CN107246906A - 能源自给微型电子秤 - Google Patents

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姜媛媛
沈静静
刘延彬
李振璧
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    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices

Abstract

本发明公开了一种能源自给微型电子秤，包括基于磁感应发电的自发电模块、称重检测模块、MCU控制模块、储能模块、LCD显示模块和按键模块六部分组成。基于磁感应发电的自发电模块，利用外部振动带动磁铁振动，通过磁感应产生电能，为整个微型电子秤提供工作电源；称重检测模块由PVDF压电薄膜构成，以采集待称重物体重量；按键模块与MCU控制模块连接，以实现电源开关、单位转换、归零、去皮的功能设置；储能模块通过MCU控制模块将自发电模块产生的一部分电能存储在超级电容中；LCD显示模块用以显示按键功能及称重物体重量等数据，最终实现无须外在电源下小型物体称重的微型电子秤。本发明的使用不受时空限制，绿色环保，应用前景广泛。

Description

能源自给微型电子秤
技术领域
本发明涉及一种电子秤，具体涉及一种能源自给微型电子秤。
背景技术
随着电子秤量技术的发展，微型电子秤在各个领域应用广泛，已经成为人们的重要工具之一。目前市场上微型电子秤的供电方式主要是电池供电，但是电池使用寿命有限，并且环境的温度和湿度都会影响电池的性能和寿命，长期闲置不用时，电池会自放电，需要及时更换。此外，如果废旧电池处理不得当的话，电池内部的化学物质会发生泄露，造成环境污染。随后人们推出了太阳能供电的微型电子秤，太阳能供电是利用太阳能板将光能转换成电能，为微型电子秤的工作提供电源，太阳能供电虽然是绿色环保的，但是由于其需要在阳光充足的时候才能稳定充电，对光线要求比较高，所以其效率偏低、成本较高，经济性能还不能与常规能源相竞争，太阳能供电方式受周围环境限制较大，会给的使用者带来不便，不能满足随时随地称量的基本要求。为此，本发明给出基于磁感应发电的新供电方法，实现一种不受环境影响，能稳定充电的微型电子秤，减少了干电池的使用，环保便利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能源自给微型电子秤，用于小物体称重。为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
能源自给微型电子秤，其由基于磁感应发电的自发电模块、称重检测模块、MCU控制模块、储能模块、LCD显示模块、按键模块构成。所述的基于磁感应发电的自发电模块与MCU控制模块连接，为MCU控制模块提供电能；所述的称重检测模块由PVDF压电薄膜构成，其利用PVDF压电薄膜采集待称重物体的重量；所述的按键模块与MCU控制模块连接，输入指令控制，以设置常用参数，并实现电源开关、单位转换、归零、去皮的功能；所述的储能模块与MCU控制模块连接，通过MCU控制模块将自发电模块产生的一部分电能存储在超级电容中，以供整个微型电子秤使用；所述的LCD显示模块与MCU控制模块连接，所述的MCU控制模块进行系统的数据采集和数据处理，根据按键模块和称重模块的输入数据信号通过控制电路来控制LCD显示模块的显示数据；整体利用外部振动带动磁铁振动，通过磁感应产生电能并存储，最终实现在无须外在电源下小型物体称重的微型电子秤。
所述的基于磁感应发电的自发电模块由底部的矩形硅基片(1)、引线键合焊板(2)、线圈(3)、平面弹簧(4)、永磁铁(5)构成，所述的自发电模块，通过引线键合焊板(2)和外接导线与电子秤的内部固定连接，实现由线圈(3)、平面弹簧(4)、永磁铁(5)产生的电能的传输，在硅基片的中央固定安装永磁铁和弹簧，线圈固定在弹簧上，当外界产生挤压形变时，弹簧随之也发生形变，带动磁铁振动，外部的振动通过弹簧带动线圈切割磁感线产生电能，给整个微型电子秤供电。
所述的称重检测模块由PVDF压电薄膜传感器构成，待测物体的重量使PVDF压电薄膜受力变形，薄膜表面便产生符号相反、大小相等的电荷，则在薄膜表面产生电压差，即将待测物体的重量转换成输出电压量。
所述的储能模块由芯片LTC3330和超级电容组成，将自发电模块产生的电能通过芯片LTC3330整流，并将电能存储在超级电容中以供使用。
所述的MCU控制模块由STM32F103控制芯片、HX711采集芯片和信号调理电路组成，STM32F103是核心控制芯片，完成数据采集处理、按键指令和数据显示，HX711采集电压信号，实现AD转换，并进行数据处理，转换成实际的称重重量。
附图说明
图1为本发明的总体组成框图；
