CN104535144A - 一种便携式柔性智能电子秤 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式柔性智能电子秤，所述电子秤包括底座和设置在底座顶部的承载面板，在承载面板内设置有处理器和柔性压敏传感器，所述承载面板上设置有显示屏，所述底座上设置有电源，所述处理器与柔性压敏传感器相连，所述显示屏与处理器相连，所述电源分别与处理器、柔性压敏传感器和显示屏相连并为所述处理器、柔性压敏传感器和显示屏供电。本发明的柔性压敏传感器结构轻、薄且柔韧性好，使得电子秤结构简单，经久耐用，所述柔性压敏材料层具有三维纳米蜂窝状结构，具有非常高的灵敏度，使得电子秤能够精确地显示重量，采用太阳能电池板供电，非常节能环保。

Description

一种便携式柔性智能电子秤

技术领域

本发明涉及称重装置领域，尤其涉及一种便携式柔性智能电子秤。

背景技术

近年来，传感技术的巨大发展推动了称重技术向小型化、集成化、智能化、便携式方向发展，对于称重的工具提出了更高的要求。

现有的便携秤有杆秤、弹簧秤和电子秤。国家工商局与国家技术监督局早在1995年1月1日就已经颁布了禁止在全国城乡农贸市场、固定摊点使用杆秤的规定，而以压缩、拉伸弹簧变形来实现计量的弹簧秤误差较大,一旦超过弹簧弹性限度,就会产生很大误差,以至损坏。在市场上广泛使用的各式电子秤也有很大的局限性，这些电子秤体积大、成本高,需要工频交流电源供电,且又不能随身携带。基于当前电子秤和便携秤的现状和不足,人们高度重视发展小型轻质化、普及型的便携式电子秤,因此设计一款重量轻、携带方便、计量准确、读数直观的便携式智能电子秤将具有广阔的应用前景。

市场上常用的电子秤存在一系列问题，如称重不灵敏、显示出来的重量不准、对于重量稍小的物质根本称不出重量。另外，现有的电子秤使用电池，电池内含有大量的重金属以及废酸、废碱等电解质溶液，如果随意丢弃会严重污染我们的环境，因此，开发出一种计量准确、方便携带且节能环保的电子秤是目前研究的重要方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何克服现有的电子秤重量重、称量精度不高、携带不方便、用来供电的电池污染性高等的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种便携式柔性智能电子秤，所述电子秤包括底座和设置在底座顶部的承载面板，在承载面板内设置有处理器和柔性压敏传感器，所述承载面板上设置有显示屏，所述底座上设置有电源，所述处理器与柔性压敏传感器相连，所述显示屏与处理器相连，所述电源分别与处理器、柔性压敏传感器和显示屏相连并为所述处理器、柔性压敏传感器和显示屏供电。

进一步地，所述电源为嵌在底座侧面的太阳能电池板，所述电子秤还包括语音提示器，所述语音提示器设置在承载面板内并与处理器相连。

进一步地，所述承载面板内设置有电源控制器，所述底座侧面上设置有凹槽，所述凹槽内设置有连通电源控制器的通孔，所述太阳能电池板嵌入凹槽内，并通过所述通孔与电源控制器连接。

进一步地，所述电源为电池，所述底座上开设有用于放置电池的电池槽。

进一步地，所述柔性压敏传感器包括柔性衬底、柔性压敏材料层、电极和柔性保护层，所述柔性压敏材料层位于柔性衬底表面且具有三维蜂窝状结构，所述电极由柔性压敏材料层表面引出，所述柔性保护层形成于柔性压敏材料层表面或柔性压敏材料层表面和电极位于柔性压敏材料层表面的部分。

