CN108061533B

CN108061533B - 基于步进电机的身高测量装置

Info

Publication number: CN108061533B
Application number: CN201711351269.4A
Authority: CN
Inventors: 张飞
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: CN108061533A

Abstract

本发明公开了一种基于步进电机的身高测量装置，包括中部中空的壳体，所述壳体内主要包括步进电机、单片机、与单片机相连的步进电机电源控制模块、显示器、键盘、光电接近开关，步进电机通过步进电机电源控制模块与单片机相连；所述步进电机轴的前端安装有光电计数装置、后端安装有压力传感器传动装置，所述光电接近开关位于光电计数装置的一侧，压力传感器安装在传动装置的底端、位于壳体的外边缘。本发明结构简单，成本低，通过测量步进电机的转动圈数实现身高测量，测量精度高且测量精度容易调节；所述光电接近开关安装在壳体内部，测量结果不受外部环境影响，测量系统稳定性高，且易于维护。

Description

基于步进电机的身高测量装置

技术领域

本发明涉及一种身高测量装置，特别是涉及一种基于步进电机的身高测量装置。

背景技术

随着科技的发展身高测量系统也在不断发生变化，各种各样的身高测量系统已经在现实生活中得到应用，为人们测量身高提供了方便。

在公开号为CN101011244A的专利文献中公开了“一种红外线人体身高测量仪”，其采用红外线传感器对人体身高进行测量，这种检测方法的优点是无需接触人体即可进行身高测量，方便快捷；但该发明中红外线传感器在进行身高测量时处于运动状态，因此该测量系统存在不稳定因素，而且周围的红外信号会对实验结果产生影响，导致测量精度降低且该发明精度调节困难。

在公开号为CN206114083U的专利文献中公开了“一种智能身高体重测量仪”，其采用超声波模块根据超声波传播时间计算出人体身高，这种检测方法的优点是易携带、智能化程度高；但该专利中超声波不是进行直线传播，所以测量得到的时间不准确，导致身高测量结果不准确，而且提高测量精度成本高。

为了解决上述身高测量系统不稳定，受环境因素影响大，测量结果精度低且测量成本高的缺点，有必要提出一种新型的身高测量装置来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于步进电机的身高测量装置，测量精度高且容易调节，能够实现平稳准确测量人体身高。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于步进电机的身高测量装置，包括中部中空的壳体，所述壳体内主要包括步进电机、单片机、与单片机相连的步进电机电源控制模块、显示器、键盘、光电接近开关，步进电机通过步进电机电源控制模块与单片机相连；

所述步进电机轴的前端安装有光电计数装置、后端安装有压力传感器传动装置，所述光电接近开关位于光电计数装置的一侧，压力传感器安装在传动装置的底端、位于壳体的外边缘。

在本发明一个较佳实施例中，所述压力传感器传动装置主要包括齿轮、传动板，传动板的中部设置有齿，与齿轮相互啮合；在安装压力传感器传动装置位置处的壳体上部和下部分别开有第一矩形孔、第二矩形孔，传动板的上端穿过第一矩形孔，传动板的下端穿过第二矩形孔。当步进电机通电时，步进电机轴的正转与反转带动传动板的上下移动，从而带动压力传感器的上下移动。

进一步的，为防止压力传感器向上移动时超过壳体，所述压力传感器的宽度大于第二矩形孔的宽度。

在本发明一个较佳实施例中，所述光电计数装置主要包括圆环、若干个挡光板，圆环安装在步进电机轴的前端，若干个挡光板均布在圆环的外表面。圆环随着步进电机轴的转动带动挡光板旋转，实现光电接近开关对若干个挡光板的循环检测。

在本发明一个较佳实施例中，所述光电接近开关与所述光电计数装置之间的垂直距离不大于光电接近开关的有效检测距离。

进一步的，所述光电接近开关包括光束发射端、光束接收端。

进一步的，所述挡光板的宽度和长度大于光电接近开关前端的宽度和长度，使挡光板能够实现对光电接近开关发射光束的反射。

在本发明一个较佳实施例中，所述键盘主要包括启动按键、结束按键。按下启动按键，身高测量装置开始进行身高测量，步进电机正转；身高测量结束时，按下结束按键，步进电机反转。

