CN107894273A

CN107894273A - 一种重心测量人体电子秤及测量方法

Info

Publication number: CN107894273A
Application number: CN201711125726.8A
Authority: CN
Inventors: 高瑞军
Original assignee: Guangdong Icomon Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Icomon Technology Co Ltd
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2018-04-10

Abstract

本发明公开了一种重心测量人体电子秤及测量方法，该电子秤包括秤面，秤面设置有站立位A和站立位B；秤面底部的左上角、左下角、右下角、右上角依次分别设置有传感器S1、传感器S2、传感器S3和传感器S4，这四只传感器依次串联形成的具有电源接点和六个信号测点的电桥，不需要额外增加重心测量传感器，电路结构简单，生产成本低，不仅对四只传感器构成的电桥进行测量，还分别测量四只传感器之间的输出关系，得到四只传感器的各自输出，通过设定算法，不但能够计算人体的体重，还能计算人体重心系数和人体重心位置，对人们关注健康及预防疾病有非常大的帮助，特别是对预防脊髓弯曲和矫正有非常重要的意义。

Description

一种重心测量人体电子秤及测量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种衡器，特别是一种四点式重心测量人体电子秤及测量方法。

背景技术

[0002] 从力学上讲，人类双足站立的姿势很不正常，但是人类又能轻易地维持站姿，这是因为有一些所谓的姿势肌在持续收缩紧张，姿势肌可以认为是身体背面及腰腹部的所有肌肉，正是这些肌肉把人从爬行姿势拉起到了直立姿势，即使没有地基或者基座面积很小也能维持稳定。实际上身体的各部分肌肉或器官都因为重力的作用下趋于萎缩，但是这一现象也被姿势肌所避免。很多人现在身体出现了问题，例如腰痛，肩颈痛，膝盖疼痛，高血压，内脏功能问题，甚至心理问题，都是因为最初的站立姿势出现了问题，或者说脊椎不在中立位，维持不了像婴幼儿一样的正确站姿，同时姿势肌出现了功能不良，整体肌肉失衡也使得姿势问题被加重，更深远或直接的影响是当维持一个不良基本站姿去运动的时候，做任何动作受伤的风险都会很高，运动损伤看起来是绝对不可避免，而且，正确姿势对于孕期的女性而言尤为重要，重心测量人体电子秤正是在这种背景下应运而生。现有技术中的重心测量人体电子秤需要额外加装四个以上独立的传感器，对应的，控制芯片也需要有额外的四路模拟信号输入端口，这导致重心测量人体电子秤的电路结构较为复杂，而且生产成本高。

发明内容

[0003] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电路结构简单，生产成本低的重心测量人体电子秤及测量方法。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0005] —种重心测量人体电子秤，包括秤面，所述秤面设置有站立位A和站立位B;所述秤面底部的左上角、左下角、右下角、右上角依次分别设置有传感器S1、传感器S2、传感器S3 和传感器S4;所述传感器Sl、传感器S2、传感器S3和传感器S4的中心点的连线形成一个长为2L，宽为2H的长方形LH;以长方形LH的左下角为平面坐标原点，所述站立位A中心点的坐标为(0.5L，H)，站立位B中心点的坐标为（I .5L，H);所述传感器S1、传感器S2、传感器S3和传感器S4均包括两个串联的电阻R，所述传感器S1、传感器S4、传感器S3和传感器S2依次串联形成具有电源接点和六个信号测点的电桥，所述电源接点包括与所述传感器Sl中两只电阻 R的结点连接的电源正极VDD和与所述传感器S3中两只电阻R的结点连接的电源负极GND，所述六个信号测点分别为:与所述传感器S4中两只电阻R的结点连接的信号端ΑΙ0、与所述传感器S2中两只电阻R的结点连接的信号端AI1、与所述传感器Sl和传感器S2的结点连接的信号端AI2、与所述传感器Sl和传感器S4的结点连接的信号端AI3、与所述传感器S2和传感器S3的结点连接的信号端AI4、与所述传感器S3和传感器S4的结点连接的信号端AI5。

