CN107576375A - 一种软质体重秤 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软质体重秤，包括基础框架、称重气囊、气压读取单元和数据处理单元，所述基础框架包括支撑部位和称重区；所述称重气囊设置在所述称重区；所述气压读取单元连接在所述称重气囊上；所述数据处理单元连接在所述气压读取单元上；当一待称重物体放置在所述称重区上时，所述称重气囊的气体发生气压变化，所述气压读取单元读取到气压变化值，所述数据处理单元将所述气压变化值转换为所述待称重物体的重量值，具有超薄超柔软特性，结构简单，易于控制。

Description

一种软质体重秤

技术领域

本发明属于称重技术领域，特别涉及软质体重秤。

背景技术

电子体重秤是一种智能型体重测量仪器，其主要应用于体质健康测试中人体体重数据的测量，面向体育、医卫、劳动、学校等单位开展全民健身活动使用，是学生体质健康测试必备仪器之一。体重秤的作用主要表现在其本质用途上，它能够准确的称量人体的体重，并且通过每日的体重变化，反应某段时间的体重控制情况，体重控制是健康管理的基础。

目前的电子智能体重秤主要是基于称重或者压力传感器进行体重的测量，而称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等，以电阻应变式使用最广。而传统的电子体重秤的压力传感器多分布在体重秤的四个支撑脚上，要求测量时脚压力垂直且分布均匀，否则测量误差较大。同时，基于上述传感器的电子体重秤具有体积和重量较大，携带不方便的特点，不具有柔性，不适于携带。大多时候，称重是人们的即时意愿，然而这样无法让人们有规律地关注自身的体重变化。

现有技术中的柔性地毯式称重装置都是依靠绝缘层提供弹性支撑，内部上下电极接触面积和数量转化为电阻信号的变化来实现接触压力的直接测量，该方案测量误差大且可靠性不好。

研制柔性地毯式的体重秤的关键在于可卷曲的柔性薄膜压力传感器及其传感器阵列，目前，具有柔性的薄膜压力传感器主要有PVDF薄膜、感压墨水薄膜等传感器。而PVDF薄膜、感压墨水薄膜目前由于技术和成本问题一直未广泛推广，并且不能用于体重测量。

因此，如何针对现有技术中的缺陷，提供一种柔软体重秤，使用户更方便的进行体重测量，成为亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种软质体重秤，提供一种超柔软的体重秤，使用户更加方便的进行体重测量。

根据上述发明目的，本发明通过一种软质体重秤，包括基础框架、称重气囊、气压读取单元和数据处理单元，其中，

所述基础框架包括支撑部位和称重区；

所述称重气囊设置在所述称重区；

所述气压读取单元连接在所述称重气囊上；

所述数据处理单元连接在所述气压读取单元上；

当一待称重物体放置在所述称重区上时，所述称重气囊的气体发生气压变化，所述气压读取单元读取到气压变化值，所述数据处理单元将所述气压变化值转换为所述待称重物体的重量值。

优选地，所述称重气囊包括上柔软气囊和下柔软气囊，所述上柔软气囊和下柔软气囊构成相互连通的封闭测压空腔，所述封闭测压空腔内充入气体，当一待称重物体放置在所述称重区上时，所述封闭测压空腔的气体发生气压变化。

优选地，所述上柔软气囊和下柔软气囊均采用柔性液态硅胶材料。

优选地，所述上柔软气囊内部设有沿第一方向排列的多个第一气槽，所述下软气囊内部设有沿第二方向排列的多个第二气槽，所述上下软气囊构成所述封闭测压空腔时，所述第一气槽和所述第二气槽形成交叉。

