CN108324054A - 一种测温显示饮用容器及其电路装置与方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种测温显示饮用容器及其电路装置与方法，电路装置包括MCU(1)，分别与MCU(1)电连接的电池(12)、LED数码管显示屏(2)，还包括与MCU(1)电连接的用于探测容器外壁的高精度红外探测器(3)，MCU(1)植入专用程序，MCU(1)具有内置运放与ADC；将红外信号转换成极小的电压信号，MCU(1)的内置运放将小信号放大后由ADC采集，MCU(1)的程序获取数字信号经过算法处理后进行温度转换与辐射率修正；饮用容器包括所述测温显示电路装置，其红外探测器(3)位于所述液体容器外壁旁，二者之间无阻隔；本发明具有测温准确度高、响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种测温显示饮用容器及其电路装置与方法，尤其是一种测温显示奶瓶。
背景技术
给婴幼儿饮用时，流体食品如奶或水的温度非常重要，温度过高或过低都会对婴幼儿身体造成危害。供婴幼儿使用饮用容器以奶瓶为主。目前，用作婴幼儿饮用容器的材料主要是符合国家相关标准的塑料与玻璃；塑料的优点是轻便不容易碎，可以让婴幼儿拿；缺点是塑料遇热或遇酸性或碱性容易分解而产生有害物质，容易产生奶垢，不容易清洗。玻璃的优点是遇热或遇酸性或碱性都一般不会分解而产生有害物质，易清洗；缺点是容易碎；普通玻璃冷热骤变很容易爆碎。由于高硼硅玻璃耐磨损，表面光滑，清洗容易，健康卫生，遇热或遇酸性或碱性的稳定性更好，非常耐冷热骤变，透明度也更高，用作婴幼儿饮用容器的玻璃以高硼硅玻璃为佳。
目前市场上的测温显示饮用容器一般均采用接触式温度传感器，使用时需要紧贴在容器外壁，如中国专利文献CN105496795A公开的“一种智能抗摔玻璃奶瓶”，与中国专利文献CN104905977A公开的“一种智能奶瓶”；接触式温度传感器大多采用热敏感应转换成电信号，如热敏电阻。其缺点是：1、测温误差大，通常误差达3℃至5℃，而且很不稳定，偶而误差达10℃以上；2、传导慢，传导延迟时间为5秒至10秒；3、需要双方接触。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种测温显示饮用容器及其电路装置与用于测量显示饮用容器内液体温度的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种用于测量显示饮用容器内液体温度的测温显示电路装置，包括MCU(1)，分别与MCU(1)电连接的电池(12)、LED数码管显示屏(2)，其特征在于，还包括与MCU(1)电连接的用于探测所述容器外壁的高精度红外探测器(3)，所述MCU(1)植入专用程序，所述MCU(1)具有内置运放与高精度的内置ADC。
一种用于测量显示饮用容器内液体温度的方法，其特征在于，采用如上所述的测温显示电路装置，将红外探测器(3)置于容器外壁旁，将被测容器外壁的红外信号转换成极小的电压信号，MCU(1)的内置运放将小信号放大数倍后由高精度的ADC采集，MCU(1)的程序获取数字信号经过算法处理后进行温度转换，将计算的温度经过辐射率的修正后得出被测容器外壁表面温度，再根据容器外壁表面温度与容器内液体温度的线性关系计算出容器内液体温度，最终由LED数码管显示屏(2)显示。
以下为进一步的方案。
所述测温显示电路装置还包括与MCU(1)电连接的LED发光器(4)，该LED发光器(4)为红绿蓝三色LED发光器(4)，在MCU(1)控制下可分别发出红色光、绿色光、蓝色光。
所述测温显示电路装置还包括与MCU(1)电连接的触摸感应器。
一种测温显示饮用容器，包括饮用容器，其特征在于，还包括如以上任一种所述的测温显示电路装置，其所述红外探测器(3)位于所述饮用容器外壁旁，二者之间无阻隔。
以下为测温显示饮用容器进一步的方案。