[0006] —种基于上述重心测量人体电子秤测量人体重心的方法，该方法如下：

[0007] (1)、计算左、右、上、下的参量

[0008] Wi边=W祉+W右下；

[0009] ff*a=ffMi+ff£f;

[0010] ff±a=ffMi+ffii；

[0011] w下边=fef+W右下；

[0012] 根据杠杆原理：

[0017] Wm：、WiTf、W右下、Wfih为分别通过测量信号端AI2、信号端AI4、

[0018] 信号端AI5和信号端AI3的值计算得到。

[0019] (2)、计算左、右参量的差值

[0020] AWx=H

[0021] A Wy=W上-W下。

[0022] (3)、计算人体重心系数C

[0024] W为通过测量信号端ΑΙ0、信号端AIl的值计算得到。

[0025] ⑷、计算人体重心在长方形LH中的位置坐标(Lx，HY);

[0028] 本发明的有益效果是:本发明在秤面上设置了对应左右脚的站立位A和站立位B，不需要额外增加重心测量传感器，电路结构简单，生产成本低，不仅对四只传感器构成的电桥进行测量，还分别测量四只传感器之间的输出关系，得到四只传感器的各自输出，通过设定算法，不但能够计算人体的体重，还能计算人体重心系数和人体重心位置，体重、人体重心系数和人体重心位置可以在秤面的显示器上显示出来，还可以通过蓝牙连接手机后，在手机APP上显示，对人们关注健康及预防疾病有非常大的帮助，特别是对预防脊髓弯曲和矫正有非常重要的意义。

附图说明

[0029]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0030] 图1是本发明的电子秤结构示意图；

[0031] 图2是本发明的电路图。

具体实施方式

[0032] 参照图1、图2,一种重心测量人体电子秤，包括秤面，所述秤面设置有站立位A和站立位B (称重时左右脚分别位于站立位A和站立位B的中央）；所述秤面底部的左上角、左下角、右下角、右上角依次分别设置有传感器Sl、传感器S2、传感器S3和传感器S4;所述传感器 Sl、传感器S2、传感器S3和传感器S4的中心点的连线形成一个长为2L，宽为2H的长方形LH; 以长方形LH的左下角为平面坐标原点，所述站立位A中心点的坐标为(0.5L，H)，站立位B中心点的坐标为（1.5L，H);所述传感器S1、传感器S2、传感器S3和传感器S4均包括两个串联的电阻R，所述传感器S1、传感器S4、传感器S3和传感器S2依次串联形成具有电源接点和六个信号测点的电桥，所述电源接点包括与所述传感器Sl中两只电阻R的结点连接的电源正极 VDD和与所述传感器S3中两只电阻R的结点连接的电源负极GND，所述六个信号测点分别为：与所述传感器S4中两只电阻R的结点连接的信号端ΑΙ0、与所述传感器S2中两只电阻R的结点连接的信号端AI1、与所述传感器Sl和传感器S2的结点连接的信号端AI2、与所述传感器 Sl和传感器S4的结点连接的信号端AI3、与所述传感器S2和传感器S3的结点连接的信号端 AI4、与所述传感器S3和传感器S4的结点连接的信号端AI5。

[0033] 1、测量人体重量的原理

[0034] 信号端ΑΙ0、信号端AIl为整个惠斯通电桥(Wheatstone bridge)的测量值(传统的电子秤只测量信号端ΑΙ0、信号端AIl的值计算人体重量），信号端AI2、信号端AI3、信号端 AI4、信号端AI5测量值四只传感器之间的输出关系，计算得到四只传感器的各自输出，通过增加四脚传感器的测量和软件修正，使四角偏载性能和精度大大提高。

[0035] 软件修正原理如下：

[0036] W^,= (ffMi*ff®f/ffi) + (ff£f*ff»t/ff2) + (WiT*W®t/ff3) + (fffih*ff»f/ff4);

