CN107966193A - 一种可分区测量的电子秤 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可分区测量的电子秤，包括秤体以及位于秤体中的处理器，此外，还包括：位于秤盘不同区域下的多个半桥称重传感器单元，各连接在传感器供电电源正负极之间；其中所述秤盘划分为多个称重区域，各称重区域下的半桥称重传感器单元与另一个半桥称重传感器单元组成全桥单元，用于测量每次称重时该称重区域分布的重量；所述处理器将每次称重的重量值记为测量到最大重量的全桥单元对应的称重区域的重量。按照本发明实施例的可分区测量的电子秤，可以在一台秤上实现连续称量多个物体，并且可分别显示物体重量以及所称量的物体放置的区域。

Description

一种可分区测量的电子秤

技术领域

本发明涉及一种电子秤，特别是涉及一种可分区测量的电子秤。

背景技术

一般的营养秤、厨房秤等产品在连续称量多个物体时，需要按顺序逐一称量。例如，当用户准备按照一个菜谱做一个用料比较多的食品时，每次称量完一个物体时才能称量下一个物体；而且，对于已称量的物体重量，秤体本身也不能自动记录，需要人脑记忆或手工记录下来，不仅称量不方便也容易造成称量失误。

为解决上述问题，有一种可实现同时显示四个物体重量的电子秤，其有四个独立传感器分别称重，且通过独立的显示器显示称重值，各个称重系统彼此独立，互不干扰。具体如图1所示，例如秤1称量的重量为15.1g，秤3称量的重量为20.5g，秤2与秤4称量的重量为0g。但是，这种方式需要采用四套独立的称重系统（PCB、液晶等硬件），成本相对较高。

另外，有四个传感器组合称重的人体秤、脂肪秤、厨房秤、营养秤等，其中四个传感器采取的AD值是绑定在一起的，只有一个重量输出值，如图2所示，四个传感器通过并联后通过整合输出重量值，秤盘上不检测称重物体所放的位置，也不能在一台秤上放置并分别称量和显示多个物体的重量。

因此，需要一种可分区测量的电子秤，可以在一台秤上实现连续称量多个物体，并且可分别显示物体重量。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种可分区测量的电子秤。为了实现这一目的，本发明所采取的技术方案如下：

按照本发明实施例的第一方面，提供一种可分区测量的电子秤，包括秤体、以及位于秤体中的处理器，此外，还包括：位于秤盘不同区域下的多个半桥称重传感器单元，各连接在传感器供电电源正负极之间；其中所述秤盘划分为多个称重区域，各称重区域下的半桥称重传感器单元与另一个半桥称重传感器单元组成全桥单元，用于测量每次称重时该称重区域分布的重量；所述处理器将每次称重的重量值记为测量到最大重量的全桥单元对应的称重区域的重量。

按照一个实施例，所述的可分区测量的电子秤还包括半桥电阻器单元，包括固定阻值的两个电阻器，串接之后连接在传感器供电电源正负极之间；其中多个半桥称重传感器单元中的一个分别与其余半桥称重传感器单元组成全桥单元，用于测量每次称重时所述其余半桥称重传感器单元各自相应的称重区域分布的重量；其中所述半桥电阻器单元与所述的多个半桥称重传感器单元中的一个组成全桥单元，用于测量每次称重时该一个半桥称重传感器单元相应的称重区域分布的重量。

按照再一个实施例，所述的可分区测量的电子秤还包括显示单元，其显示界面上包括称重区域指示图标以表示当前显示的重量值对应的称重区域。

按照又一个实施例，所述的可分区测量的电子秤还包括显示单元，其包括与称重区域相对应的多个显示区域，用于显示被记为相应称重区域的重量。

按照另一个实施例，所述显示单元的多个显示区域分别位于多个称重区域中。

按照再又一个实施例，所述处理器将各全桥单元测量的重量相加，作为每次称重的重量值。

按照再另一个实施例，在称重之后，再次称重时所述处理器将各全桥单元测量的重量的增加值相加，作为当次称重的重量值。

按照又另一个实施例，所述处理器根据各全桥单元测量的重量彼此间差值的大小是否大于预定阈值，来确定测量到最大重量的全桥单元；其中所述预定阈值大于电子秤的测量误差值。

按照其他一个实施例，所述的可分区测量的电子秤包括四个半桥称重传感器单元，分别设置在秤盘下；其中左、右两边各自的两个半桥称重传感器单元分别组成全桥单元用于测量重量。

