CN105193197A - 一种检测饮水量的智能水杯 - Google Patents

Abstract

为了提高饮水量检测精度，本发明提供了一种检测饮水量的智能水杯，包括水杯杯体，且还包括：多个压力传感器，其设置于水杯杯体的底部和侧壁；多个液位传感器，其设置于水杯杯体的侧壁；三维加速度传感器，其设置于水杯杯体的底部；水平传感器，其设置于水杯杯体的底部；多个红外传感单元，其设置于水杯杯体的顶部和侧壁；饮水量计算单元，其设置于水杯杯体的底部，且根据所述压力传感器、液位传感器、三维加速度传感器、水平传感器、红外传感单元的检测结果得到饮水量。

Description

一种检测饮水量的智能水杯

技术领域

本发明涉及生活用品技术领域，更具体地，涉及一种检测饮水量的智能水杯。

背景技术

水对维持我们的生命起着重要作用。随着健康知识的普及，和人们养生意识的提高，人们越来越关注饮水量和饮水健康，尤其是温开水的健康作用。对长时间的摄入水的量进行规划管理，这对每天摄入的水的实时温度、摄入水的实际摄取水量提出了更高的要求。

公开号为CN104367121A，名称为检测喝水量的水杯量水系统的专利中，通过水杯体的底部的中心设置重力感应片，对杯内的重量进行测量，将测量结果发送给手机进行收集，但当杯子轻微倾斜的时候，杯底的压力传感器误差很大，长期收集错误的数据，日积月累，很容易引发一系列的健康问题。

公开号为CN203506280U，名称为一种检测喝水量的水杯的专利中，杯体底部中心设置有通孔，水深传感器放置在孔中，与孔精密配合，通过水位传感器来检测水杯中的水量，当杯子倾斜，杯子中的水量形成的高度比较低，位于杯体中心的水位传感器无法感知这部分水量，将无法将这部分摄取的水量计量出来，也同样存在导致健康问题的隐患。

也就是说，现有的水杯对饮水量的测量误差均较大。

发明内容

为了提高饮水量检测精度，本发明提供了一种检测饮水量的智能水杯，包括水杯杯体，且还包括：

多个压力传感器，其设置于水杯杯体的底部和侧壁；

多个液位传感器，其设置于水杯杯体的侧壁；

三维加速度传感器，其设置于水杯杯体的底部；

水平传感器，其设置于水杯杯体的底部；

多个红外传感单元，其设置于水杯杯体的顶部和侧壁；

饮水量计算单元，其设置于水杯杯体的底部，且根据所述压力传感器、液位传感器、三维加速度传感器、水平传感器、红外传感单元的检测结果得到饮水量。

进一步地，所述液位传感器中的至少一些与所述红外传感单元中的至少一些相邻地设置。

进一步地，所述红外传感单元包括第一组红外传感单元和第二组红外传感单元，其中第一组红外传感单元与所述液位传感器中的所述至少一些相邻地设置，且所述第二组红外传感单元与所述第一组传感器相对地设置。

进一步地，所述第一组红外传感单元和第二组红外传感单元均包括红外传感器和红外收发器。

进一步地，所述第一组红外传感单元设置于水杯杯体的侧壁，所述第二组红外传感器设置于水杯杯体的顶部。

进一步地，所述液位传感器包括第一组液位传感器和第二组液位传感器，其中第一组液位传感器设置于水杯杯体的侧壁中部，所述第二组液位传感器设置于水杯杯体的侧壁且靠近水杯杯体的底部。