[0037] 其中，

[0038] 胃£1：、1奸、¥右下、¥祉分别通过测量信号端412、信号端414、信号端415和信号端413的值(电压)计算得到。

[0039] 隹为标准值；

[0040] ¥1、¥2、¥3、胃4分别为传感器31、传感器32、传感器33和传感器34的标准值；

[0041] !^/^、!《!^、!《!^、!《隹/^为四只传感器的比例关系。

[0042] 通过加同一重量校正得到，？1 = 1左1：、12 = 1左下、13=1右下、14=1右上，称重时，通过计算 W总就能修正偏载带来的误差，通过四角标定，降低了传感器挑选配对的要求，提高了生产直通率，将四点式电子秤四角偏载性能大大提高，并把精度提高了十倍以上。

[0043] 2、测量人体重心原理

[0044] (1)、计算左、右、上、下的参量

[0045] W勘=W祉+W右下；

[0046] Wsi=Wfch+W^f;

[0047] Wha=WMi+Wfih;

[0048] w下边=W£f+W右下；

[0049]根据杠杆原理：

[0054] W£h、W£f、W右下、W祉为分别通过测量信号端Al 2、信号端AI4、

[0055] 信号端AI5和信号端AI3的值计算得到。

[0056] (2)、计算左、右参量的差值

[0057] A Wx=%-W左；

[0058] a Wy=Wj：-W下。

[0059] (3)、计算人体重心系数C

[0061] W为通过测量信号端ΑΙ0、信号端AIl的值计算得到。

[0062] ⑷、计算人体重心在长方形LH中的位置坐标(Lx，HY);

[0065] 本发明不但能够计算人体的体重，还能计算人体重心系数和人体重心位置，体重、人体重心系数和人体重心位置可以在秤面的显示器上显示出来（电子秤的显示器覆盖长方形LH，以点的形式在显示器上显示计算得到的坐标位置），还可以通过蓝牙连接手机后（电子秤自带蓝牙功能），在手机APP上显示（需要在手机上安装对应的APP软件），对人们关注健康及预防疾病有非常大的帮助，特别是对预防脊髓弯曲和矫正有非常重要的意义。

Claims

1. 一种重心测量人体电子秤，包括秤面，其特征在于所述秤面设置有站立位A和站立位 B;所述秤面底部的左上角、左下角、右下角、右上角依次分别设置有传感器S1、传感器S2、传感器S3和传感器S4;所述传感器S1、传感器S2、传感器S3和传感器S4的中心点的连线形成一个长为2L，宽为2H的长方形LH;以长方形LH的左下角为平面坐标原点，所述站立位A中心点的坐标为(〇.5L，H)，站立位B中心点的坐标为（1.5L，H);所述传感器S1、传感器S2、传感器S3 和传感器S4均包括两个串联的电阻R，所述传感器S1、传感器S4、传感器S3和传感器S2依次串联形成具有电源接点和六个信号测点的电桥，所述电源接点包括与所述传感器Sl中两只电阻R的结点连接的电源正极VDD和与所述传感器S3中两只电阻R的结点连接的电源负极 GND，所述六个信号测点分别为：与所述传感器S4中两只电阻R的结点连接的信号端AIO、与所述传感器S2中两只电阻R的结点连接的信号端AI1、与所述传感器Sl和传感器S2的结点连接的信号端AI2、与所述传感器Sl和传感器S4的结点连接的信号端AI3、与所述传感器S2和传感器S3的结点连接的信号端AI4、与所述传感器S3和传感器S4的结点连接的信号端AI5。

2. —种基于如权利要求1所述重心测量人体电子秤测量人体重心的方法，其特征在于该方法如下： (1) 、计算左、右、上、下的参量 W抛=Wiih+W右下； ffS4=ffMi+ff£f; w±a=fei+w祉； Wr边+w右下；根据杠杆原理：

W£h、WiTf、W右T、W*h为分别通过测量信号端AI2、信号端AI4、信号端AI5和信号端AI3的值计算得到； (2) 、计算左、右参量的差值 Affx=Wi-W^ ； A Wy=W上-W下； (3) 、计算人体重心系数C

W为通过测量信号端AIO、信号端AIl的值计算得到； ⑷、计算人体重心在长方形LH中的位置坐标(Lx，HY);