按照再其他一个实施例，所述的可分区测量的电子秤包括四个半桥称重传感器单元，分别位于秤盘下；其中四个半桥称重传感器单元中的一个分别与其余三个半桥称重传感器单元组成全桥单元用于测量重量，所述半桥电阻器单元与所述的四个半桥称重传感器单元中的一个组成全桥单元用于测量重量。

按照本发明实施例的可分区测量的电子秤，可以在一台秤上实现连续称量多个物体，并且可分别显示物体重量以及所称量的物体放置的区域。

下面将结合附图并通过实施例对本发明进行具体说明，其中相同或基本相同的部件采用相同的附图标记指示。

附图说明

图1是现有技术中的可实现同时显示四个物体重量的电子秤；

图2是现有技术中的四个传感器组合称重的电子秤；

图3是按照本发明一个实施例的可分区测量的电子秤的示意图；以及

图4是按照本发明一个实施例的半桥称重传感器单元连接的示意性电路原理图；

图5是按照本发明一个实施例的半桥称重传感器单元以及半桥电阻器单元组成全桥单元的示意图；以及

图6是按照本发明一个实施例的四个半桥称重传感器单元组成两个全桥单元的示意图。

具体实施方式

如图3所示，是按照本发明一个实施例的可分区测量的电子秤的示意图，其中秤体、以及位于秤体中的处理器等未示出，仅示出了秤盘部分。其中所述秤盘划分为多个称重区域，并且有多个半桥称重传感器单元分别设置在秤盘的不同区域下。在一个实施例中，优选的是，秤盘划分为四个称重区域，即将方形秤盘从中部划分为称重区域一、称重区域二、称重区域三和称重区域四，见图3；在这四个称重区域下，分别设置有半桥称重传感器单元Cell1-Cell4，各连接在传感器供电电源正负极之间。图3所示秤盘虽然为方形，但这并不限制，仅仅为了便于说明，也可使用其他形状秤盘，例如圆形等等。

在又一个实施例中，还包括半桥电阻器单元CellR，其包括固定阻值的两个电阻器，串接之后连接在传感器供电电源正负极之间，如图4所示；在一个实施例中，可以选用两个精度为0.1%电阻值各为1KΩ的电阻器。其中Cell1-Cell4以及CellR的信号输出端分别为AI0、AI1、AI2、AI3和AI4。如图5所示，在一个实施例中，采用半桥称重传感器单元Cell4分别与其余半桥称重传感器单元Cell1-Cell3组成全桥单元，用于测量每次称重时半桥称重传感器单元Cell1-Cell3各自相应的称重区域（即称重区域一、称重区域二、称重区域三）分布的重量；其中所述半桥电阻器单元CellR与半桥称重传感器单元Cell4组成全桥单元，用于测量每次称重时半桥称重传感器单元Cell4相应的称重区域（即称重区域四）分布的重量。换句话说，包含四个半桥称重传感器单元的电子秤按照图5的量测方式进行配对，组合成三个全桥与一个“假”全桥进行ADC量测，即第一组至第四组量测，并通过AD转换器以及处理器等将这四个ADC数字量转换为重量，具体计算方式将在下文说明。其中AI4使用固定的电阻进行模拟，不需要单独加传感器；关于全桥的组合方式，每一组是等价的；其中上述实施例只是考虑使用的方便，选择AI3与其它进行组合来计算。另外，图5所示的四组全桥单元在使用时，通过电子秤内部的网络选择开关分别实现测量；例如，当需要测量AI3和AI0两路的信号时，通过内部的AD网络选择开关切换到对应的电路进行测量，需要测量其它网络时再切换到其它网络。实际上四组全桥单元的电路相当于分时测量，并不是同时工作。

