CN110260961A - 一种称重准确的食品加工机及称重方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种称重准确的食品加工机及称重方法，包括机座、称重单元及主控板，机座包括外壳及设于外壳下方的底盖，称重单元包括与主控板电连接的称重控制板及与称重控制板电连接的压力传感器，压力传感器设于底盖上，压力传感器包括一个校准传感器和至少一个承重传感器，校准传感器悬空且不受力设置，通过校准传感器对承重传感器受工作环境影响产生的差值进行补偿校准来进行食物的重量计算，可很好的避免压力传感器受工作环境（温度、湿度或其他因素）影响而导致称重不准确的问题，大大提升了食品加工机的称重准确性，以保证食品加工机工作的可靠性和稳定性，也提升了用户使用时的便利性，从而提升了用户的使用感受及满意度。

Description

一种称重准确的食品加工机及称重方法

技术领域

本发明涉及食品加工机领域，尤其涉及一种称重准确的食品加工机及称重方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对厨房小家电的需求日益增强，食品加工机越来越受到人们的青睐，也给人们的生活带来一些便利。

现有中一些食品加工机，为了提升自动化程度，通过在机座的底部设置称重单元，这样方便用户操作和使用，极大的解决了操作便利性和使用感受。

现有的称重单元一般包括压力传感器，但压力传感器容易受到外界环境的干扰，尤其是容易受到温度和湿度的影响，这样会导致称出来的数据不准确，从而影响食物的加工制作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种称重准确的食品加工机及称重方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种称重准确的食品加工机，包括机座、称重单元及主控板，机座包括外壳及设于外壳下方的底盖，称重单元包括与主控板电连接的称重控制板及与称重控制板电连接的压力传感器，压力传感器设于底盖上，其中，所述压力传感器包括一个校准传感器和至少一个承重传感器，校准传感器悬空且不受力设置。

进一步的，所述压力传感器包括一个校准传感器和一个承重传感器，承重传感器位于底盖的重心处。

进一步的，所述压力传感器设有三个且包括一个校准传感器和两个承重传感器，两个承重传感器呈对角线分布，校准传感器分布于底盖另外两角的任意一角上。

进一步的，所述压力传感器设有四个且包括一个校准传感器和三个承重传感器，四个压力传感器分布于底盖的四角上。

进一步的，四个压力传感器均包括一个第一应变片和一个第二应变片，压力传感器受压时第一应变片产生的阻值变化趋势与第二应变片产生的阻值变化趋势相反，且第一应变片产生的阻值变化大小与第二应变片产生的阻值变化大小相同。

进一步的，四个压力传感器的第一应变片分别为R1、R2、R5和R6，四个压力传感器的第二应变片分别为R3、R4、R7和R8，R1、R2、R3、R4依次串联，R5、R6、R7、R8依次串联，并将串联后的R1、R2、R3、R4和串联后的R5、R6、R7、R8并联，输入电压的两端分别连接在R1、R8之间和R4、R5之间，输出电压的两端分别连接在R2、R3之间和R6、R7之间，校准传感器为其中任意一个所述压力传感器。

进一步的，所述主控板设于外壳内，称重控制板靠近压力传感器设置，称重控制板包括基板即设于基板上的称重芯片，基板通过螺钉连接或卡扣连接固定于底盖上。

进一步的，所述压力传感器为方形片状。

进一步的，本发明还提供一种上述任一技术方案中的食品加工机的称重方法，其中，通过校准传感器对承重传感器受工作环境影响产生的差值进行补偿校准来进行食物的重量计算。

进一步的，根据压力传感器受压使得压力传感器中应变片的阻值发生变化，以计算压力传感器受压后两端的电压值，电压值与食物的重量呈线性关系以得出食物的重量值。

采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

1、本发明中，通过将压力传感器设置成包括一个校准传感器和至少一个承重传感器，这样在校准传感器与承重传感器组成的电桥中，校准传感器可很好的对承重传感器因温度、湿度或其他因素而产生的电阻差值进行补偿校准，由于现有中的多个压力传感器均为承重传感器，而多个承重传感器需要在同一平面受力，才能检测出重量，而承重传感器设置越多，越不好确保多个承重传感器能同时在同一平面受力，会大大影响承重传感器的称重准确性，通过将校准传感器悬空且不受力设置，使得承重传感器能更好的同时在同一平面内受力，大大提升食品加工机称重的准确性。