进一步地，所述饮水量计算单元采用ARM芯片。

进一步地，所述智能水杯还包括开关电路，其根据所述压力传感器、液位传感器、三维加速度传感器、水平传感器、红外传感单元的检测结果控制所述饮水量计算单元的工作与否。

进一步地，所述智能水杯还包括太阳能电池，其设置于水杯杯体的外壁。

本发明的有益效果是：

(1)能够根据水杯所处的海拔信息，对压力传感器和液位传感器获得的数据在计算饮水量时进行校正，提高了饮水量的准确度。

(2)能够根据红外传感单元与液位传感器的设置，确定液位传感器工作状态是否正常。

(3)能够根据水平传感器检测的位置确定压力传感器的检测是否适当，从而提高了依靠压力检测到的饮水量的准确度。

(4)根据三维加速度传感器检测海拔方向的重力加速度，可以对饮水量计算单元计算的饮水量提供准确的重力加速度。

(5)根据三维加速度传感器检测的三维方向的加速度值，能够判断是否需要对依靠压力传感器和液位传感器检测到的饮水量参数进行修正。

附图说明

图1示出了根据本发明的智能水杯的结构框图。

具体实施方式

如图1所示，检测饮水量的智能水杯包括水杯杯体10，还包括如下组成部件：多个压力传感器1、多个液位传感器5、三维加速度传感器2、水平传感器3、多个红外传感单元，以及饮水量计算单元4。下面对各个组成部件加以详细说明。

多个压力传感器1，其设置于水杯杯体10的底部和侧壁；这些压力传感器1优选地采用电阻应变片压力传感器1。其设置在水杯杯体10的底部上且靠近底部边缘，还设置在水杯杯体10的侧壁且低于水杯杯体10顶部约1/3的侧壁高度的区域内。这样，压力传感器1在水杯正常放置以及侧倾放置的情况下都能够测量到其中的水对于杯体10的压力。

多个液位传感器5，其设置于水杯杯体10的侧壁；所述液位传感器5包括第一组液位传感器5和第二组液位传感器5，其中第一组液位传感器5设置于水杯杯体10的侧壁中部，所述第二组液位传感器5设置于水杯杯体10的侧壁且靠近水杯杯体10的底部。根据本发明的优选实施例，上述第一组液位传感器5和上述第二组液位传感器5均沿着所述水杯杯体10的纵向方向延伸设置，且在侧壁上设置互成90度的两对，每对的液位传感器5在侧壁上呈180度对置。这样的设置方式能够产生如下的有益效果：当水杯被倾斜放置或者握持时，总有一对呈90度的液位传感器5中，彼此呈180度设置的液位传感器5检测的液位值不同，从而从液位的角度判断出此时是否适合于采用压力传感器1直接测量水杯中水的质量。

多个红外传感器6，其设置于水杯杯体10的顶部和侧壁；根据本发明的优选实施例，所述红外传感单元包括第一组红外传感单元和第二组红外传感单元，其中第一组红外传感单元与所述液位传感器5中的所述至少一些相邻地设置，且所述第二组红外传感单元与所述第一组传感器相对地设置。并且，所述第一组红外传感单元和第二组红外传感单元均包括红外收发器。第一组红外传感单元和第二组红外传感单元相互收发信号，且其接收到的信号被传送到所述饮水量计算单元4，以判断红外信号是否正常地被接收和发送。这些红外传感单元之间的这种“通讯”由所述饮水量计算单元4控制，且它们之间收发的数据由所述饮水量计算单元4产生。

根据本发明的优选实施例，所述饮水量计算单元4产生的数据仅为数据通讯有效性验证的目的使用，因此其一般表示一串二进制数字，例如“10100101”，且位数一般为8位，即一个字节。这样，既能够起到通讯有效性验证的作用，又能够节省通讯开销以及所需要的电力。

本发明在一些优选实施例中按照如下方式设置上述第一组红外传感单元和第二组红外传感单元：所述第一组红外传感单元设置于水杯杯体10的侧壁，所述第二组红外传感器6设置于水杯杯体10的顶部，这样，第一组红外传感单元与第二组红外传感单元相互进行数据通讯，能够确定第一组红外传感单元中的红外传感器6是否被遮挡，并间接地判断与其相邻的液位传感器5是否受到遮挡。当所述饮水量计算单元4未在规定的时间内收到第二组红外传感单元反馈的预设信息时，则判断此时的液位传感器5受到阻挡，例如茶叶等，这样，在计算饮水量时将排除液位传感器5检测的信息。

三维加速度传感器2，其设置于水杯杯体10的底部；其能够检测水杯是否处于海拔高于或低于水平面，以至于影响对压力传感器1检测到的水对杯底部的压力是准确的值的判断。当三维加速度传感器2检测到重力方向上的加速度非0时，表示此时的压力传感器1检测值需要基于此Z轴的加速度进行校正。同理，当X轴和Y轴加速度传感器检测值非0时，表示此时压力传感器1检测到的值需要校正的角度。该角度的计算可以根据受力三角形分析方法获得。