假设称重时：第一组量测得到的ADC内码为A1；第二组量测得到的ADC内码为A2；第三组量测得到的ADC内码为A3；第四组量测得到的ADC内码为A4。其中内码表示传感器的输出信号通过ADC转换后的数值。

抓取零点时：第一组量测通道对应的零点的ADC为Z1；第二组量测通道对应的零点的ADC为Z2；第三组量测通道对应的零点的ADC为Z3；第四组量测通道对应的零点的ADC为Z4。

由图5所示的量测方式称重时得到的ADC与抓取零点时得到的ADC可以计算出四个半桥变化，并定义四个半桥的变化值分别为VAI0、VAI1、VAI2、VAI3。于是，可得出下述第一组四个关系式为：

VAI3 + VAI0 = Z1-A1；

VAI3 – VAI1 = Z2-A2；

VAI3 + VAI2 = Z3-A3；

VAI3 = Z4-A4。

定义Z1-A1=N1，Z2-A2=N2，Z3-A3=N3，Z4-A4=N4；于是，上述第一组关系式可简化为下述第二组关系式：

VAI3 + VAI0 = N1；

VAI3 – VAI1 = N2；

VAI3 + VAI2 = N3；

VAI3 = N4。

由第二组关系式可得出每个称重传感器单元Cell的变化量：VAI0=N1-N4；VAI1=N4-N2；VAI2=N3–N4；VAI3=N4。

在校正时会得出已知：

Cell1对应的校正gain值为K1；

Cell2对应的校正gain值为K2；

Cell3对应的校正gain值为K3；

Cell4对应的校正gain值为K4。

因此，重量的计算式为：

Weight=K1*VAI0+K2*VAI1+K3*VAI2+K4*VAI3；

也就是Weight=K1*（N1-N4）+K2*(N4-N2)+K3*(N3-N4)+K4*N4。

在另一个实施例中，可将图3所示的秤盘分为两个称重区域，于是，将四个传感器分为两组，每组中两个半桥传感器单元组成一个全桥，可分别测量两个全桥的输出信号。例如，如果将图3所示的秤盘分为左右两个称重区域，即进行左右两边测量，则将左侧的两个半桥传感器组成一组，右侧的两个半桥传感器组成一组，这样可以分别得出两组传感器上测量到的数值再进行数据计算，得到位置信息以区分称量的物体所放的左右位置。其中半桥传感器单元的电路连接方案如图6所示，可使用具体两组AD输入的芯片或两个单AD输入的芯片对这两组传感器的数据进行采集。

在又一个实施例中，还可包括显示单元，显示区域为一个整体，其显示界面上可包括称重区域指示图标以表示当前显示的重量值对应的称重区域。但优选的是，在其他一个实施例中，显示单元包括与称重区域相对应的多个显示区域，用于显示被记为相应称重区域的重量。例如，如图3所示，显示单元设置在秤盘的中部，且包括与称重区域一至称重区域四相对应的显示区域一至显示区域四，用于显示被记为相应称重区域的重量。此外，对于分为例如左右两个称重区域的电子秤，可将显示器设置在秤盘下端或上端的中部。

按照上述实施例的电子秤在使用时，包括下述过程：等待加载；在对应区域增加重量；计算重量分布；判断区域；以及显示结果。具体来说，通常用户在测量之前先进行开机，接着秤体处于等待加载过程；此时需要对当前秤盘上的重量进行一个基准点的测量，记录为Z1、Z2、Z3、Z4。接下来，如果用户将重量为W0的物体A，放到秤盘的称重区域一的位置，此时可以得到四个传感器单元的数据：W1，W2，W3，W4；其中W0=W1+W2+W3+W4。

对W1、W2、W3和W4进行排序，根据重量分布的规则距离最近的传感器压力分布最大，可以得到W1＞W2≥W3＞W4,考虑到测量误差或用户操作问题可能出现没有最大值或出现多个最大值的情况。如果出现无法识别的情况可以认为当前重量是放到区域交界位置，可以将重量平均分配到每个区域。只有当W1-W2＞N时，才认为识别位置成功，N为预定的最小识别阈值，N的设定取决于传感器精度，以及结构尺寸等；N需要大于系统的误差范围，以防止由于误差导致的误判情况，例如误差为1g的厨房秤，N的取值为大于1g的数，例如可以设定为2g。此时，可以判断出W1对应的称重区域一即为物体加载区，于是，在显示器上提示称重区域一的放置了重量为W0的物体。