2、压力传感器包括一个校准传感器和一个承重传感器，并将承重传感器设置于底盖的重心处，即食品加工机的重心上，通过单点支承称重，不存在多点支承而不在同一平面受力导致称重不准确的问题，仅通过一个校准传感器和一个承重传感器来检测重量，既保证检测的准确性，还减少了压力传感器的数量，降低了食品加工机的制造成本。

3、压力传感器设有三个且包括一个校准传感器和两个承重传感器，通过两点支承称重，两点支承容易在同一个平面受力，保证称重的准确性，且两个承重传感器呈对角线分布，而校准传感器分布于底盖另外两角的任意一角上，这样能更好的保证两个承重传感器同时在同一平面受力，更好的保证称重的准确性。

4、压力传感器设有四个且包括一个校准传感器和三个承重传感器，四个压力传感器分布于底盖的四角上，通过三点支承称重，而三点便于确定一个平面，从而保证三个承重传感器能很好的同时在同一平面受力，进而保证称重的准确性，且即使在三个承重传感器受到温度、湿度或其他因素干扰产生变化时，校准传感器又可对产生的变化进行校准补偿，仍能很好的保证称重的准确性。

5、四个压力传感器均包括一个第一应变片和一个第二应变片，压力传感器受压时第一应变片产生的阻值变化趋势与第二应变片产生的阻值变化趋势相反，且第一应变片产生的阻值变化大小与第二应变片产生的阻值变化大小相同，这样能更好的保证压力传感器的称重准确性，且此种结构的传感器能大大减小温度、湿度或其他因素对压力传感器的影响，更进一步的保证压力传感器的称重准确性。

6、主控板设于外壳内，使得称重控制板与主控板分离，这样减小了主控板对称重控制板的信号干扰，且称重控制板靠近压力传感器设置，减小了压力传感器与主控板之间的连接距离，从而提升了压力传感器检测的精确度，进而提升了食品加工机称重的准确度和精确度，使得制作出的食物配比恰好，从而使得制作出的食物口感好、醇香，称重控制板具体包括基板即设于基板上的称重芯片，基板通过螺钉连接或卡扣连接固定于底盖上，这样既方便称重控制板的加工制造，提高生产效率，保证生产质量，且称重芯片安装固定可靠，保证称重芯片检测时的准确性和稳定性。

7、压力传感器为方形片状，使得压力传感器结构简单，便于加工制造，生产效率高。

8、本发明中提供的称重方法，通过校准传感器对承重传感器受工作环境影响产生的差值进行补偿校准来进行食物的重量计算，采用此种称重方法可很好的避免压力传感器受工作环境（温度、湿度或其他因素）影响而导致称重不准确的问题，大大提升了食品加工机的称重准确性，以保证食品加工机工作的可靠性和稳定性，也提升了用户使用时的便利性，从而提升了用户的使用感受及满意度。

9、称重方法中，具体的是根据压力传感器受压使得压力传感器中应变片的阻值发生变化，以计算压力传感器受压后两端的电压值，电压值与食物的重量呈线性关系以得出食物的重量值，此种检测重量的方法不仅可靠、准确，同时检测方法简单，便于电路设计及压力传感器的结构设计，运用到的零部件都是容易采购的，且用到的零部件少，大大降低了食品加工机整体的加工成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明食品加工机实施例一中机座的结构示意图。

图2为本发明食品加工机实施例一中机座的另一结构示意图。

图3为本发明食品加工机实施例一中底盖的仰视图。

图4为本发明食品加工机实施例一中压力传感器的电连接示意图。

图5为本发明食品加工机实施例二中压力传感器的电连接示意图。

图6为本发明食品加工机实施例三中压力传感器的电连接示意图。

图中所标各部件名称如下：

1、机座；11、机壳；12、底盖；2、压力传感器；21、校准传感器；22、承重传感器；23、第一应变片；24、第二应变片。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。

