CN107703816A - 一种物联协同电机驱动式交互水杯台装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种物联协同电机驱动式交互水杯台装置，在基座（1）上表面转动连接电控伸缩杆（3），配合延杆（9），以及设置于延杆（9）上的非接触式温度传感器（10）、测距传感器（11），在电控伸缩杆（3）处于竖直状态下，基于测距结果，结合具体所设计的电机驱动电路（12），智能调节电控伸缩杆（3）上伸缩杆的长度，实现针对水杯中液体的实时温度监控；并且基于载物板（2）下、称重传感器（7）的设计，通过实时测量，获得每次水杯中液体重量发生变化的时刻，以此时刻点触发所设计计时电路（6）的计时，获取饮水者的饮水时间间隔，为饮水者构建一个更加智能、健康的饮水方式。

Description

一种物联协同电机驱动式交互水杯台装置

技术领域

本发明涉及一种物联协同电机驱动式交互水杯台装置，属于物联网应用技术领域。

背景技术

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段，其英文名称是：“Internet of things（IoT）”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。水是生命之源，人每天都需要摄入一定量的水，因此随着人们对健康的越来越重视，人们在饮水方面更加关注一天需要饮用多少水的问题上，一些智能设备应运而生，诸如智能水杯，测算饮水间隔等，但是这些设备一方面局限于某一个杯子，要是更换使用其它杯子，就无法实现智能化应用了，另一方面现有的智能水杯功能单一，实际应用效果较为局限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用全新设计思路，由水杯基座结构为基础，引入自动化智能监测提醒式系统，能够有效提高使用便捷性的物联协同电机驱动式交互水杯台装置。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种物联协同电机驱动式交互水杯台装置，包括基座、载物板、延杆、电控伸缩杆和控制模块，以及分别与控制模块相连接的电源、计时电路、称重传感器、报警装置、非接触式温度传感器、测距传感器、电机驱动电路；电控伸缩杆经过电机驱动电路与控制模块相连接；其中，电源经过控制模块分别为计时电路、称重传感器、报警装置、非接触式温度传感器、测距传感器进行供电，同时，电源依次经过控制模块、电机驱动电路为电控伸缩杆进行供电；基座内设置夹层，控制模块、电源、计时电路、电机驱动电路均设置于基座内的夹层中；电机驱动电路包括第一NPN型三极管Q1、第二NPN型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四PNP型三极管Q4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；其中，第一电阻R1的一端连接控制模块的正级供电端，第一电阻R1的另一端分别连接第一NPN型三极管Q1的集电极、第二NPN型三极管Q2的集电极；第一NPN型三极管Q1的发射极和第二NPN型三极管Q2的发射极分别连接在电控伸缩杆上电机的两端，同时，第一NPN型三极管Q1的发射极与第三PNP型三极管Q3的发射极相连接，第二NPN型三极管Q2的发射极与第四PNP型三极管Q4的发射极相连接；第三PNP型三极管Q3的集电极与第四PNP型三极管Q4的集电极相连接，并接地；第一NPN型三极管Q1的基极与第三PNP型三极管Q3的基极相连接，并经第二电阻R2与控制模块相连接；第二NPN型三极管Q2的基极经第三电阻R3与控制模块相连接；第四PNP型三极管Q4的基极经第四电阻R4与控制模块相连接；基座上表面向下内嵌设置凹口区，凹口区的口径与指定待放置水杯的外径相适应；载物板的外径与基座上表面凹口区的内径相适应，称重传感器设置于基座上表面凹口区中的底面上，且称重传感器的工作面竖直向上，载物板位于基座上表面凹口区中，且载物板的下表面设置于称重传感器的工作面上；报警装置设置于基座上表面非凹口区的位置；电控伸缩杆上伸缩杆的顶端与延杆的其中一端固定连接，且电控伸缩杆上伸缩杆所在直线与延杆所在直线相互垂直，非接触式温度传感器和测距传感器固定设置于延杆上，非接触式温度传感器的测温方向所在直线、测距传感器的测距方向所在直线均与电控伸缩杆所在直线相平行，且电控伸缩杆、测距传感器、非接触式温度传感器均位于延杆的同一侧；电控伸缩杆的电机底端活动设置于基座上表面非凹口区的位置，电控伸缩杆以其电机底端与基座上表面相活动连接点为轴心进行转动，并且该转动面与基座上表面相垂直；在电控伸缩杆转动至垂直于基座上表面方向的位置时，非接触式温度传感器的测温方向与测距传感器的测距方向均指向载物板区域。