具体地，所述柔性压敏材料层三维纳米蜂窝状结构的孔的大小为1～10μm，且孔与孔之间的间隙为20～80μm。

进一步地，所述承载面板上还设置有容纳称重物的凹部，所述凹部与所述柔性压敏传感器的位置相对应。

具体地，所述底座上设置有可调节电子秤高度的调节脚。

具体地，所述处理器内依次包括放大器、滤波器、计算器和转换器，分别用于将柔性压敏传感器采集的信号进行放大、滤波、计算和转换。

具体地，所述显示屏为液晶显示屏或LED显示屏。

本发明的便携式柔性智能电子秤，具有如下有益效果：

1、本发明的柔性压敏传感器结构轻、薄且经久耐用，使得电子秤结构简单，经久耐用。

2、本发明中的柔性压敏材料层具有三维纳米蜂窝状结构，外界压力对材料形变的线性范围较宽，压力与压敏材料电信号变化的线性区域较大，所以压敏材料具有非常高的灵敏度，使得电子秤能够精确地显示重量。

3、本发明的电子秤采用太阳能电池板供电，节能性优，同时，所述底座上开设有电池槽，在天气不好的时候可以使用电池，这样就极大减少了电池的用量，达到的节能环保的目的。

4、本发明中的支承面板上设置有凹部，称重时，只需将物体重心放置在凹部位置即可得到非常准确的重量数据，并且精度非常高。

5、本发明的电子秤设置有语音提示器，当物体重心不在所述凹部位置，则语音提示器会提示放在正确的位置上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明的电子秤示意图；

图2是本发明中柔性压敏传感器的结构示意图。

图中：1-承载面板，2-显示屏，3-处理器，4-语音提示器，5-太阳能电池板，6-凹部，7-柔性衬底，8-柔性压敏材料层，9-电极，10-柔性保护层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参见图1所示，本发明提供了一种便携式柔性智能电子秤，所述电子秤包括底座和设置在底座顶部的承载面板1，在承载面板1内设置有处理器3和柔性压敏传感器，所述承载面板1上设置有显示屏2，所述底座上设置有电源，所述处理器3与柔性压敏传感器相连，所述显示屏2与处理器相连，所述电源分别与处理器3、柔性压敏传感器和显示屏2相连并为所述处理器3、柔性压敏传感器和显示屏2供电。

所述电源为嵌在底座侧面的太阳能电池板5，所述电子秤还包括语音提示器4，所述语音提示器4设置在承载面板1内并与处理器3相连。

所述承载面板1内设置有电源控制器，所述底座侧面上设置有凹槽，所述凹槽内设置有连通电源控制器的通孔，所述太阳能电池板5嵌入凹槽内，并通过所述通孔与电源控制器连接。

所述电源为电池，所述底座上开设有用于放置电池的电池槽。

请参见图2所示，所述柔性压敏传感器包括柔性衬底7、柔性压敏材料层8、电极9和柔性保护层10，所述柔性压敏材料层8位于柔性衬底7表面且具有三维蜂窝状结构，所述电极9由柔性压敏材料层8表面引出，所述柔性保护层10形成于柔性压敏材料层8表面或柔性压敏材料层8表面和电极9位于柔性压敏材料层8表面的部分；所述柔性压敏材料层8三维纳米蜂窝状结构的孔的大小为0.5～1.5μm，且孔与孔之间的间隙为20～30μm。

其中，所述柔性压敏材料层由下述步骤制备而得：

S1、将2g石墨烯和2g乙醇混合后进行超声处理30min，得浆液状混合物；

S2、在浆液状混合物中加入1g密度为1.043g/cm³的聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)，搅拌0.5h后得粘稠状混合物；

S3、将粘稠状混合物涂覆在柔性衬底上，然后在60℃下加热固化3h，从而制得所述柔性压敏材料层，且所述柔性压敏材料层的孔的大小为0.5～1.5μm，且孔与孔之间的间隙为20～30μm。

其中，制备所述柔性压敏传感器的方法包括以下步骤：

S1、对柔性衬底进行清洗和干燥，所述柔性衬底为厚度为60μm的PDMS薄膜；

S2、将2g石墨烯和2g的乙醇混合均匀后超声30min，得浆液状混合物，在浆液状混合物中加入质量为1g的PDMS，搅拌0.5h后得粘稠状混合物；

S3、将步骤S2中制得的粘稠状混合物涂覆在柔性衬底PDMS表面上，然后在60℃下加热固化3h，进而形成具有三维孔状纳米结构的柔性压敏材料层，所述柔性压敏材料层的孔的大小不均，且为0.5～1.5μm，孔与孔之间的间隙不等，为20～30μm；