优选地，所述第一气槽与所述第二气槽为半圆柱形槽体。

优选地，所述气压读取单元包括微型电磁换向阀、透明毛细管、水银液滴和光电传感器，其中，

所述微型电磁换向阀一侧与所述封闭测压空腔通过一小孔互通连接，另一侧与所述透明毛细管两端连接；

所述透明毛细管中的水银液滴将所述透明毛细管切分为两个气腔，并遮挡所述光电传感器的光；

将所述微型电磁换向阀的左侧通路，而右侧封闭，当所述封闭测压空腔的压力变化时，所述水银液滴向右移动，并当水银液滴静止时，光电传感器记录所述水银液滴的位置信息，并将所述位置信息发送至所述数据处理单元。

优选地，所述气压读取单元还包括电控单元，用于控制所述微型电磁换向阀的开启和关闭。

优选地，所述数据处理单元根据获取的所述位置信息，计算所述水银液滴的位置偏移量，并根据所述位置偏移量数值，计算出所述封闭测压空腔的压力值，并将所述压力值转换为所述待称重物体的重量值。

优选地，所述数据处理单元还包括无线通信子单元，用于将所述重量值发送至云端服务器，并存储至所述云端服务器。

优选地，所述微型电磁换向阀为两位两通微型电磁换向阀，用于当所述水银液滴移动到其右侧极限位置时，所述光电传感器记录并发送水银液滴的第一位置信息至所述数据处理单元，所述电控单元控制所述两位两通微型微型电磁换向阀的左侧闭路，其右侧开通路，所述水银液滴向左移动，当所述水银液滴静止时，所述光电传感器记录并发送水银液滴的第二位置信息至数据处理单元，所述数据处理单元将所述第一位置信息和第二位置信息进行累加计算，并计算出所述封闭测压空腔的的压力值，并将所述压力值转换为所述待称重物体的重量值。

与现有技术相比，本发明提供的软质体重秤，具有以下有益效果：本发明的体重秤通过柔性气囊的体积变形转化为气压变化，通过毛细管的放大作用，可间接测量柔性气囊中的压力大小，具有超薄超柔软特性，具有自动平衡特性，测量灵敏度高，结构简单，易于控制，成本较低；可折叠，对于踩踏压力的方向无要求，适于随身携带；该软质体重秤可以作为门前的地毯，这样每次进出家门就能够默默记录个人的体重等健康数据，从而让用户在无意识的行为中就能关注自身体重变化，给用户带来很大的方便，更好地提高生活质量。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种软质体重秤的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种软质体重秤的组成结构示意图；

图2是本发明一具体实施例的称重气囊的组成结构示意图；

图3是本发明一具体实施例的称重气囊的分解结构示意图；

图4是本发明一具体实施例的气囊的分解结构示意图；

图5是本发明一具体实施例的气压读取单元的组成结构示意图。

附图说明：

20-上柔软气囊，21-下柔软气囊，22-封闭测压空腔， 50-微型电磁换向阀，51-透明毛细管，52-水银液滴，53-光电传感器， 54-电控单元。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

如图1所示，根据本发明的一个实施例，一种软质体重秤，包括基础框架10、称重气囊11、气压读取单元12和数据处理单元13，其中，

所述基础框架10包括支撑部位100和称重区101；

所述称重气囊11设置在所述称重区101；

所述气压读取单元12连接在所述称重气囊上；

所述数据处理单元13连接在所述气压读取单元上；

当一待称重物体放置在所述称重区上时，所述称重气囊11的气体发生气压变化，所述气压读取单元12读取到该气压变化值，所述数据处理单元13将所述气压变化值转换为所述待称重物体的重量值。

本发明利用称重气囊的柔软特性，当一待称重物体放置到所述称重区时，物体的重量导致所述称重气囊的体积压缩发生变化，根据波意尔定律，称重气囊的气压也发生变化，通过气压读取单元的测量和读取可以获取到该气压变化值，所述数据处理单元获取到该气压变化值后，经过分析、拟合和处理，计算出该气压值，并将该气压值转换为所述待称重物体的重量值。该软质体重秤具有超柔软特性，测量灵敏度高，结构简单，易于控制，成本较低。