在本发明一个较佳实施例中，所述壳体呈U型，人站在壳体的中空部进行身高测量。

本发明的有益效果是：

(1)本发明结构简单，成本低，通过测量步进电机的转动圈数实现身高测量，测量精度高且测量精度容易调节；

(2)所述光电接近开关安装在壳体内部，测量结果不受外部环境影响，测量系统稳定性高，且易于维护。

附图说明

图1是本发明基于步进电机的身高测量装置一较佳实施例的结构示意图；

图2是所述基于步进电机的身高测量装置的结构框图；

图3是所述光电计数装置的原理框图；

附图中各部件的标记如下：1、壳体，11、第一矩形孔，12、第二矩形孔，2、步进电机，21、步进电机轴，3、单片机，4、步进电机电源控制模块，5、显示器，6、键盘，61、启动按键，62、结束按键，7、光电接近开关，71、光束发射端，72、光束接收端，8、压力传感器传动装置，81、齿轮，82、传动板，821、齿，9、光电计数装置，91、圆环，92、第一挡光板，93、第二挡光板，94、第三挡光板，10、压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1和图2，本发明实施例包括：

一种基于步进电机的身高测量装置，包括壳体1，所述壳体1呈U型，中部中空，人站在壳体1的中空部进行身高测量，壳体1内部主要包括步进电机2、单片机3、与单片机3相连的步进电机电源控制模块4、显示器5、键盘6、光电接近开关7。所述键盘6包括启动按键61、结束按键62。所述光电接近开关7包括光束发射端71、光束接收端72。步进电机2通过步进电机电源控制模块4与单片机3相连；所述步进电机轴21的前端安装有光电计数装置9、后端安装有压力传感器传动装置8；所述光电接近开关7位于光电计数装置9的一侧，压力传感器10安装在传动装置8的底端、位于壳体1的外边缘。

所述压力传感器传动装置8主要包括齿轮81、传动板82，传动板82的中部设置有齿821，与齿轮81相互啮合。在安装压力传感器传动装置8位置处的壳体1上部和下部分别开有第一矩形孔11、第二矩形孔12，传动板82的上端穿过第一矩形孔11，传动板82的下端穿过第二矩形孔12。为防止压力传感器10向上移动时超过壳体1，所述压力传感器10的宽度大于第二矩形孔12的宽度。

所述光电计数装置9主要包括圆环91、三个挡光板，圆环91安装在步进电机轴21的前端，三个挡光板固定安装在圆环91的圆周表面并把圆环91平均分成三份，分别为第一挡光板92、第二挡光板93、第三挡光板94。所述光电接近开关7的轴线垂直于挡光板所在平面，为保证挡光板能够完全对光电接近开关7发射光束实现反射，每个挡光板的宽度和长度均大于光电接近开关7前端光束发射端71与光束接收端72处的宽度和长度，同时，所述光电接近开关7与挡光板之间的垂直距离不大于光电接近开关7的有效检测距离。

当步进电机2通电时，步进电机轴21的正转与反转带动传动板82的上下移动，从而带动压力传感器10的上下移动。结合图3，随着步进电机轴21的转动，传动板82和压力传感器10向下移动一段距离，第一挡光板92旋转到步进电机轴21正上方，光电接近开关7垂直且正对第一挡光板92，由于光电接近开关7光束发射端71发射光束，遇到第一挡光板92产生反射光束并反射到光电接近开关7光束接收端72。步进电机2继续步进式转动120°，传动板82和压力传感器10随着步进电机2转动继续向下移动一段距离，第二挡光板93旋转到步进电机轴21正上方，光电接近开关7垂直且正对第二挡光板93，由于光电接近开关7光束发射端71发射光束，遇到第二挡光板93产生反射光束并反射到光电接近开关7光束接收端72。同理，步进电机2继续步进式转动120°时，由第三挡光板94反射光电接近开关7发射光束。按以上方式步进电机2继续步进式转动，实现光电接近开关7对第一挡光板92至第三挡光板94的循环检测。