S4、在步骤S3中的柔性压敏材料层表面引出两条电极；

S5、在电极层和柔性压敏材料层表面涂覆厚度为10μm的PDMS薄膜，形成保护层，然后在60℃下加热固化3h，使保护层、电极层、柔性压敏材料层及柔性衬底融为一体。

所述承载面板1上还设置有容纳称重物的凹部6，所述凹部6与所述柔性压敏传感器的位置相对应。

所述底座上设置有可调节电子秤高度的调节脚。

所述处理器3内依次包括放大器、滤波器、计算器和转换器，分别用于将柔性压敏传感器采集的信号进行放大、滤波、计算和转换。

其中，放大器，用于将采集得到的重量数据信号按一定倍数放大；滤波器，用于将柔性压敏传感器采集的信号中的背景噪声信号滤掉以得到有效的重量数据；所述计算器，用于计算被测者当前重量与标准设定值之间的差值，并自动统计所述差值；所述转换器，用于将采集的重量信号、所述差值转换为数字信号。

所述显示器将当前重量显示出来。

本发明的便携式柔性智能电子秤，具有如下有益效果：

1、本发明的柔性压敏传感器结构轻、薄且经久耐用，使得电子秤结构简单，经久耐用。

2、本发明中的柔性压敏材料层具有三维纳米蜂窝状结构，外界压力对材料形变的线性范围较宽，压力与压敏材料电信号变化的线性区域较大，所以压敏材料具有非常高的灵敏度，使得电子秤能够精确地显示重量。

3、本发明的电子秤采用太阳能电池板供电，节能性优，同时，所述底座上开设有电池槽，在天气不好的时候可以使用电池，这样就极大减少了电池的用量，达到的节能环保的目的。

4、本发明中的支承面板上设置有凹部，称重时，只需将物体重心放置在凹部位置即可得到非常准确的重量数据，并且精度非常高。

5、本发明的电子秤设置有语音提示器，当物体重心不在所述凹部位置，则语音提示器会提示放在正确的位置上。

实施例二：

请参见图1所示，本发明提供了一种便携式柔性智能电子秤，所述电子秤包括底座和设置在底座顶部的承载面板1，在承载面板1内设置有处理器3和柔性压敏传感器，所述承载面板1上设置有显示屏2，所述底座上设置有电源，所述处理器3与柔性压敏传感器相连，所述显示屏2与处理器相连，所述电源分别与处理器3、柔性压敏传感器和显示屏2相连并为所述处理器3、柔性压敏传感器和显示屏2供电。

所述电源为嵌在底座侧面的太阳能电池板5，所述电子秤还包括语音提示器4，所述语音提示器4设置在承载面板1内并与处理器3相连。

所述承载面板1内设置有电源控制器，所述底座侧面上设置有凹槽，所述凹槽内设置有连通电源控制器的通孔，所述太阳能电池板5嵌入凹槽内，并通过所述通孔与电源控制器连接。

所述电源为电池，所述底座上开设有用于放置电池的电池槽。

请参见图2所示，所述柔性压敏传感器包括柔性衬底7、柔性压敏材料层8、电极9和柔性保护层10，所述柔性压敏材料层8位于柔性衬底7表面且具有三维蜂窝状结构，所述电极9由柔性压敏材料层8表面引出，所述柔性保护层10形成于柔性压敏材料层8表面或柔性压敏材料层8表面和电极9位于柔性压敏材料层8表面的部分；所述柔性压敏材料层8三维纳米蜂窝状结构的孔的大小为2.5～5μm，且孔与孔之间的间隙为40～50μm。