实施例一：

如图1至4所示，本发明提供一种称重准确的食品加工机，包括机座1、称重单元及主控板，机座1包括外壳11及设于外壳下方的底盖12，称重单元包括与主控板电连接的称重控制板及与称重控制板电连接的压力传感器2，压力传感器2设于底盖12上，参考图1所示的机座结构，可用于面条机、榨汁机，参考图2所示的机座结构，可用于料理机、豆浆机，当然，还有一些烤箱、煎烤机、空气炸锅等机座的结构也是有所不同的，反正机座的结构是根据具体的应用情况而定的，这里的机座泛指所有类型食品加工机的机座，由于不少本发明的要点，这里就不再多做赘述，仅列举图1和图2所示的结构，并不是限定机座的具体结构和食品加工机的类型，仅是一种示意。

压力传感器2包括一个校准传感器21和至少一个承重传感器22，这样在校准传感器与承重传感器组成的电桥中，校准传感器可很好的对承重传感器因温度、湿度或其他因素而产生的电阻差值进行补偿校准，由于现有中的多个压力传感器均为承重传感器，而多个承重传感器需要在同一平面受力，才能检测出重量，而承重传感器设置越多，越不好确保多个承重传感器能同时在同一平面受力，会大大影响承重传感器的称重准确性，并将校准传感器21悬空且不受力设置，使得承重传感器能更好的同时在同一平面内受力，大大提升食品加工机称重的准确性。

本实施例中，压力传感器2为方形片状，使得压力传感器结构简单，便于加工制造，生产效率高，压力传感器2设有四个且包括一个校准传感器21和三个承重传感器22，四个压力传感器2分布于底盖12的四角上，在食品加工机放置在工作台后，三个承重传感器22会被工作台面或机座1上的支撑件压迫从而实现重量检测，而校准传感器21则因悬空设置而不受力，悬空设置具体为校准传感器离工作台面或支撑件的距离大于承重传感器22的最大量程，即承重传感器的最大变形量，又或者直接将校准传感器21设置于底盖12任意四角的内部，使得校准传感器21完全不会与工作台面或支撑件接触，这样通过三点支承称重，而相比于现有中四点支承称重，三点更便于确定一个平面，从而保证三个承重传感器能很好的同时在同一平面受力，进而保证称重的准确性，且即使在三个承重传感器受到温度、湿度或其他因素干扰产生变化时，校准传感器又可对产生的变化进行校准补偿，仍能很好的保证称重的准确性。

具体的，四个压力传感器2均包括一个第一应变片23和一个第二应变片24，压力传感器2受压时第一应变片23产生的阻值变化趋势与第二应变片24产生的阻值变化趋势相反，且第一应变片23产生的阻值变化大小与第二应变片24产生的阻值变化大小相同，这样能更好的保证压力传感器的称重准确性，且此种结构的传感器能大大减小温度、湿度或其他因素对压力传感器的影响，更进一步的保证压力传感器的称重准确性。

且，如图4所示，四个压力传感器的第一应变片分别为R1、R2、R5和R6，四个压力传感器的第二应变片分别为R3、R4、R7和R8，R1、R2、R3、R4依次串联，R5、R6、R7、R8依次串联，并将串联后的R1、R2、R3、R4和串联后的R5、R6、R7、R8并联，输入电压的两端分别连接在R1、R8之间和R4、R5之间，输出电压的两端分别连接在R2、R3之间和R6、R7之间，而校准传感器可以为其中任意一个压力传感器，即例如，R1和R8、R2和R3、R4和R5为三个承重传感器，则R6和R7为校准传感器，当然，也可以是R1和R8或R2和R3或R4和R5其中之一为校准传感器，另外三个则为承重传感器。