本发明的一具体实施例。如图2、图3和图4所示，所述称重气囊包括上柔软气囊20和下柔软气囊21，所述上柔软气囊20和下柔软气囊21构成相互连通的封闭测压空腔22，所述封闭测压空腔内充入气体，当一待称重物体放置在所述称重区上时，所述封闭测压空腔的气体发生气压变化。所述上柔软气囊20和下柔软气囊21通过强力密封胶水进行粘接和密封，形成一个密闭的柔性密闭气囊。所述上柔软气囊20和下柔软气囊21均采用柔性液态硅胶材料。所述上柔软气囊20内部设有沿第一方向排列的多个第一气槽，所述下软气囊21内部设有沿第二方向排列的多个第二气槽，所述上下软气囊构成所述封闭测压空腔时，所述第一气槽和所述第二气槽形成交叉，所述第一气槽与所述第二气槽为半圆柱形槽体，保证上柔软气囊20和下柔软气囊21具有一定的线性受压强度。上柔软气囊20和下柔软气囊21所形成的整个柔性密闭气囊构成一个封闭测压空腔22。所述封闭测压空腔22与所述气压读取单元通过一小孔互通连接，使所述封闭测压空气与所述气压读取单元相互连通。通过小孔可将所述封闭测压空腔和气压读取单元对齐连接在一起。

所述封闭测压空腔22内充入定量且化学性质较稳定的惰性气体。本发明的一具体实施例，所述封闭测压空腔的正面在200千克的重物受压下的应变，封闭测压空腔保持在材料的线性范围内，即材料压缩模量在一定范围内保持线性。根据波意尔定律，在定量定温下，理想气体的体积与气体的压强成反比。当一待称重物体放置在所述软质体重秤的称重区上时，封闭测压空腔产生体积压缩变化，封闭测压空腔的气囊内部气压也将发生变化，而在压力测量的短时间内，外部温度变化基本忽略不计，从而可以将作用在所述称重区的外部压力转化为可测量的气压。通过气压读取单元测量获取到所述封闭测压空腔的气压变化值，经过数据处理单元的数值分析、拟合与处理，可以获取作用在封闭测压空腔上的外部压力值，从而可以转换为所述待称重物体的重量值。

本发明的一具体实施例，如图5所示。所述气压读取单元包括微型电磁换向阀50、透明毛细管51、水银液滴52和光电传感器53，其中，

所述微型电磁换向阀50一侧与所述封闭测压空腔通过一小孔互通连接，另一侧与所述透明毛细管51两端连接；

所述透明毛细管中的水银液滴52将所述透明毛细管51切分为两个气腔，并遮挡所述光电传感器53的光；

将所述微型电磁换向阀50的左侧通路，而右侧封闭，当所述封闭测压空腔的压力变化时，所述水银液滴52向右移动，并当水银液滴52静止时，光电传感器53记录所述水银液滴的位置信息，并将所述位置信息发送至所述数据处理单元。

优选地，所述气压读取单元还包括电控单元54，用于控制所述微型电磁换向阀的开启和关闭。

在所述软质体重秤的称重区无重量时，所述封闭测压空腔内无外部压力的初始状态下，电控单元54控制微型电磁换向阀50的左侧通路，而其右侧封闭。微型电磁换向阀50与透明毛细管51的两端相连接，水银液滴52将透明毛细管51切分为两个气腔。微型电磁换向阀50的右侧与水银液滴52的右侧形成一个初始的测压参考腔，其中，初始测压参考腔的气压与所述封闭测压空腔未受压力状态下的气压一致。当将待称重物体放置到所述软质体重秤的称重区时，所述称重气囊的体积发生压缩变化，所述封闭测压空腔的气压发生变化。因此，水银液滴52的左侧气压增加，水银液滴52由于其两侧的压力存在差值，而使水银液滴52在所述透明毛细血管内向右移动，水银液滴52的左侧连通封闭测压空腔的体积逐渐增大而使其压力逐渐下降，而水银液滴52右侧的测压参考腔体积逐渐减小而使其气压逐渐增大，直到水银液滴52的左右两侧气腔的压力平衡，水银液滴52才静止。此时，光电传感器53记录透明毛细管51里水银液滴52的位置信息。光电传感器53将所述水银液滴52的位置信息发送给数据处理单元。通过上述实施例的技术方案，在所述封闭测压空腔内无外部压力的初始状态下，电控单元控制微型电磁换向阀的右侧通路，而其左侧封闭，当将待称重物体放置到到所述软质体重秤的称重区时，水银液滴由于其两侧的压力存在差值，而使水银液滴52在所述透明毛细血管内向左移动，根据上述方法，进而获取水银液滴52的位置信息。实现本发明的技术方案。对本领域的技术人员来说，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。