其中，所述柔性压敏材料层由下述步骤制备而得：

S1、将2g石墨烯和3g乙醇混合后进行超声处理40min，得浆液状混合物；

S2、在浆液状混合物中加入2g密度为1.043g/cm³的PDMS，搅拌1h后得粘稠状混合物；

S3、将粘稠状混合物涂覆在柔性衬底上，然后在70℃下加热固化2h，从而制得所述柔性压敏材料层，且所述柔性压敏材料层的孔的大小为2.5～5μm，且孔与孔之间的间隙为40～50μm。

其中，制备所述柔性压敏传感器的方法包括以下步骤：

S1、对柔性衬底进行清洗和干燥，所述柔性衬底为厚度为60μm的PDMS薄膜；

S2、将2g石墨烯和3g的乙醇混合均匀后超声40min，得浆液状混合物，在浆液状混合物中加入质量为2g的PDMS，搅拌1h后得粘稠状混合物；

S3、将步骤S2中制得的粘稠状混合物涂覆在柔性衬底PDMS表面上，然后在60℃下加热固化3h，进而形成具有三维孔状纳米结构的柔性压敏材料层，所述柔性压敏材料层的孔的大小不均，且为2.5～5μm，孔与孔之间的间隙不等，为40～50μm；

S4、在步骤S3中的柔性压敏材料层表面引出两条电极；

S5、在电极层和柔性压敏材料层表面涂覆厚度为20μm的PDMS薄膜，形成保护层，然后在60℃下加热固化2.5h，使保护层、电极层、柔性压敏材料层及柔性衬底融为一体。

所述承载面板1上还设置有容纳称重物的凹部6，所述凹部6与所述柔性压敏传感器的位置相对应。

所述底座上设置有可调节电子秤高度的调节脚。

所述处理器3内依次包括放大器、滤波器、计算器和转换器，分别用于将柔性压敏传感器采集的信号进行放大、滤波、计算和转换。

其中，放大器，用于将采集得到的重量数据信号按一定倍数放大；滤波器，用于将柔性压敏传感器采集的信号中的背景噪声信号滤掉以得到有效的重量数据；所述计算器，用于计算被测者当前重量与标准设定值之间的差值，并自动统计所述差值；所述转换器，用于将采集的重量信号、所述差值转换为数字信号。

所述显示器将当前重量显示出来。

本发明的便携式柔性智能电子秤，具有如下有益效果：

1、本发明的柔性压敏传感器结构轻、薄且经久耐用，使得电子秤结构简单，经久耐用。

2、本发明中的柔性压敏材料层具有三维纳米蜂窝状结构，外界压力对材料形变的线性范围较宽，压力与压敏材料电信号变化的线性区域较大，所以压敏材料具有非常高的灵敏度，使得电子秤能够精确地显示重量。

3、本发明的电子秤采用太阳能电池板供电，节能性优，同时，所述底座上开设有电池槽，在天气不好的时候可以使用电池，这样就极大减少了电池的用量，达到的节能环保的目的。

4、本发明中的支承面板上设置有凹部，称重时，只需将物体重心放置在凹部位置即可得到非常准确的重量数据，并且精度非常高。

5、本发明的电子秤设置有语音提示器，当物体重心不在所述凹部位置，则语音提示器会提示放在正确的位置上。

在另一实施例中，所述柔性压敏材料层8三维纳米蜂窝状结构的孔的大小为6～10μm，且孔与孔之间的间隙为60～80μm。

在此实施例中，所述柔性压敏材料层由下述步骤制备而得：

S1、将5g石墨烯和20g乙醇混合后进行超声处理60min，得浆液状混合物；

S2、在浆液状混合物中加入3g密度为1.043g/cm³的PDMS，搅拌2h后得粘稠状混合物；

S3、将粘稠状混合物涂覆在柔性衬底上，然后在90℃下加热固化3h，从而制得所述柔性压敏材料层，且所述柔性压敏材料层的孔的大小为6～10μm，且孔与孔之间的间隙为60～80μm。