所述测温显示饮用容器，包括内胆瓶(5)、外壳(6)与底座(8)，外壳(6)套装在内胆瓶(5)外面，外壳(6)与底座(8)固定连接；所述测温显示电路装置设置在所述底座(8)，所述外壳(6)呈圆筒状，上下贯穿；所述测温显示电路装置的红外探测器(3)位于所述内胆瓶(5)的瓶底(7)下方。
所述底座(8)包括圆筒状的底筒(9)与底板(10)，底筒(9)与底板(10)固定连接，所述LED数码管显示屏(2)固定设置在底筒(9)侧壁的一侧，底筒(9)侧壁开设相应的显示孔(11)；所述电池(12)为方块状的铝电池(12)或锂电池(12)，搁置在所述底板(10)上，所述电池(12)连接设置在底筒(9)侧壁另一侧的充电头(13)，底筒(9)侧壁开设相应的插入孔(14)；底筒(9)设置有隔层板(15)，所述测温显示电路装置的剩余部分，包括所述MCU(1)、红外探测器(3)，统一焊接在线路板(16)上，该线路板(16)固定安装在所述底筒(9)隔层板(15)下面，所述底筒(9)隔层板(15)在所述红外探测器(3)所在位置处开设透光孔(17)。
所述测温显示电路装置还包括与MCU(1)电连接的触摸感应器，当有人触摸到测温显示饮用容器时，所述MCU(1)收到触摸感应器发出的触摸信号立即启动所述测温显示电路装置开始工作；当一直无触摸信号达到设定时间时，所述测温显示电路装置停止工作。
所述测温显示电路装置还包括与MCU(1)电连接的LED发光器(4)，该LED发光器(4)为红绿蓝三色LED发光器(4)，在MCU(1)控制下可分别发出红色光、绿色光、蓝色光。所述LED发光器(4)焊接在所述线路板(16)上，所述底筒(9)隔层板(15)在所述LED发光器(4)所在位置处开设透光孔(17)。
所述测温显示饮用容器为适用于婴幼儿吸吮奶或水的奶瓶，其内胆瓶(5)为高硼硅玻璃，外壳(6)为透明PET塑料，内胆瓶(5)上端与外壳(6)之间夹装硅胶密封圈(18)，外壳(6)上端设置上端外螺纹(19)，外壳(6)上端外螺纹(19)以下位置套装把手圈(20)，把手圈(20)对称设置2个把手(21)；外壳(6)上端设置盖圈(22)，盖圈(22)内壁设置与外壳(6)上端外螺纹(19)相配的内螺纹(23)，二者以螺纹连接；盖圈(22)上端开孔(24)处连接奶嘴(25)，盖圈(22)设置凸出圈(26)，盖圈(22)凸出圈(26)上面设置罩盖(27)，罩住奶嘴(25)；外壳(6)下端设置下端外螺纹(19)，底筒(9)内壁设置与外壳(6)下端外螺纹(19)相配的内螺纹(23)，二者以螺纹连接；所述底筒(9)隔层板(15)上面与内胆瓶(5)底面之间夹装硅胶密封垫(28)，所述硅胶密封垫(28)在所述红外探测器(3)与LED发光器(4)所在位置处空缺或开设透光孔(17)。
所述底筒(9)显示孔(11)外面加设透明保护片(29)，该透明保护片(29)由透明PET塑料制作；所述底筒(9)插入孔(14)外面加设塑料防护片(30)；所述底板(10)上面设置凸筋形成围栏(31)，电池(12)固定在该围栏(31)内；所述底筒(9)与底板(10)环形边沿之间设置环状密封片(32)。
本发明所提供的测温显示饮用容器及其电路装置与方法，采用高精度红外探测器，具有专用程序、内置运放与内置ADC的MCU，将被测容器外壁的红外信号转换成极小的电压信号，MCU的内置运放将小信号放大数倍后由高精度的ADC采集，MCU的程序获取数字信号经过算法处理后进行温度转换，将计算的温度经过辐射率的修正后得出被测容器外壁表面温度，再根据容器外壁表面温度与容器内液体温度的线性关系计算出容器内液体温度；本发明由此有效地解决高硼硅玻璃红外测温难题，比起接触式测温现有技术，本发明具有测温准确度高、响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。
本发明进一步的方案中，测温显示电路装置还包括红绿蓝三色LED发光器(4)，外壳在三种不同的温度区域呈现红绿蓝三种不同颜色，使得用户在使用时瓶内液体温度区域的判断十分方便。测温显示电路装置还包括触摸感应器，可有效地节约电池的电能消耗。
附图说明
