人体秤实施例二中双脚踩到同一电极情况的示意图；

图9为本发明人体秤实施例二中双脚踩未踩到对称的电极情况的示意图；

图10为本发明人体秤实施例二的电路控制流程图；

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对本发明的结构、特征及其功效，详细说明如下：

如图1所示，本发明提供的一种人体秤，包括：秤盘1、秤盘上设置的N个电极2(N≥4)、其中，还包括：电极切换单元3，测量单元4，控制单元5，所述控制单元包括判断单元51和人体成分计算单元52，所述电极切换单元接受控制单元的指令以预设的初始电极为发射点导通电极，所述测量单元按照控制单元的指令测量被导通电极间的阻抗并保存在存储单元中(未示出)，所述控制单元的判断单元根据测得的阻抗判断出是脚阻抗、体阻抗或是空载；

当判断结果为空载时，控制单元控制电极切换单元按照预设的顺序导通下一对电极；当判断结果是体阻抗时，人体成分计算单元计算出人体成分，控制单元控制输出单元输出测量结果

其中，控制单元主要由微处理器(CPU)构成，所述的存储单元也可集成在微处理器中。

较佳的，前述的人体秤，其中，所述的判断单元还进一步包括对测得的阻抗进行脚接触阻抗判断，当判断结果为脚接触阻抗时，控制单元控制输出单元输出报错信息。

较佳的，前述的人体秤，其中，还包括体重测量单元，用于测量人体体重数据。

较佳的，前述的人体秤，其中，还包括一通讯接口，用于与外部终端进行数据交换。

前述的人体秤，其中，所述通讯接口为串行接口、USB、蓝牙、ZigBee或WIFI接口。

前述的人体秤，其中，所述的外部终端为手机、PDA或PC。

前述的人体秤，其中，还包括与控制单元连接的输出单元6，该输出单元为显示单元和/或语音提示单元。

前述的人体秤，其中，还包括一输入单元，用于输入非测量人体参数。如身高、年龄等。

前述的人体秤，其中，所述的人体成分可以是体脂肪率、水含量、骨含量等。

需注意，上述人体秤可设有输出单元、输入单元等，以维持基本的输入、输出需求，较佳的，可将输出单元、输入单元等去除，由外部终端完成测量启闭控制、非测量人体参数的输入及更复杂的数据计算，并由屏幕显示测量结果。

在测量者使用中的整个测量过程，人体秤包括以下电路控制步骤(图2)：

S1：判断使用者已经上秤；

S2：系统初始化；

S3：电极切换电路接收控制单元的指令以预设的初始电极为发射点导通电极；

S4：测量单元按照控制单元的指令测量被导通电极间的阻抗并进行保存；

S5：控制单元的判断单元提取测得的阻抗，并根据阻值判断出是脚阻抗、体阻抗或是空载；

当判断结果为空载时，返回步骤S3，控制单元控制电极切换单元按照预设的顺序导通下一对电极；

当判断结果是体阻抗时，人体成分计算单元计算出人体成分，控制单元向输出单元发出输出指令，进入步骤S7；

S7：输出人体成分测量结果；

S8：测量过程结束。

如图3所示，较佳的，前述的电路控制方法：其中，步骤S5中判断单元还进一步包括对测得的阻抗进行脚接触阻抗判断，当判断结果为脚接触阻抗时，控制单元向输出单元发出报错指令；进入步骤S6；

S6：输出单元向用户报错，提示用户重新站位，用户重新站立完毕后返回上述步骤S3。

以下通过较佳实施例对控制过程进行详述如下：

实施例一：矩形秤盘，四电极

如图4所示，通常矩形秤盘本身存在方向上暗示，用户只有A、B、C、D四个站立方向，

秤盘上设置e1～e4四个电极，

极片有两种分组方法：即左脚踩e1、e3，右脚踩e2、e4，或者，左脚踩e1、e2，右脚踩e3、e4。则只判断e1与e2被一只脚踩中，还是e1、e3被一只脚踩中就可以了。具体控制过程如图5所示，首先判断测量者已经上秤，进行系统初始化后，进入电极片测试模式，首先对先e1、e2电极片阻抗测试，控制单元控制电极切换单元选通e1、e2电极片，e1电极片通入交流信号，测试e2电极片电压值，将电压值进行AD转换可得到一个阻抗值R12，然后对e1、e3电极片进行同样的操作，会得到另一个阻抗值R13。因为脚阻抗与体阻抗有数量级上的差别，将两个得到的阻抗值进行比较，即可判断出一个是测试者一只脚的脚掌与脚跟间的阻抗，另一个值是两只脚间的阻抗(即体阻抗)。