图2位本发明的自发电模块原理图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段，创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐述本发明。
如图1所述，一种能源自给微型电子秤由基于磁感应发电的自发电模块、称重检测模块、MCU控制模块、储能模块、LCD显示模块、按键模块构成。利用外部振动带动磁铁振动，通过磁感应产生电能并存储，最终实现在无须外在电源下小型物体称重的微型电子秤。
基于磁感应发电的自发电模块与MCU控制模块连接，为MCU控制模块提供电能。自发电模块由底部的矩形硅基片(1)、引线键合焊板(2)、线圈(3)、平面弹簧(4)、永磁铁(5)构成，所述的自发电模块，通过引线键合焊板(2)和外接导线与微型电子秤的内部固定连接，实现由线圈(3)、平面弹簧(4)、永磁铁(5)产生的电能的传输，在硅基片的中央固定安装永磁铁和弹簧，线圈固定在弹簧上，当外界产生挤压形变时，弹簧随之也发生形变，带动磁铁振动，外部的振动通过弹簧带动线圈切割磁感线产生电能，给整个微型电子秤供电。
称重检测模块由PVDF压电薄膜构成，其利用PVDF压电薄膜采集待称重物体的重量。待测物体的重量使PVDF压电薄膜受力变形，薄膜表面便产生符号相反、大小相等的电荷，则在薄膜表面产生电压差，即将待测物体的重量转换成输出电压量。
按键模块与MCU控制模块连接，输入指令控制，以设置常用参数，并实现电源开关、单位转换、归零、去皮的功能。
储能模块与MCU控制模块连接，通过MCU控制模块将自发电模块产生的一部分电能存储在超级电容中。储能模块由芯片LTC3330和超级电容组成，将自发电模块产生的电能通过芯片LTC3330整流，并将电能存储在超级电容中以供整个微型电子秤使用。
LCD显示模块与MCU控制模块连接，MCU控制模块进行系统的数据采集和数据处理，根据按键模块和称重模块的输入数据信号通过控制电路来控制LCD显示模块的显示数据。
MCU控制模块由STM32F103控制芯片、HX711采集芯片和信号调理电路组成，STM32F103是核心控制芯片，完成数据采集处理、按键指令和数据显示，HX711采集电压信号，实现AD转换，并进行数据处理，转换成实际的称重重量。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种能源自给微型电子秤，其特征在于，包括基于磁感应发电的自发电模块、称重检测模块、MCU控制模块、储能模块、LCD显示模块和按键模块六部分组成，所述的自发电模块与MCU控制模块连接，为MCU控制模块提供电能；所述的称重检测模块由压电薄膜聚偏二氟乙烯(polyvinylidenefluoride,PVDF)构成，其利用PVDF压电薄膜采集待称重物体的重量；所述的按键模块与MCU控制模块连接，输入指令控制，以设置常用参数，并实现电源开关、单位转换、归零、去皮的功能；所述的储能模块与MCU控制模块连接，通过MCU控制模块将自发电模块产生的一部分电能存储在超级电容中，以供整个微型电子秤使用；所述的LCD显示模块与MCU控制模块连接，所述的MCU控制模块进行系统的数据采集和数据处理，根据按键模块和称重模块输入的数据信号再通过控制电路来控制LCD显示模块的显示数据；整体利用外部振动带动磁铁振动，通过磁感应产生电能并存储，最终实现在无须外在电源下小型物体称重的微型电子秤。
2.根据权利要求1所述的能源自给微型电子秤，其特征在于，所述的基于磁感应发电的自发电模块由底部的矩形硅基片(1)、引线键合焊板(2)、线圈(3)、平面弹簧(4)、永磁铁(5)构成，所述的自发电模块，通过引线键合焊板(2)和外接导线与电子秤的内部固定连接，实现由线圈(3)、平面弹簧(4)、永磁铁(5)产生的电能的传输，在硅基片的中央固定安装永磁铁和弹簧，线圈固定在弹簧上，当外界产生挤压形变时，弹簧随之也发生形变，带动磁铁振动，外部的振动通过弹簧带动线圈切割磁感线产生电能，给整个微型电子秤供电。
3.根据权利要求1所述的能源自给微型电子秤，其特征在于，所述的称重检测模块由PVDF压电薄膜传感器构成，待测物体的重量使PVDF压电薄膜受力变形，薄膜表面便产生符号相反、大小相等的电荷，则在薄膜表面产生电压差，即将待测物体的重量转换成输出电压量。
4.根据权利要求1所述的能源自给微型电子秤，其特征在于，所述的储能模块由芯片LTC3330和超级电容构成，将自发电模块产生的电能通过芯片LTC3330整流，并将电能存储在超级电容中以供使用。
5.根据权利要求1所述的能源自给微型电子秤，其特征在于，所述的MCU控制模块由STM32F103控制芯片、HX711采集芯片和信号调理电路组成，STM32F103是核心控制芯片，完成数据采集处理、按键指令和数据显示，HX711采集电压信号，实现AD转换，并进行数据处理，转换成实际的称重重量。
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