图1为本发明优先实施例奶瓶外观立体示意图；
图2为图1隐藏罩盖状态示意图；
图3为图2隐藏奶嘴状态示意图；
图4为图3隐藏盖圈状态示意图；
图5为奶瓶组成分解示意图与奶瓶底座以上部分进一步分解示意图；
图6为奶瓶底座分解示意图；
图7为奶瓶底座隐藏底板、透明保护片、塑料防护片状态的底部立体示意图；
图8为本发明测温显示电路装置组成示意图。
具体实施方式
以下以如图1至图8所示的本发明优选实施例奶瓶为例，说明本发明具体实施方式。
如图1至图5所示，为适用于婴幼儿吸吮奶或水的奶瓶，与普通奶瓶不同的是此奶瓶具有测温显示功能，需要时能对奶瓶内所装的奶或水液体快速方便地实现测温与显示。此奶瓶包括内胆瓶5、外壳6与底座8，内胆瓶5材料为高硼硅玻璃，外壳6 材料为透明PET塑料；外壳6呈圆筒状，上下贯穿，外壳6套装在内胆瓶5外面。内胆瓶5上端与外壳6之间夹装硅胶密封圈18。外壳6上端设置上端外螺纹19，外壳6上端外螺纹19以下位置套装把手圈20，把手圈20对称设置2个把手21。外壳6上端设置盖圈22，盖圈22内壁设置与外壳6上端外螺纹19相配的内螺纹23，二者以螺纹连接。盖圈22上端开孔24处连接奶嘴25，盖圈22设置凸出圈26，盖圈22凸出圈26上面设置罩盖27，罩住奶嘴25。外壳6与底座8也固定连接。具体为：外壳6下端设置下端外螺纹19，底筒9内壁设置与外壳6下端外螺纹19相配的内螺纹23，二者以螺纹连接。底筒9隔层板15上面与内胆瓶5底面之间夹装硅胶密封垫28，硅胶密封垫28在红外探测器3与LED发光器4所在位置处空缺。目前用作婴幼儿饮用容器的材料主要是符合国家相关标准的塑料与玻璃；由于高硼硅玻璃耐磨损，表面光滑，清洗容易，健康卫生，遇热或遇酸性或碱性的稳定性更好，非常耐冷热骤变，透明度也更高，用作婴幼儿饮用容器的玻璃以高硼硅玻璃为佳。
如图8所示，此奶瓶底座8内设置用于测量显示饮用容器内液体温度的测温显示电路装置，此测温显示电路装置包括MCU1，分别与MCU1电连接的电池12、LED数码管显示屏2，还包括与MCU1电连接的用于探测容器外壁的高精度红外探测器3，MCU1植入专用程序，MCU1具有内置运放与高精度的内置ADC。
如图6所示，此奶瓶底座8包括圆筒状的底筒9与底板10，底筒9与底板10的材料为PP料，具有微弱的导电性；底筒9与底板10固定连接，LED数码管显示屏2固定设置在底筒9侧壁的一侧，底筒9侧壁开设相应的显示孔11；电池12为方块状的铝电池12或锂电池12，搁置在底板10上；为了固定电池12，可在底板10上面设置凸筋形成矩形围栏31，电池12固定在该矩形围栏31内。电池12连接设置在底筒9侧壁另一侧的充电头13，底筒9侧壁开设相应的插入孔14；底筒9设置有隔层板15，测温显示电路装置的剩余部分，包括MCU1、红外探测器3，统一焊接在线路板16上，该线路板16固定安装在底筒9隔层板15下面，如图7所示，红外探测器3位于内胆瓶5的瓶底7下方，为了使二者之间无阻隔，底筒9隔层板15在红外探测器3所在位置处开设透光孔17。
由于采用面积较大的LED数码管显示屏2成本较高，所以此类产品的LED数码管显示屏2较小，读数不方便；而且婴幼儿平时喜欢抱着奶瓶而挡住LED数码管显示屏2，使得读数更为不方便。为了解决此问题，本发明测温显示电路装置还包括与MCU1电连接的LED发光器4，该LED发光器4为红绿蓝三色LED发光器4，在MCU1控制下可分别发出红色光、绿色光、蓝色光。LED发光器4也焊接在线路板16上，以居中位置为宜；为了使二者之间无阻隔，底筒9隔层板15在LED发光器4所在位置处开设透光孔17。由于奶瓶内胆瓶5材料为透明的高硼硅玻璃，外壳6 材料为透明PET塑料，所以LED发光器4发出的色光能在奶瓶外壳6充分显示。可能供婴幼儿吸吮奶或水的温度无论如何不会超越0℃至100℃的大范围，通常适合婴幼儿吸吮的奶或水的温度为30℃至42℃，称其为合适区域，45℃以上或27℃以下都会对婴幼儿身体造成危害，45℃以上称其为过热区域，27℃以下称其为过冷区域。42℃至45℃称其为偏热临界区域，27℃至30℃称其为偏冷临界区域。设定：经测温显示电路装置测得奶或水的温度为30℃至42℃，即合适区域，LED发光器4 发出绿色光，奶瓶外壳6显示绿色；42℃以上，LED发光器4 发出红色光，奶瓶外壳6显示红色；30℃以下，LED发光器4 发出蓝色光，奶瓶外壳6显示蓝色。