更具体的，主控板设于外壳11内，使得称重控制板与主控板分离，这样减小了主控板对称重控制板的信号干扰，且称重控制板靠近压力传感器2设置，称重控制板包括基板即设于基板上的称重芯片，基板通过螺钉连接或卡扣连接固定于底盖12上，减小了压力传感器与主控板之间的连接距离，从而提升了压力传感器检测的精确度，进而提升了食品加工机称重的准确度和精确度，使得制作出的食物配比恰好，从而使得制作出的食物口感好、醇香，而称重控制板具体包括基板即设于基板上的称重芯片，基板通过螺钉连接或卡扣连接固定于底盖上，这样既方便称重控制板的加工制造，提高生产效率，保证生产质量，且称重芯片安装固定可靠，保证称重芯片检测时的准确性和稳定性。

食品加工机的称重原理及方式如下所述：

当向承重传感器施加单方向的压力时，应变片的两个电阻R1和R8，一个增大一个减小，即R1=R+ΔR，R8=R-ΔR，四个压力传感器2通过端子与称重控制板电连接，称重控制板再与主控板电连接，当Δv=V0-V1变化时，称重芯片采集到此电压的变化，根据变化的值得大小，判断重量。

具体实例如下：

当食品加工机使用4个压力传感器称重时，设放入的重物质量为M，则施加的竖直方向的力F=Mg，则四个应变片平均分别收到Mg/4的压力，压力与电阻之间的系数为K。则应变片上的电阻变化ΔR= KMg/4：

Δv=V0-V1=(2R+2ΔR)/4R-(2R-2ΔR)/4R=ΔR/R=KMg/4R；

将Δv进行K倍放大为称重芯片可识别的电压信号，然后将此电压信号转换为可用于传输的数字信号传输给上位机Data。如未放重物时，传输的数据为D1，放上500g重物之后，传输的数据为D2，则重量与数据之间的关系Kb=500/（D2-D1）。上位机记录此时的Kb值。使用时，未放重物时的数据为Dx，放上重物的数据为Dy，则放上重物的质量为M=（Dy-Dx）Kb。

当食品加工机使用3个压力传感器称重时，另外一压力传感器不承受压力时，则施加的竖直方向的力为F=Mg,平均分配到三个应变片上时，单个应变片电阻变化ΔR= KMg/3：

1）当不受力的应变片为R2，R3；或者R6，R7时：

Δv=V0-V1=(2R+2ΔR)/4R-(2R-ΔR)/4R=±3ΔR/4R=±KMg/4R

2）当不受力的应变片为R1，R8；或者R4，R5时：

Δv=V0-V1=±12RΔR/(16R²-ΔR²)；

由于应变片中R>>ΔR，故16R²-ΔR²≈16R²；

则上述式=±12RΔR/16R²=±3ΔR/4R=±KMg/4R。

又可以理解为，如图4所示：

当四脚称重时，设R1的重量导致的变化为r1，温度导致的变化为δr1，R2的重量导致的变化为r2，温度导致的变化为δr2，以此类推。

V1=VCC[(R3+δr3- r3)+ (R4+δr4- r4)]/[ (R1+δr1+ r1)+ (R4+δr2+ r2)+ (R3+δr3- r3)+ (R4+δr4- r4)]；

V0=VCC[(R5+δr5+r5)+ (R6+δr6+r6)]/[ (R5+δr5+r5)+ (R6+δr6+r6)+ (R8+δr8- r8)+ (R7+δr7- r7)]；

δV=V0-V1。

在上式中，若应变片电阻类型相同，则δr=δr1=δr2=δr3=δr4=δr5=δr6=δr7=δr8；

r1=r2=r3=r4=r5=r6=r7=r8；

R=R1=R2=R3=R4=R5=R6=R7=R8；

则δV=δr/R。

若应变片电阻类型相同，则δV无法进行计算。

最后，本发明中还提供一种上述任一技术方案的食品加工机的称重方法，其中，通过校准传感器对承重传感器受工作环境影响产生的差值进行补偿校准来进行食物的重量计算，采用此种称重方法可很好的避免压力传感器受工作环境（温度、湿度或其他因素）影响而导致称重不准确的问题，大大提升了食品加工机的称重准确性，以保证食品加工机工作的可靠性和稳定性，也提升了用户使用时的便利性，从而提升了用户的使用感受及满意度。