作为本发明的一种优选技术方案：所述测距传感器为红外测距传感器。

作为本发明的一种优选技术方案：所述报警装置为声光报警器。

作为本发明的一种优选技术方案：所述控制模块为微处理器。

作为本发明的一种优选技术方案：所述微处理器为ARM处理器。

本发明所述一种物联协同电机驱动式交互水杯台装置采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明设计的物联协同电机驱动式交互水杯台装置，采用全新设计思路，由水杯基座结构为基础，引入自动化智能监测提醒式系统，基于转动连接的方式，在基座上表面设计电控伸缩杆，配合延杆，以及设置于延杆上的非接触式温度传感器，在电控伸缩杆处于竖直状态下，基于测距结果，结合具体所设计的电机驱动电路，智能调节电控伸缩杆上伸缩杆的长度，有效实现针对水杯中液体的实时温度监控；并且基于载物板下、称重传感器的设计，通过实时测量，获得每次水杯中液体重量发生变化的时刻，以此时刻点触发所设计计时电路的计时，获取饮水者的饮水时间间隔，如此实现水杯中液体温度的监控，以及饮水间隔时长的监控，为饮水者构建一个更加智能、健康的饮水方式，并且整个设计方案不局限于单个水杯，可以适用于各个普通水杯，有效降低了智能饮水设备的应用成本；

（2）本发明所设计的物联协同电机驱动式交互水杯台装置中，针对测距传感器，进一步设计采用红外测距传感器，能够有效适应各种光线环境下的测距工作，进而能够有效保证所设计物联协同电机驱动式交互水杯台装置在实际应用工作中的稳定性；

（3）本发明所设计的物联协同电机驱动式交互水杯台装置中，针对报警装置，进一步设计采用声光报警器，能够在需要报警提示时，向饮水者发出更加直观、更加醒目的提醒，进一步有效提高了实际应用中健康饮水过程的监控与养成，体现了设计过程中的人性化设计；

（4）本发明所设计的物联协同电机驱动式交互水杯台装置中，针对控制模块，进一步设计采用微处理器，并具体设计采用ARM处理器，一方面能够适用于后期物联协同电机驱动式交互水杯台装置的扩展需求，另一方面，简洁的控制架构模式能够便于后期的维护。