为了节约电池的电能消耗，此测温显示电路装置还包括与MCU1电连接的触摸感应器，触摸感应器安装位置不作要求，只要当有人触摸到奶瓶时能感知到即可。当有人触摸到测温显示饮用容器时，MCU1收到触摸感应器发出的触摸信号立即启动测温显示电路装置开始工作；当一直无触摸信号达到设定时间时，测温显示电路装置停止工作。
如图6所示，底筒9显示孔11外面加设透明保护片29，该透明保护片29由透明PET塑料制作；底筒9插入孔14外面加设塑料防护片30；底筒9与底板10环形边沿之间设置环状密封片32。
近20年来，非接触红外测温技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，适用范围也不断扩大。比起接触式测温方法，红外测温有着测温准确度高、响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。虽然高硼硅玻璃适合用作奶瓶，但由于高硼硅玻璃透明度高，客观上存在红外探测器3发出的红外线遇到高硼硅玻璃穿透率高，折回率低，造成红外探测效果明显比一般物质差的问题。针对此问题，本发明测温显示电路装置，红外探测器3位于奶瓶内胆瓶5底壁下方，将被测奶瓶内胆瓶5底壁的红外信号转换成极小的电压信号，MCU1的内置运放将小信号放大数倍后由高精度的ADC采集，MCU1的专用程序获取数字信号经过算法处理后进行温度转换，将计算的温度经过辐射率的修正后得出被测奶瓶内胆瓶5底壁表面温度，再根据奶瓶内胆瓶5底壁表面温度与内胆瓶5内液体温度的线性关系计算出容器内液体温度，最终由LED数码管显示屏2显示。本发明在有效解决高硼硅玻璃红外测温难题的基础上，相对接触式测温的现有技术，具有非接触红外测温技术的明显优点：测温准确度高，测温准确度达±0.2℃以内；响应时间快，传导时间在1秒以内，非接触，使用安全及使用寿命长等。
当电池电能不足时先充电。使用时，将温热的奶或水充入奶瓶的内胆瓶5，在有人触摸奶瓶的情况下，触摸感应器就会感知到，MCU1收到触摸感应器发出的触摸信号立即启动测温显示电路装置开始工作；测得内胆瓶5内奶或水的温度在LED数码管显示屏2显示，同时根据所测得的温度所在区域，经LED发光器4发光在奶瓶外壳6显示。通常情况，使用者对将新充入奶瓶的奶或水有大致的感知，通常是防止过热。奶或水充入后，如果奶瓶外壳6呈现绿色，则说明液体温度为合适区域，可以放心的给婴幼儿吸吮；如果奶瓶外壳6呈现红色，则可以看看LED数码管显示屏2所显示的温度，暂时开盖放置使其自然冷却降温，或采用传统方法，如容器兑换降温方法，适当降温后再充入奶瓶的内胆瓶5；如LED数码管显示屏2所显示的温度为偏热临界区域，也可酌情给婴幼儿吸吮，过些许时间会自然降温至合适区域，奶瓶外壳6变为呈现绿色。婴幼儿停止吸吮后，取下奶瓶放置后测温显示电路装置停止工作，剩余的奶或水会缓慢的自然降温。再次触摸奶瓶时，测温显示电路装置又开始工作，这时，如如果奶瓶外壳6呈现绿色，可继续放心的给婴幼儿吸吮；奶瓶外壳6变为呈现蓝色，可看看LED数码管显示屏2所显示的温度，如LED数码管显示屏2所显示的温度为偏冷临界区域，可酌情给婴幼儿吸吮；如LED数码管显示屏2所显示的温度为27℃以下的过冷区域，可将剩余的奶或水处理后重新充制。
Claims (10)
1.一种用于测量显示饮用容器内液体温度的测温显示电路装置，包括MCU(1)，分别与MCU(1)电连接的电池(12)、LED数码管显示屏(2)，其特征在于，还包括与MCU(1)电连接的用于探测所述容器外壁的红外探测器(3)，所述MCU(1)植入专用程序，所述MCU(1)具有内置运放与内置ADC。