该实施例中是按照测量者按照正常的测量姿势站立的普遍情况(即双脚开立，每只脚保证分别踩到两个电极片)进行的测量，其他情况在下述的实施例中进行描述。

实施例二：以圆形秤盘，八电极为例

如图6、7-1～7-4所示，

极片分组情况为：

A：e2、e3、e4与e6、e7、e8

B：e2、e1、e8与e4、e5、e6

C：e1、e8、e7与e3、e4、e5

D：e1、e2、3与e5、e6、e7

例如每只脚踩中的是3片极片，但实际测试时有2片极片在发生作用。所以，可以把极片分组简化为：

A：e2、e4与e6、e8

B：e2、e8与e4、e6

C：e1、e7与e3、e5

D：e1、e3与e5、e7

根据这个分组规律，8极片秤也可按照分别测试的方法来进行，过程如下：

a.以e1极片为发射点，发出测试信号，对e3极片，e7极片进行测试。对测试结果进行比较，判断是脚阻抗还是体阻抗。

b.以e2极片为发射点，发出测试信号，对e4极片，e8极片进行测试。对测试结果进行比较，判断是脚阻抗还是体阻抗。

以左脚踩e2、e3、e4极片，右脚踩e8、e7、e6极片为例，说明测试情况：

a.以e1极片为发射点，发出测试信号，对e3极片，e7极片进行测试。

由于e1极片没有被踩到，没有形成回路，所有测不到阻抗值。

b.以e2极片为发射点，发出测试信号，对e4极片，e8极片进行测试。

e4极片处能测得脚阻抗，e8极片处能测得体阻抗。

以上分析，是基于使用者按照用户双脚开立的正确姿势进行站立的，如果使用者用不正确的姿势踩秤，需要把这种情况识别出来，并报错，而不是计算出错误的结果。可能出现的情况有：

(一)双脚踩到同一极片

极片增加后，会产生两只脚踩到同一极片上的问题。此时两只脚被极片连接到一起，是不能进行人体成分测量的。

如图8所示，假设左脚踩e1、e2、e3、e4极片，右脚踩e1、e8、e7、e6极片，两只脚同时踩到e1极片。测试过程：

以e1极片为发射点，发出测试信号，对e3极片，e7极片进行测试。

结果是得到两个阻抗值，都是脚阻抗。

以e2极片为发射点，发出测试信号，对4极片，e8极片进行测试。

e4极片处测得脚阻抗，e8极片处测得的阻值很小(接近为零，也可定义为脚接触阻抗)。

根据以上分析，可知如果两只脚踩到同一极片上时，测不到体阻抗。所有这种情况均可被识别。

(二)未按照上述A、B、C、D电极分组情况站立(双脚未踩到对称的电极情况)

如图9所示，左脚踩e3、e4、e5极片，右脚踩e6、e7、e8极片。此时按照上述分析出的方法，测试情况是：以e1极片为发射点，发出测试信号，对e3极片，e7极片进行测试。测不到阻抗(因未形成回路)；以e2极片为发射点，发出测试信号，对e4极片，e8极片进行测试。测不到阻抗(因未形成回路)。