附图说明

图1是本发明所设计物联协同电机驱动式交互水杯台装置的剖面结构示意图。

其中，1. 基座，2. 载物板，3. 电控伸缩杆，4. 控制模块，5. 电源，6. 计时电路，7. 称重传感器，8. 报警装置，9. 延杆，10. 非接触式温度传感器，11. 测距传感器，12.电机驱动电路。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明设计了一种物联协同电机驱动式交互水杯台装置，包括基座1、载物板2、延杆9、电控伸缩杆3和控制模块4，以及分别与控制模块4相连接的电源5、计时电路6、称重传感器7、报警装置8、非接触式温度传感器10、测距传感器11、电机驱动电路12；电控伸缩杆3经过电机驱动电路12与控制模块4相连接；其中，电源5经过控制模块4分别为计时电路6、称重传感器7、报警装置8、非接触式温度传感器10、测距传感器11进行供电，同时，电源5依次经过控制模块4、电机驱动电路12为电控伸缩杆3进行供电；基座1内设置夹层，控制模块4、电源5、计时电路6、电机驱动电路12均设置于基座1内的夹层中；电机驱动电路12包括第一NPN型三极管Q1、第二NPN型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四PNP型三极管Q4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；其中，第一电阻R1的一端连接控制模块4的正级供电端，第一电阻R1的另一端分别连接第一NPN型三极管Q1的集电极、第二NPN型三极管Q2的集电极；第一NPN型三极管Q1的发射极和第二NPN型三极管Q2的发射极分别连接在电控伸缩杆3上电机的两端，同时，第一NPN型三极管Q1的发射极与第三PNP型三极管Q3的发射极相连接，第二NPN型三极管Q2的发射极与第四PNP型三极管Q4的发射极相连接；第三PNP型三极管Q3的集电极与第四PNP型三极管Q4的集电极相连接，并接地；第一NPN型三极管Q1的基极与第三PNP型三极管Q3的基极相连接，并经第二电阻R2与控制模块4相连接；第二NPN型三极管Q2的基极经第三电阻R3与控制模块4相连接；第四PNP型三极管Q4的基极经第四电阻R4与控制模块4相连接；基座1上表面向下内嵌设置凹口区，凹口区的口径与指定待放置水杯的外径相适应；载物板2的外径与基座1上表面凹口区的内径相适应，称重传感器7设置于基座1上表面凹口区中的底面上，且称重传感器7的工作面竖直向上，载物板2位于基座1上表面凹口区中，且载物板2的下表面设置于称重传感器7的工作面上；报警装置8设置于基座1上表面非凹口区的位置；电控伸缩杆3上伸缩杆的顶端与延杆9的其中一端固定连接，且电控伸缩杆3上伸缩杆所在直线与延杆9所在直线相互垂直，非接触式温度传感器10和测距传感器11固定设置于延杆9上，非接触式温度传感器10的测温方向所在直线、测距传感器11的测距方向所在直线均与电控伸缩杆3所在直线相平行，且电控伸缩杆3、测距传感器11、非接触式温度传感器10均位于延杆9的同一侧；电控伸缩杆3的电机底端活动设置于基座1上表面非凹口区的位置，电控伸缩杆3以其电机底端与基座1上表面相活动连接点为轴心进行转动，并且该转动面与基座1上表面相垂直；在电控伸缩杆3转动至垂直于基座1上表面方向的位置时，非接触式温度传感器10的测温方向与测距传感器11的测距方向均指向载物板2区域。上述技术方案设计的物联协同电机驱动式交互水杯台装置，采用全新设计思路，由水杯基座结构为基础，引入自动化智能监测提醒式系统，基于转动连接的方式，在基座1上表面设计电控伸缩杆3，配合延杆9，以及设置于延杆9上的非接触式温度传感器10，在电控伸缩杆3处于竖直状态下，基于测距结果，结合具体所设计的电机驱动电路12，智能调节电控伸缩杆3上伸缩杆的长度，有效实现针对水杯中液体的实时温度监控；并且基于载物板2下、称重传感器7的设计，通过实时测量，获得每次水杯中液体重量发生变化的时刻，以此时刻点触发所设计计时电路6的计时，获取饮水者的饮水时间间隔，如此实现水杯中液体温度的监控，以及饮水间隔时长的监控，为饮水者构建一个更加智能、健康的饮水方式，并且整个设计方案不局限于单个水杯，可以适用于各个普通水杯，有效降低了智能饮水设备的应用成本。

基于上述设计物联协同电机驱动式交互水杯台装置技术方案基础之上，本发明还进一步设计了如下优选技术方案：针对测距传感器11，进一步设计采用红外测距传感器，能够有效适应各种光线环境下的测距工作，进而能够有效保证所设计物联协同电机驱动式交互水杯台装置在实际应用工作中的稳定性；针对报警装置8，进一步设计采用声光报警器，能够在需要报警提示时，向饮水者发出更加直观、更加醒目的提醒，进一步有效提高了实际应用中健康饮水过程的监控与养成，体现了设计过程中的人性化设计；针对控制模块4，进一步设计采用微处理器，并具体设计采用ARM处理器，一方面能够适用于后期物联协同电机驱动式交互水杯台装置的扩展需求，另一方面，简洁的控制架构模式能够便于后期的维护。