透明毛细管具有位移放大的作用，根据帕斯卡原理，封闭测压空腔里的微小体积变化，都能通过毛细管的毛细放大作用转化为水银液滴的大位移变化。

数据处理单元根据获取所述水银液滴52的位置信息，计算的水银液滴52的位置偏移量，经过偏移量数值分析、拟合与处理，进而计算出封闭测压空腔内的压力值，并将该压力值转换为待称重物体的重量值，达到秤重量的目的。

优选地，所述数据处理单元还包括无线通信子单元，所述无线通信子单元将从所述数据处理单元获取的重量信息发送至云端服务器，并存储至所述云端服务器。云端服务器根据获取的重量信息，进行分析，给用户提供可行的健康建议，从而为用户的健康提供更好的保障。

根据该技术方案，该软质体重秤具有超薄超柔软特性，测量灵敏度高，结构简单，易于控制，成本较低；该软质体重秤可以作为门前的地毯，这样每次进出家门就能够默默记录个人的体重等健康数据，从而让用户在无意识的行为中就能关注自身体重变化，给用户带来很大的方便，更好地提高生活质量。

本发明的另一技术方案，将透明毛细管设计为更短小，从而使所述柔软地毯式体重秤体积小，有利于方便携带。由于透明毛细管的短小，当水银液滴运动到其右侧极限位置时，有可能还没有完成对待称重物体的测量。

本发明的一具体实施例，所述微型电磁换向阀为两位两通微型电磁换向阀。在所述软质体重秤的称重区无重力时，电控单元控制微型电磁换向阀的左侧通路，而其右侧封闭。微型电磁换向阀的右侧与水银液滴的右侧形成一个初始的测压参考腔。当将待称重物体放置到到所述软质体重秤的称重区时，所述称重气囊的体积发生压缩变化，所述封闭测压空腔的气压发生变化。因此，水银液滴的左侧气压增加，水银液滴由于其两侧的压力存在差值，而使水银液滴在所述透明毛细血管内向右移动，水银液滴的左侧连通封闭测压空腔的体积逐渐增大而使其压力逐渐下降，而水银液滴右侧的测压参考腔体积逐渐减小而使其气压逐渐增大，直到水银液滴移动到毛细血管右侧的极限位置时，光电传感器记录透明毛细管里水银液滴的第一位置信息。光电传感器将所述水银液滴的第一位置信息发送给数据处理单元。此时数据处理单元将信息传递给电控单元，电控单元控制微型电磁换向阀的左侧闭路，其右侧开路，此时，水银液滴的左侧与微型电磁换向阀的左侧形成测压参考腔，此刻测压参考腔的气压与所述封闭测压空腔的气压值一致。随着所述封闭测压空腔内的气压逐渐增加，水银液滴的右侧压力逐渐增加而使向左水银液滴移动，直到水银液滴的左右两侧的压差平衡，水银液滴才静止。此时，光电传感器记录透明毛细管里水银液滴的第二位置信息。光电传感器将所述水银液滴的第二位置信息发送给数据处理单元。数据处理单元根据所述第一位置信息和第二位置信息，计算水银液滴的第一位置偏移量和第二位置偏移量，并将所述第一位置偏移量和第二位置偏移量进行累加计算，并进行分析与计算，进而计算出封闭测压空腔的压力值，将该压力值转换为待称重物体的重量值，达到秤重的目的。