2.一种用于测量显示饮用容器内液体温度的方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的测温显示电路装置，将红外探测器(3)置于所述饮用容器外壁旁，将被测容器外壁的红外信号转换成极小的电压信号，MCU(1)的内置运放将小信号放大数倍后由内置ADC采集，MCU(1)的程序获取数字信号经过算法处理后进行温度转换，将计算的温度经过辐射率的修正后得出被测容器外壁表面温度，再根据容器外壁表面温度与容器内液体温度的线性关系计算出容器内液体温度，最终由LED数码管显示屏(2)显示。
3.如权利要求1所述的测温显示电路装置，其特征在于，所述测温显示电路装置还包括与MCU(1)电连接的LED发光器(4)，该LED发光器(4)为红绿蓝三色LED发光器(4)，在MCU(1)控制下可分别发出红色光、绿色光、蓝色光。
4.如权利要求3所述的测温显示电路装置，其特征在于，所述测温显示电路装置还包括与MCU(1)电连接的触摸感应器。
5.一种测温显示饮用容器，包括饮用容器，其特征在于，还包括如权利要求1或3或4所述的测温显示电路装置，其所述红外探测器(3)位于所述饮用容器外壁旁，二者之间无阻隔。
6.如权利要求5所述的测温显示饮用容器，其特征在于，所述饮用容器包括内胆瓶(5)、外壳(6)与底座(8)，外壳(6)套装在内胆瓶(5)外面，外壳(6)与底座(8)固定连接；其特征在于，所述测温显示电路装置设置在所述底座(8)，所述外壳(6)呈圆筒状，上下贯穿；所述测温显示电路装置的红外探测器(3)位于所述内胆瓶(5)的瓶底(7)下方。
7.如权利要求6所述的测温显示饮用容器，其特征在于，所述底座(8)包括圆筒状的底筒(9)与底板(10)，底筒(9)与底板(10)固定连接，所述LED数码管显示屏(2)固定设置在底筒(9)侧壁的一侧，底筒(9)侧壁开设相应的显示孔(11)；所述电池(12)为方块状的铝电池(12)或锂电池(12)，搁置在所述底板(10)上，所述电池(12)连接设置在底筒(9)侧壁另一侧的充电头(13)，底筒(9)侧壁开设相应的插入孔(14)；底筒(9)设置有隔层板(15)，所述测温显示电路装置的剩余部分，包括所述MCU(1)、红外探测器(3)，统一焊接在线路板(16)上，该线路板(16)固定安装在所述底筒(9)隔层板(15)下面，所述底筒(9)隔层板(15)在所述红外探测器(3)所在位置处开设透光孔(17)。
8.如权利要求7所述的测温显示饮用容器，其特征在于，所述测温显示电路装置如权利要求4所述，当有人触摸到测温显示饮用容器时，所述MCU(1)收到触摸感应器发出的触摸信号立即启动所述测温显示电路装置开始工作；当一直无触摸信号达到设定时间时，所述测温显示电路装置停止工作。
9.如权利要求7所述的测温显示饮用容器，其特征在于，所述测温显示电路装置如权利要求3所述，所述LED发光器(4)焊接在所述线路板(16)上，所述底筒(9)隔层板(15)在所述LED发光器(4)所在位置处开设透光孔(17)。
10.如权利要求7所述的测温显示饮用容器，其特征在于，所述测温显示饮用容器为适用于婴幼儿吸吮奶或水的奶瓶，其内胆瓶(5)为高硼硅玻璃，外壳(6)为透明PET塑料，内胆瓶(5)上端与外壳(6)之间夹装硅胶密封圈(18)，外壳(6)上端设置上端外螺纹(19)，外壳(6)上端外螺纹(19)以下位置套装把手圈(20)，把手圈(20)对称设置2个把手(21)；外壳(6)上端设置盖圈(22)，盖圈(22)内壁设置与外壳(6)上端外螺纹(19)相配的内螺纹(23)，二者以螺纹连接；盖圈(22)上端开孔(24)处连接奶嘴(25)，盖圈(22)设置凸出圈(26)，盖圈(22)凸出圈(26)上面设置罩盖(27)，罩住奶嘴(25)；外壳(6)下端设置下端外螺纹(19)，底筒(9)内壁设置与外壳(6)下端外螺纹(19)相配的内螺纹(23)，二者以螺纹连接；所述底筒(9)隔层板(15)上面与内胆瓶(5)底面之间夹装硅胶密封垫(28)。
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