本发明设计的物联协同电机驱动式交互水杯台装置在实际应用过程当中，具体包括基座1、载物板2、延杆9、电控伸缩杆3和ARM处理器，以及分别与ARM处理器相连接的电源5、计时电路6、称重传感器7、声光报警器、非接触式温度传感器10、红外测距传感器、电机驱动电路12；电控伸缩杆3经过电机驱动电路12与ARM处理器相连接；其中，电源5经过ARM处理器分别为计时电路6、称重传感器7、声光报警器、非接触式温度传感器10、红外测距传感器进行供电，同时，电源5依次经过ARM处理器、电机驱动电路12为电控伸缩杆3进行供电；基座1内设置夹层，ARM处理器、电源5、计时电路6、电机驱动电路12均设置于基座1内的夹层中；电机驱动电路12包括第一NPN型三极管Q1、第二NPN型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四PNP型三极管Q4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；其中，第一电阻R1的一端连接ARM处理器的正级供电端，第一电阻R1的另一端分别连接第一NPN型三极管Q1的集电极、第二NPN型三极管Q2的集电极；第一NPN型三极管Q1的发射极和第二NPN型三极管Q2的发射极分别连接在电控伸缩杆3上电机的两端，同时，第一NPN型三极管Q1的发射极与第三PNP型三极管Q3的发射极相连接，第二NPN型三极管Q2的发射极与第四PNP型三极管Q4的发射极相连接；第三PNP型三极管Q3的集电极与第四PNP型三极管Q4的集电极相连接，并接地；第一NPN型三极管Q1的基极与第三PNP型三极管Q3的基极相连接，并经第二电阻R2与ARM处理器相连接；第二NPN型三极管Q2的基极经第三电阻R3与ARM处理器相连接；第四PNP型三极管Q4的基极经第四电阻R4与ARM处理器相连接；基座1上表面向下内嵌设置凹口区，凹口区的口径与指定待放置水杯的外径相适应；载物板2的外径与基座1上表面凹口区的内径相适应，称重传感器7设置于基座1上表面凹口区中的底面上，且称重传感器7的工作面竖直向上，载物板2位于基座1上表面凹口区中，且载物板2的下表面设置于称重传感器7的工作面上；声光报警器设置于基座1上表面非凹口区的位置；电控伸缩杆3上伸缩杆的顶端与延杆9的其中一端固定连接，且电控伸缩杆3上伸缩杆所在直线与延杆9所在直线相互垂直，非接触式温度传感器10和红外测距传感器固定设置于延杆9上，非接触式温度传感器10的测温方向所在直线、红外测距传感器的测距方向所在直线均与电控伸缩杆3所在直线相平行，且电控伸缩杆3、红外测距传感器、非接触式温度传感器10均位于延杆9的同一侧；电控伸缩杆3的电机底端活动设置于基座1上表面非凹口区的位置，电控伸缩杆3以其电机底端与基座1上表面相活动连接点为轴心进行转动，并且该转动面与基座1上表面相垂直；在电控伸缩杆3转动至垂直于基座1上表面方向的位置时，非接触式温度传感器10的测温方向与红外测距传感器的测距方向均指向载物板2区域。实际生活中，不使用所设计物联协同电机驱动式交互水杯台装置时，则关闭电源5，并控制电控伸缩杆3上的伸缩杆缩短至最短，同时针对电控伸缩杆3转动，放倒至基座1上表面；若使用物联协同电机驱动式交互水杯台装置时，将水杯放置在载物板2上，控制电源5工作供电，并针对电控伸缩杆3转动至竖直状态，此时，ARM处理器控制红外测距传感器实时工作，检测获取红外测距传感器至水杯中液体表面之间的间距检测结果，并将间距检测结果实时上传至ARM处理器当中，ARM处理器接收间距检测结果，并根据非接触式温度传感器10的可测距离，经电机驱动电路12控制电控伸缩杆3工作，针对伸缩杆的长度进行实时控制调整，此调整的目的在于保持水杯中液面实时处于非接触式温度传感器10的可测距离内，使得非接触式温度传感器10能够实时检测到水杯中液体的温度，其中，若间距检测结果大于非接触式温度传感器10的可测距离，则ARM处理器随即向电机驱动电路12发送缩短控制命令，电机驱动电路12接收缩短控制命令，生成相应的缩短控制指令，并发送给电控伸缩杆3，控制电控伸缩杆3上的伸缩杆缩短，实时保持水杯中液面实时处于非接触式温度传感器10的可测距离内；同时，设计位于基座1上表面凹口区内、载物板2下的称重传感器7实时工作，实时获得重量检测结果，并实时上传至ARM处理器当中，ARM处理器实时接收到的重量检测结果，并扣除载物板2的重量，更新重量检测结果，然后ARM处理器根据所接收到的重量检测结果进行实时判定处理，其中，若重量检测结果等于0，则ARM处理器据此判断此时载物板2上没有放置水杯，ARM处理器不做任何进一步处理；若重量检测结果大于0，则ARM处理器据此判断此时载物板2上放置有水杯，则ARM处理器首先控制非接触式温度传感器10工作，由于在电控伸缩杆3转动至垂直于基座1上表面方向的位置