当用户需要测量第二个物体的重量时，其过程包括：等待第二次加载；在对应区域增加重量；计算重量分布；判断区域；以及显示结果。具体来说，此时秤体处于等待第二个物体加载过程，当前秤盘上的重量的基准点为：W1，W2，W3以及W4。当用户将重量为W0＇的物体B放到秤盘的称重区域二处时，可以得到四个传感器增加的重量为：W1＇，W2＇，W3＇，W4＇；其中W0＇=W1＇+W2＇+W3＇+W4＇。

对W1＇、W2＇、W3＇、W4＇进行排序，根据重量分布的规则距离最近的传感器压力分布最大，可以得到W2＇＞W1＇≥W4＇＞W3＇，当W2＇-W1＇＞N时认为识别位置成功。此时，可以判断出W2＇对应的称重区域二即为物体加载区，于是，在显示器上提示称重区域二放置了重量为W0＇的物体。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语，例如“左”、“右”等等，并不是限制，仅仅是为了便于描述。此外，以上多处所述的“一个实施例”、“另一个实施例”等等，表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。

Claims (10)

1.一种可分区测量的电子秤，包括秤体、以及位于秤体中的处理器，其特征在于，还包括：

位于秤盘不同区域下的多个半桥称重传感器单元，各连接在传感器供电电源正负极之间；

其中所述秤盘划分为多个称重区域，各称重区域下的半桥称重传感器单元与另一个半桥称重传感器单元组成全桥单元，用于测量每次称重时该称重区域分布的重量；所述处理器将每次称重的重量值记为测量到最大重量的全桥单元对应的称重区域的重量。

2.如权利要求1所述的可分区测量的电子秤，其特征在于，还包括：

半桥电阻器单元，包括固定阻值的两个电阻器，串接之后连接在传感器供电电源正负极之间；

其中多个半桥称重传感器单元中的一个分别与其余半桥称重传感器单元组成全桥单元，用于测量每次称重时所述其余半桥称重传感器单元各自相应的称重区域分布的重量；其中所述半桥电阻器单元与所述的多个半桥称重传感器单元中的一个组成全桥单元，用于测量每次称重时该一个半桥称重传感器单元相应的称重区域分布的重量。

3.如权利要求1所述的可分区测量的电子秤，其特征在于，还包括：

显示单元，其显示界面上包括称重区域指示图标以表示当前显示的重量值对应的称重区域。

4.如权利要求1所述的可分区测量的电子秤，其特征在于，还包括：

显示单元，其包括与称重区域相对应的多个显示区域，用于显示被记为相应称重区域的重量。

5.如权利要求4所述的可分区测量的电子秤，其特征在于：所述显示单元的多个显示区域分别位于多个称重区域中。

6.如权利要求1所述的可分区测量的电子秤，其特征在于：所述处理器将各全桥单元测量的重量相加，作为每次称重的重量值。

7.如权利要求6所述的可分区测量的电子秤，其特征在于：在称重之后，再次称重时所述处理器将各全桥单元测量的重量的增加值相加，作为当次称重的重量值。

8.如权利要求1所述的可分区测量的电子秤，其特征在于：所述处理器根据各全桥单元测量的重量彼此间差值的大小是否大于预定阈值，来确定测量到最大重量的全桥单元；其中所述预定阈值大于电子秤的测量误差值。

9.如权利要求1和3至8中任一项所述的可分区测量的电子秤，其特征在于：包括四个半桥称重传感器单元，分别设置在秤盘下；其中左、右两边各自的两个半桥称重传感器单元分别组成全桥单元用于测量重量。

10.如权利要求2所述的可分区测量的电子秤，其特征在于：包括四个半桥称重传感器单元，分别位于秤盘下；其中四个半桥称重传感器单元中的一个分别与其余三个半桥称重传感器单元组成全桥单元用于测量重量，所述半桥电阻器单元与所述的四个半桥称重传感器单元中的一个组成全桥单元用于测量重量。