在三维孔状纳米结构形成的过程中随着乙醇的挥发，会在聚二甲基硅氧烷中形成排气孔道而引入气相，实现材料中气-固两相的存在，进而形成类似蚂蚁窝状的三维孔状纳米结构的柔性压敏材料。

其中，制备所述柔性压敏传感器的方法包括以下步骤：

S1、对柔性衬底进行清洗和干燥，所述柔性衬底为厚度为80μm的PDMS薄膜；

S2、将5g石墨烯和20g的乙醇混合均匀后超声60min，得浆液状混合物，在浆液状混合物中加入质量为3g的PDMS，搅拌2h后得粘稠状混合物；

S3、将步骤S2中制得的粘稠状混合物涂覆在柔性衬底PDMS表面上，然后在90℃下加热固化3h，进而形成具有三维孔状纳米结构的柔性压敏材料层，所述柔性压敏材料层的孔的大小不均，且为6～10μm，孔与孔之间的间隙不等，为60～80μm；

S4、在步骤S3中的柔性压敏材料层表面引出两条电极；

S5、在电极层和柔性压敏材料层表面涂覆厚度为30μm的PDMS薄膜，形成保护层，然后在80℃下加热固化2.5h，使保护层、电极层、柔性压敏材料层及柔性衬底融为一体。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种便携式柔性智能电子秤，所述电子秤包括底座和设置在底座顶部的承载面板(1)，其特征在于，在承载面板(1)内设置有处理器(3)和柔性压敏传感器，所述承载面板(1)上设置有显示屏(2)，所述底座上设置有电源，所述处理器(3)与柔性压敏传感器相连，所述显示屏(2)与处理器相连，所述电源分别与处理器(3)、柔性压敏传感器和显示屏(2)相连并为所述处理器(3)、柔性压敏传感器和显示屏(2)供电。

2.根据权利要求1所述的便携式柔性智能电子秤，其特征在于，所述电源为嵌在底座侧面的太阳能电池板(5)，所述电子秤还包括语音提示器(4)，所述语音提示器(4)设置在承载面板(1)内并与处理器(3)相连。

3.根据权利要求2所述的便携式柔性智能电子秤，其特征在于，所述承载面板(1)内设置有电源控制器，所述底座侧面上设置有凹槽，所述凹槽内设置有连通电源控制器的通孔，所述太阳能电池板(5)嵌入凹槽内，并通过所述通孔与电源控制器连接。

4.根据权利要求2或3所述的便携式柔性智能电子秤，其特征在于，所述电源为电池，所述底座上开设有用于放置电池的电池槽。

5.根据权利要求4所述的便携式柔性智能电子秤，其特征在于，所述柔性压敏传感器包括柔性衬底(7)、柔性压敏材料层(8)、电极(9)和柔性保护层(10)，所述柔性压敏材料层(8)位于柔性衬底(7)表面且具有三维纳米蜂窝状结构，所述电极(9)由柔性压敏材料层(8)表面引出，所述柔性保护层(10)形成于柔性压敏材料层(8)表面或柔性压敏材料层(8)表面和电极(9)位于柔性压敏材料层(8)表面的部分。

6.根据权利要求5所述的便携式柔性智能电子秤，其特征在于，所述柔性压敏材料层(8)三维蜂窝状结构的孔的大小为1～10μm，且孔与孔之间的间隙为20～80μm。

7.根据权利要求6所述的便携式柔性智能电子秤，其特征在于，所述承载面板(1)上还设置有容纳称重物的凹部(6)，所述凹部(6)与所述柔性压敏传感器的位置相对应。

8.根据权利要求7所述的便携式柔性智能电子秤，其特征在于，所述底座上设置有可调节电子秤高度的调节脚。

9.根据权利要求5-8任意一项所述的便携式柔性智能电子秤，其特征在于，所述处理器(3)内依次包括放大器、滤波器、计算器和转换器，分别用于将柔性压敏传感器采集的信号进行放大、滤波、计算和转换。

10.根据权利要求9所述的便携式柔性智能电子秤，其特征在于，所述显示屏(2)为液晶显示屏或LED显示屏。