且，该方法是根据压力传感器受压使得压力传感器中应变片的阻值发生变化，以计算压力传感器受压后两端的电压值，电压值与食物的重量呈线性关系以得出食物的重量值，此种检测重量的方法不仅可靠、准确，同时检测方法简单，便于电路设计及压力传感器的结构设计，运用到的零部件都是容易采购的，且用到的零部件少，大大降低了食品加工机整体的加工成本。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于，压力传感器的数量不同。

本实施例中，如图5所示，压力传感器包括一个校准传感器21和一个承重传感器22，即压力传感器设有两个，承重传感器22位于底盖12的重心处，即食品加工机的重心上，通过单点支承称重，不存在多点支承而不在同一平面受力导致称重不准确的问题，仅通过一个校准传感器和一个承重传感器来检测重量，既保证检测的准确性，还减少了压力传感器的数量，降低了食品加工机的制造成本。

其他未述部分结构及其有益效果均与实施例一相同，这里不再一一赘述。

实施例三：

本实施例与实施例一的区别在于，压力传感器的数量不同。

本实施例中，如图6所示，压力传感器设有三个且包括一个校准传感器21和两个承重传感器22，通过两点支承称重，两点支承容易在同一个平面受力，保证称重的准确性，且两个承重传感器22呈对角线分布，校准传感器21分布于底盖12另外两角的任意一角上，这样能更好的保证两个承重传感器同时在同一平面受力，更好的保证称重的准确性。

其他未述部分结构及其有益效果均与实施例一相同，这里不再一一赘述。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (10)

1.一种称重准确的食品加工机，包括机座、称重单元及主控板，机座包括外壳及设于外壳下方的底盖，称重单元包括与主控板电连接的称重控制板及与称重控制板电连接的压力传感器，压力传感器设于底盖上，其特征在于，所述压力传感器包括一个校准传感器和至少一个承重传感器，校准传感器悬空且不受力设置。

2.根据权利要求1所述的食品加工机，其特征在于，所述压力传感器包括一个校准传感器和一个承重传感器，承重传感器位于底盖的重心处。

3.根据权利要求1所述的食品加工机，其特征在于，所述压力传感器设有三个且包括一个校准传感器和两个承重传感器，两个承重传感器呈对角线分布，校准传感器分布于底盖另外两角的任意一角上。

4.根据权利要求1所述的食品加工机，其特征在于，所述压力传感器设有四个且包括一个校准传感器和三个承重传感器，四个压力传感器分布于底盖的四角上。

5.根据权利要求4所述的食品加工机，其特征在于，四个压力传感器均包括一个第一应变片和一个第二应变片，压力传感器受压时第一应变片产生的阻值变化趋势与第二应变片产生的阻值变化趋势相反，且第一应变片产生的阻值变化大小与第二应变片产生的阻值变化大小相同。

6.根据权利要求5所述的食品加工机，其特征在于，四个压力传感器的第一应变片分别为R1、R2、R5和R6，四个压力传感器的第二应变片分别为R3、R4、R7和R8，R1、R2、R3、R4依次串联，R5、R6、R7、R8依次串联，并将串联后的R1、R2、R3、R4和串联后的R5、R6、R7、R8并联，输入电压的两端分别连接在R1、R8之间和R4、R5之间，输出电压的两端分别连接在R2、R3之间和R6、R7之间，校准传感器为其中任意一个所述压力传感器。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的食品加工机，其特征在于，所述主控板设于外壳内，称重控制板靠近压力传感器设置，称重控制板包括基板即设于基板上的称重芯片，基板通过螺钉连接或卡扣连接固定于底盖上。

8.根据权利要求1至6中任意一项所述的食品加工机，其特征在于，所述压力传感器为方形片状。

9.一种如权利要求1至8中任意一项所述的食品加工机的称重方法，其特征在于，通过校准传感器对承重传感器受工作环境影响产生的差值进行补偿校准来进行食物的重量计算。

10.根据权利要求9所述的称重方法，其特征在于，根据压力传感器受压使得压力传感器中应变片的阻值发生变化，以计算压力传感器受压后两端的电压值，电压值与食物的重量呈线性关系以得出食物的重量值。