水平传感器3，其设置于水杯杯体10的底部；其检测此时的水杯是否处于水平状态。如果不是，则不论上述三维加速度传感器2采集到的Z轴加速度是否为0，均依靠三维加速度传感器2的X轴和Y轴测得的值进行校正。

饮水量计算单元4，其设置于水杯杯体10的底部，且根据所述压力传感器1、液位传感器5、三维加速度传感器2、水平传感器3、红外传感器6的检测结果得到饮水量。具体地，首先依据水平传感器3判断此时的智能水杯是否处于水平位置，然后根据三维加速度传感器2检测的三维加速度获得压力传感器1检测值的校正角度(即通过受力三角形分析方法根据该角度获得重力方向上的校正比例系数)；其中，当所述两对液位传感器5均未被遮挡且在规定时间内反馈给第二组红外传感单元的值为预设值时，根据两对液位传感器5检测到的值再次计算水杯杯体10内液位的角度。该角度用于对上述通过三维加速度传感器2检测到的值进行校正，以使得其值更准确。当检测到两对(即四列)液位传感器5的高度均相同时，则可以依据液位传感器5检测到的值对水杯内的液体变化量进行如下检测和计算：靠近水杯被顶部的第三组红外探测单元被用于检测水面到水底之间的距离，且在三维加速度传感器2检测到三维加速度发生变化时，再次探测水面到水底之间的距离，这两个距离相减可以得到液面变化的高度，该高度值被用于提供给饮水量计算单元4换算为饮水量，该饮水量被用于作为压力传感器1检测到的饮水量的校正值。

根据本发明的优选实施例，所述饮水量计算单元4采用ARM芯片。

根据本发明的其他实施例，所述智能水杯还包括开关电路，其被所述饮水量计算单元4控制，用于根据所述压力传感器1、液位传感器5、三维加速度传感器2、水平传感器3、红外传感器6的检测结果控制所述饮水量计算单元4的工作与否。

根据本发明的优选实施例，所述智能水杯还包括太阳能电池，其设置于水杯杯体10的外壁。

上面以文字和附图说明的方式阐释了本发明一些具体实施方式的结构，并非详尽无遗或限制于上述所述具体形式。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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种检测饮水量的智能水杯，包括水杯杯体，其特征在于，还包括：

多个压力传感器，其设置于水杯杯体的底部和侧壁；

多个液位传感器，其设置于水杯杯体的侧壁；

三维加速度传感器，其设置于水杯杯体的底部；

水平传感器，其设置于水杯杯体的底部；

多个红外传感单元，其设置于水杯杯体的顶部和侧壁；

饮水量计算单元，其设置于水杯杯体的底部，且根据所述压力传感器、液位传感器、三维加速度传感器、水平传感器、红外传感单元的检测结果得到饮水量。

2.根据权利要求1所述的智能水杯，其特征在于，所述液位传感器中的至少一些与所述红外传感单元中的至少一些相邻地设置。

3.根据权利要求2所述的智能水杯，其特征在于，所述红外传感单元包括第一组红外传感单元和第二组红外传感单元，其中第一组红外传感单元与所述液位传感器中的所述至少一些相邻地设置，且所述第二组红外传感单元与所述第一组传感器相对地设置。

4.根据权利要求3所述的智能水杯，其特征在于，所述第一组红外传感单元和第二组红外传感单元均包括红外传感器和红外收发器。

5.根据权利要求4所述的智能水杯，其特征在于，所述第一组红外传感单元设置于水杯杯体的侧壁，所述第二组红外传感器设置于水杯杯体的顶部。

6.根据权利要求5所述的智能水杯，其特征在于，所述液位传感器包括第一组液位传感器和第二组液位传感器，其中第一组液位传感器设置于水杯杯体的侧壁中部，所述第二组液位传感器设置于水杯杯体的侧壁且靠近水杯杯体的底部。

7.根据权利要求1所述的智能水杯，其特征在于，所述饮水量计算单元采用ARM芯片。

8.根据权利要求1所述的智能水杯，其特征在于，所述智能水杯还包括开关电路，其根据所述压力传感器、液位传感器、三维加速度传感器、水平传感器、红外传感单元的检测结果控制所述饮水量计算单元的工作与否。

9.根据权利要求1所述的智能水杯，其特征在于，所述智能水杯还包括太阳能电池，其设置于水杯杯体的外壁。