因此，所述圆环91上固定安装有N个挡光板时，N个挡光板把圆环91平均分成N份，相邻挡光板之间的角度为N/360°，相邻挡光板之间所代表的距离为齿轮81的周长S/N即所述身高测量装置的测量精度，可以通过调整N的大小改变测量精度，调节测量精度容易方便。

使用时，按下启动按键61，步进电机2开始正转，步进电机轴21带动齿轮81转动，齿轮81带动传动板82向下移动，压力传感器10随着传动板82向下移动，挡光板旋转到步进电机轴21正上方时，光电接近开关7垂直且正对挡光板，由于光电接近开关7光束发射端71不断发射光束，遇到挡光板产生反射光束并反射到光电接近开关7光束接收端72，光电接近开关7输出低电平，此时单片机3的计数器进行加一计数。当压力传感器10接触人体头部，并且压力传感器10的值达到单片机3内部程序设定值(即提前设定的压力信号值)时，单片机3控制步进电机电源控制模块4停止给步进电机2供电，此时步进电机2停止转动，单片机3执行身高计算程序，最后单片机3把身高计算结果传输给显示器5直接显示。

压力传感器下降高度H1＝计数器的值J÷挡光板的个数N×齿轮的周长S，公式中计数器的值J除以挡光板的个数N得到步进电机1旋转圈数，挡光板的个数N已知，则身高H计算公式为：H＝壳体内部中空部的高度H2-压力传感器下降高度H1，其中壳体内部中空部的高度H2已知。

身高测量结束时，按下结束按键62，步进电机2反转，挡光板旋转到步进电机轴21正上方时，光电接近开关7垂直且正对挡光板，由于光电接近开关7光束发射端71不断发射光束，遇到挡光板产生反射光束并反射到光电接近开关7光束接收端72，光电接近开关7输出低电平，此时单片机3的计数器进行减一计数，当单片机5的计数器值为零时步进电机2停止旋转，此时压力传感器10及传动装置8归位，完成一次身高测量。

本发明结构简单，成本低，通过测量步进电机的转动圈数实现身高测量，测量精度高且测量精度容易调节；所述光电接近开关安装在壳体内部，测量结果不受外部环境影响，测量系统稳定性高，且易于维护。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种基于步进电机的身高测量装置，包括中部中空的壳体，其特征在于，所述壳体内主要包括步进电机、单片机、与单片机相连的步进电机电源控制模块、显示器、键盘、光电接近开关，步进电机通过步进电机电源控制模块与单片机相连；

所述步进电机轴的前端安装有光电计数装置、后端安装有压力传感器传动装置，所述光电接近开关位于光电计数装置的一侧，压力传感器安装在传动装置的底端、位于壳体的外边缘；

所述压力传感器传动装置主要包括齿轮、传动板，传动板的中部设置有齿，与齿轮相互啮合；在安装压力传感器传动装置位置处的壳体上部和下部分别开有第一矩形孔、第二矩形孔，传动板的上端穿过第一矩形孔，传动板的下端穿过第二矩形孔；

所述光电计数装置主要包括圆环、若干个挡光板，圆环安装在步进电机轴的前端，若干个挡光板均布在圆环的外表面。

2.根据权利要求1所述的基于步进电机的身高测量装置，其特征在于，所述压力传感器的宽度大于第二矩形孔的宽度。

3.根据权利要求1所述的基于步进电机的身高测量装置，其特征在于，所述光电接近开关与所述光电计数装置之间的垂直距离不大于光电接近开关的有效检测距离。

4.根据权利要求1或3所述的基于步进电机的身高测量装置，其特征在于，所述光电接近开关包括光束发射端、光束接收端。

5.根据权利要求1所述的基于步进电机的身高测量装置，其特征在于，所述挡光板的宽度和长度大于光电接近开关前端的宽度和长度。

6.根据权利要求1所述的基于步进电机的身高测量装置，其特征在于，所述键盘主要包括启动按键、结束按键。

7.根据权利要求1所述的基于步进电机的身高测量装置，其特征在于，所述壳体呈U型。