解决办法是增加极片测试，如按以下顺序导通电极片：

a.以e5极片为发射点，发出测试信号，对e3极片，e7极片进行测试。对测试结果进行比较。判断是脚阻抗还是体阻抗。

b.以e6极片为发射点，发出测试信号，对e4极片，e8极片进行测试。对测试结果进行比较。判断是脚阻抗还是体阻抗。

如图10所示，具体电路控制步骤为：

(1)判断使用者已经上秤

(2)系统初始化，进入电极片测试模式

(3)电极切换电路，将e1、e3电极片选通，由信号发生电路发送测量信号到e1极片，测量e3极片的电压，计算并保存阻抗值R13。

(4)电极切换电路，将e1、e7电极片选通，由信号发生电路发送测量信号到e1极片，测量e7极片的电压，计算并保存阻抗值R17。

(6)比较测试出来的数据，判断脚阻抗和体阻抗。

(7)如果不能得出结论，就继续测试。顺次选通e2、e4极片，e2、e8极片，e5、e3极片，e5、e7极片，e6、e4极片，e6、e8极片。

本发明还可以采取以下技术方案进一步实现：

以上所述仅是本发明的较佳实施例，凡是依据本发明的技术方案对以上实施例进行的任何简单修改和等同变换，均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种具有人体成分测量功能的人体秤，包括：秤盘、秤盘上设置的N个电极，N≥4，其特征在于，还包括：电极切换单元，测量单元，控制单元，所述控制单元包括判断单元和人体成分计算单元，所述电极切换单元接受控制单元的指令以预设的初始电极为发射点导通电极，所述测量单元按照控制单元的指令测量被导通电极间的阻抗，所述控制单元的判断单元根据测得的阻抗判断出是脚阻抗、体阻抗或空载；所述脚阻抗为一只脚的脚掌与脚跟间的阻抗；所述体阻抗为两只脚间的阻抗；

当判断结果为空载时，控制单元控制电极切换单元按照预设的顺序导通下一对电极；当判断结果是体阻抗时，人体成分计算单元计算出人体成分并输出测量结果。

2.根据权利要求1所述的人体秤，其特征在于，所述的判断单元还进一步包括对测得的阻抗进行脚接触阻抗判断，当判断结果为脚接触阻抗时，控制单元输出报错指令；所述脚接触阻抗为两只脚踩到同一极片上时两脚间的阻抗。

3.根据权利要求1或2所述的人体秤，其特征在于，还包括体重测量单元，用于测量人体体重数据。

4.根据权利要求3所述的人体秤，其特征在于，还包括一通讯接口，用于与外部终端进行数据交换。

5.根据权利要求4所述的人体秤，其特征在于，所述通讯接口为串行接口、USB、蓝牙、ZigBee或WIFI接口。

6.根据权利要求4所述的人体秤，其特征在于，所述的外部终端为手机、PDA或PC。

7.根据权利要求3所述的人体秤，其特征在于，还包括与控制单元连接的输出单元，该输出单元为显示单元和/或语音提示单元。

8.根据权利要求3所述的人体秤，其特征在于，还包括一输入单元，用于输入非测量人体参数。

9.一种人体秤的电路控制方法：其特征在于包括以下步骤：

S1：判断使用者已经上秤；

S2：系统初始化；

S3：电极切换电路接收控制单元的指令以预设的初始电极为发射点导通电极；

S4：测量单元按照控制单元的指令测量被导通电极间的阻抗并进行保存；

S5：控制单元的判断单元提取测得的阻抗，并根据阻值判断出是脚阻抗、体阻抗或是空载；

当判断结果为空载时，返回步骤S3，控制单元控制电极切换单元按照预设的顺序导通下一对电极；

当判断结果是体阻抗时，人体成分计算单元计算出人体成分，控制单元向输出单元发出输出指令，进入步骤S7；

S7：输出人体成分测量结果；

S8：测量过程结束；

其中，所述脚阻抗为一只脚的脚掌与脚跟间的阻抗；所述体阻抗为两只脚间的阻抗。

10.根据权利要求9所述的一种人体秤的电路控制方法：其特征在于，步骤S5中判断单元还进一步包括对测得的阻抗进行脚接触阻抗判断，当判断结果为脚接触阻抗时，控制单元向输出单元发出报错指令；进入步骤S6；

S6：输出单元向用户报错，提示用户重新站位，用户重新站立完毕后返回上述步骤S3；

其中，所述脚接触阻抗为两只脚踩到同一极片上时两脚间的阻抗。