综上所述，本发明的软质体重秤通过柔性气囊的体积变形转化为气压变化，通过毛细管的放大作用，可间接测量柔性气囊上的压力大小，进而将压力转换为待称重物体的重量值，该软质体重秤具有超薄超柔软特性，测量灵敏度高，结构简单，易于控制，成本较低。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种软质体重秤，其特征在于，包括基础框架、称重气囊、气压读取单元和数据处理单元，其中，

所述基础框架包括支撑部位和称重区；

所述称重气囊设置在所述称重区；

所述气压读取单元连接在所述称重气囊上；

所述数据处理单元连接在所述气压读取单元上；

当一待称重物体放置在所述称重区上时，所述称重气囊的气体发生气压变化，所述气压读取单元读取到气压变化值，所述数据处理单元将所述气压变化值转换为所述待称重物体的重量值。

2.如权利要求1所述的软质体重秤，其特征在于，所述称重气囊包括上柔软气囊和下柔软气囊，所述上柔软气囊和下柔软气囊构成相互连通的封闭测压空腔，所述封闭测压空腔内充入气体，当一待称重物体放置在所述称重区上时，所述封闭测压空腔的气体发生气压变化。

3.如权利要求2所述的软质体重秤，其特征在于，所述上柔软气囊和下柔软气囊均采用柔性液态硅胶材料。

4.如权利要求2所述的软质体重秤，其特征在于，所述上柔软气囊内部设有沿第一方向排列的多个第一气槽，所述下软气囊内部设有沿第二方向排列的多个第二气槽，所述上下软气囊构成所述封闭测压空腔时，所述第一气槽和所述第二气槽形成交叉。

5.如权利要求4所述的软质体重秤，其特征在于，所述第一气槽与所述第二气槽为半圆柱形槽体。

6.如权利要求1所述的软质体重秤，其特征在于，所述气压读取单元包括微型电磁换向阀、透明毛细管、水银液滴和光电传感器，其中，

所述微型电磁换向阀一侧与所述封闭测压空腔通过一小孔互通连接，另一侧与所述透明毛细管两端连接；

所述透明毛细管中的水银液滴将所述透明毛细管切分为两个气腔，并遮挡所述光电传感器的光；

将所述微型电磁换向阀的左侧通路，而右侧封闭，当所述封闭测压空腔的压力变化时，所述水银液滴向右移动，并当水银液滴静止时，光电传感器记录所述水银液滴的位置信息，并将所述位置信息发送至所述数据处理单元。

7.如权利要求6所述的软质体重秤，其特征在于，所述气压读取单元还包括电控单元，用于控制所述微型电磁换向阀的开启和关闭。

8.如权利要求7所述的软质体重秤，其特征在于，所述数据处理单元根据获取的所述位置信息，计算所述水银液滴的位置偏移量，并根据所述位置偏移量数值，计算出所述封闭测压空腔的压力值，并将所述压力值转换为所述待称重物体的重量值。

9.如权利要求8所述的软质体重秤，其特征在于，所述数据处理单元还包括无线通信子单元，用于将所述重量值发送至云端服务器，并存储至所述云端服务器。

10.如权利要求9所述的软质体重秤，其特征在于，所述微型电磁换向阀为两位两通微型电磁换向阀，用于当所述水银液滴移动到其右侧极限位置时，所述光电传感器记录并发送水银液滴的第一位置信息至所述数据处理单元，所述电控单元控制所述两位两通微型微型电磁换向阀的左侧闭路，其右侧开通路，所述水银液滴向左移动，当所述水银液滴静止时，所述光电传感器记录并发送水银液滴的第二位置信息至数据处理单元，所述数据处理单元将所述第一位置信息和第二位置信息进行累加计算，并计算出所述封闭测压空腔的的压力值，并将所述压力值转换为所述待称重物体的重量值。