时，非接触式温度传感器10的测温方向指向载物板2区域，则此时非接触式温度传感器10针对水杯中的液体进行实时的温度检测，并实时将温度检测结果上传至ARM处理器当中，若重量检测结果低于预设温度下限阈值时，则ARM处理器随即控制声光报警器工作，提示液体温度过低；同时若ARM处理器所接收到的重量检测结果相对前后时刻发生变化时，则ARM处理器据此判断此时刻，饮水者使用过水杯，则ARM处理器据此触发计时电路6工作由0开始计时，在计时电路6计时达到预设饮水间隔时长的过程中，若重量检测结果不发生变化，则ARM处理器控制声光报警器工作，提示饮水者需要饮水；如此实现水杯中液体温度的监控，以及饮水间隔时长的监控，为饮水者构建一个更加智能、健康的饮水方式，并且整个设计方案不局限于单个水杯，可以适用于各个普通水杯，有效降低了智能饮水设备的应用成本。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种物联协同电机驱动式交互水杯台装置，其特征在于：包括基座（1）、载物板（2）、延杆（9）、电控伸缩杆（3）和控制模块（4），以及分别与控制模块（4）相连接的电源（5）、计时电路（6）、称重传感器（7）、报警装置（8）、非接触式温度传感器（10）、测距传感器（11）、电机驱动电路（12）；电控伸缩杆（3）经过电机驱动电路（12）与控制模块（4）相连接；其中，电源（5）经过控制模块（4）分别为计时电路（6）、称重传感器（7）、报警装置（8）、非接触式温度传感器（10）、测距传感器（11）进行供电，同时，电源（5）依次经过控制模块（4）、电机驱动电路（12）为电控伸缩杆（3）进行供电；基座（1）内设置夹层，控制模块（4）、电源（5）、计时电路（6）、电机驱动电路（12）均设置于基座（1）内的夹层中；电机驱动电路（12）包括第一NPN型三极管Q1、第二NPN型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四PNP型三极管Q4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；其中，第一电阻R1的一端连接控制模块（4）的正级供电端，第一电阻R1的另一端分别连接第一NPN型三极管Q1的集电极、第二NPN型三极管Q2的集电极；第一NPN型三极管Q1的发射极和第二NPN型三极管Q2的发射极分别连接在电控伸缩杆（3）上电机的两端，同时，第一NPN型三极管Q1的发射极与第三PNP型三极管Q3的发射极相连接，第二NPN型三极管Q2的发射极与第四PNP型三极管Q4的发射极相连接；第三PNP型三极管Q3的集电极与第四PNP型三极管Q4的集电极相连接，并接地；第一NPN型三极管Q1的基极与第三PNP型三极管Q3的基极相连接，并经第二电阻R2与控制模块（4）相连接；第二NPN型三极管Q2的基极经第三电阻R3与控制模块（4）相连接；第四PNP型三极管Q4的基极经第四电阻R4与控制模块（4）相连接；基座（1）上表面向下内嵌设置凹口区，凹口区的口径与指定待放置水杯的外径相适应；载物板（2）的外径与基座（1）上表面凹口区的内径相适应，称重传感器（7）设置于基座（1）上表面凹口区中的底面上，且称重传感器（7）的工作面竖直向上，载物板（2）位于基座（1）上表面凹口区中，且载物板（2）的下表面设置于称重传感器（7）的工作面上；报警装置（8）设置于基座（1）上表面非凹口区的位置；电控伸缩杆（3）上伸缩杆的顶端与延杆（9）的其中一端固定连接，且电控伸缩杆（3）上伸缩杆所在直线与延杆（9）所在直线相互垂直，非接触式温度传感器（10）和测距传感器（11）固定设置于延杆（9）上，非接触式温度传感器（10）的测温方向所在直线、测距传感器（11）的测距方向所在直线均与电控伸缩杆（3）所在直线相平行，且电控伸缩杆（3）、测距传感器（11）、非接触式温度传感器（10）均位于延杆（9）的同一侧；电控伸缩杆（3）的电机底端活动设置于基座（1）上表面非凹口区的位置，电控伸缩杆（3）以其电机底端与基座（1）上表面相活动连接点为轴心进行转动，并且该转动面与基座（1）上表面相垂直；在电控伸缩杆（3）转动至垂直于基座（1）上表面方向的位置时，非接触式温度传感器（10）的测温方向与测距传感器（11）的测距方向均指向载物板（2）区域。

2.根据权利要求1所述一种物联协同电机驱动式交互水杯台装置，其特征在于：所述测距传感器（11）为红外测距传感器。

3.根据权利要求1所述一种物联协同电机驱动式交互水杯台装置，其特征在于：所述报警装置（8）为声光报警器。

4.根据权利要求1所述一种物联协同电机驱动式交互水杯台装置，其特征在于：所述控制模块（4）为微处理器。

5.根据权利要求4所述一种物联协同电机驱动式交互水杯台装置，其特征在于：所述微处理器为ARM处理器。