CN203224289U

CN203224289U - 一种节能电子秤

Info

Publication number: CN203224289U
Application number: CN 201220287149
Authority: CN
Inventors: 彭飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2022-06-18

Abstract

本实用新型公示了一种节能电子秤，由微控制器、传感器、显示器、按键组、电源单元组成。其中微控制器采用专用集成电路，利用微控制器内部的电子开关，使节能电子秤工作在采样与休闲周期循环状态，进行称重测量，间断接通与切断主体单元、包括传感器和测量电路的电流。由于休闲电流很小，仅维持显示单元电流，且休闲时间相对较长，使节能效率得以提高到50％以上，电池使用寿命延长2～8倍。因此，推广和利用本实用新型，具有显著的经济效益和商业价值。

Description

一种节能电子秤

所属技术领域

本实用新型涉及电子衡器测量领域，尤其是涉及一种节能的电子秤测量装置。

背景技术

在当今能源供需矛盾加剧，提倡节能、低碳、环保的背景下，寻求电器和设备的节能显得尤为必要而迫切，并且客观上也越来越体现出实实在在的商业价值。在电子衡器方面，近年来出现了一些节能的研究和探索。例如，图1所示中国专利号为CN200810060260，名称为“节能电子秤及实现方法”，所公示的一种节能电子秤，其特征是：在电子秤的传感器回路串入了一个电子开关SW，电子开关由微控制器U1控制。当电子秤工作时，电子开关SW导通，传感器得电，测量电路U2对传感器连续采样，进行称重测量。电子秤在待机状态时，电子开关SW间断导通与断开。断开时，传感器电路被切断，电路的电流消耗减小；导通时传感器接通，测量电路对传感器进行快速采样，以检测传感器状态，当检测有重物时，即进入工作状态。节能效率取决于待机状态电子开关的通断比率，断开时间越长，待机状态的平均电流消耗就越小。该节能电子秤虽有一定节能效果和实用性，但由于只能切断传感器的电流，而测量电路和微控制器等电路的电流仍有工作电流消耗，因而其节能效率很难突破50％以上。同时该节能电子秤电路仍然保留有测量回路的放大与模数转换器独立单元，也附加电流损耗和成本。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种外围简单、专用的微控制器节能电子秤电路，采用休闲-采样工作模式，以使电子秤的节能效率提高到50％以上。

本实用新型实现电子秤节能的技术方案是：一种节能电子秤，包括微控制器、传感器、显示器、按键组、电源单元，其特征是：微控制器U1是专用集成电路，内部包括放大器、模数转换器、稳压电源、电子开关、显示驱动功能模块，微控制器U1具有两种模式，由内部电子开关K1控制，电子开关K1置1时是工作模式，电流较大，电子开关K1置0时是省电模式，即低功耗模式，电流只有几个微安。利用微控制器的两种模式，使节能电子秤交替工作在休闲状态与采样状态，以实现节能目的。

传感器的信号输出端口S+、S-与微控制器端口AI+、AI-相连接，传感器电源正极E+与微控制器VS端口连接，微控制器内部的电子开关K2控制传感器的电源，当K2导通时，通过微控制器端口VS向传感器供电，K2断开时切断传感器供电。

用微控制器内部的电子开关K1、K2，使节能电子秤工作在休闲状态，在休闲状态时，电子开关K1置0，微控制器为省电模式，电子开关K2断开切断传感器供电，此时休闲电流只有微控制器省电模式电流和显示器驱动电流。

用微控制器内部的电子开关K1、K2，使节能电子秤工作在采样状态，在采样状态时，电子开关K1置1，微控制器为工作模式，电子开关K2导通给传感器供电，电路进行采样及称重测量。

在休闲状态时，微控制器为省电模式，同时微控制器将电子开关断开切断传感器的供电，整个电路只有显示器和微控制器省电模式的维持电流；显示器采用LCD(液晶)显示器，其电流消耗为十几微安。因此，节能电子秤在休闲状态下，节省了传感器和微控制器包括内部测量单元的工作电流，休闲电流只有几十微安(50微安以下)。微控制器每间隔一定的休闲时间被唤醒进入工作模式，并接通电子开关向传感器供电，使节能电子秤进入采样状态，进行采样和称重测量；此时的电流包括传感器、微控制器、显示器等全部电路单元的工作电流；采样完成后又进入休闲状态。节能电子秤总是工作在休闲-采样-休闲的循环状态，总体工作电流取决休闲与采样周期的平均电流。由于休闲电流很小，且可将休闲时间相对延长，使节能电子秤的平均电流比原来减小2～10倍，节能效率提高到50％以上，甚至可达到90％。

实施本实用新型的节能电子秤，由于采用了专用微控制器，电路简单，成本低；采取休闲-采样模式可提高节能效率到50～90％，使电池使用寿命延长到2～8倍。例如，普通电子人体秤使用的CR2032钮扣电池，使用寿命约为半年～1年，采用本实用新型实施例一之节能人体秤，电池使用寿命可延长到5年。因此，推广和利用本实用新型，具有显著的经济效益和商业价值。

附图说明

图1是“中国专利CN200810060260节能电子秤及实现方法”框图；

图2是本实用新型节能电子秤及实施例一、例二电路原理框图；

图3是本实用新型节能电子秤工作模式图；

图4是本实用新型节能电子秤工作流程图。

具体实施方式

图2所示为本实用新型节能电子秤及实施例一(节能人体秤)、实施例二(节能厨房秤)电路原理框图，电路组成包括微控制器U1、传感器U2、显示器U4、按键组U5、电源U3单元。其中微控制器U1采用专用集成电路(型号有：hy11P52、hy11p32、hy11p33、hy11p36、hy11p12、hy11p13、hy11p22、hy11p23，fs9932、fs9934、fs98o21、fs98o25、fs98o01、 fs98o02、fs98o03，csu8rp1001、csu1181、csu1182、csu1183、csu1185，sn8p1927、sn1937、sn1917、sn1929、sn1919)，内部包括放大器、模数转换器、稳压电源、电子开关、显示驱动功能模块。

电源U3为直流电源(或电池)。电源U3正极B+与接微控制器U1的VDD相连，电源U3负极B-接地GND，并与微控制器的VSS相连；微控制器U1由电源U3供电。

传感器U2是电阻应变式重力传感器。传感器U2的E+、E-是电源输入端，E-端接地GND，E+端与微控制器U1的VS端相连；微控制器U1通过内部的稳压器W、经电子开关K2、端口VS向传感器供电。微控制器U1通过内部电子开关K2控制传感器U2电源的通断。

传感器U2的S+、S-为信号输出端，S+、S-与微控制器U1端口AI+、AI-相连接，AI+、AI-是微控制器内部放大器和模数转换器A的输入端。

显示器U4采用LCD(液晶)显示器，驱动电流为十几微安。

微控制器U1有两种模式，通过电子开关K1切换，K1置1时，微控制器U1为工作模式，电流较大(0.2～5mA)；K1置0时，微控制器U1为省电模式(即低功耗模式)，电流为几个微安。

图3所示为本实用新型节能电子秤休闲-采样工作模式图，Tx为休闲状态时间，Ty为采样状态时间；利用微控制器U1的省电和工作两种模式使节能电子秤交替工作在休闲状态Tx和采样状态Ty。T是一个休闲-采样工作周期的时间。

在休闲状态下，微控制器U1将内部的电子开关K1置为0，微控制器U1进入省电模式，无用的单元被禁止，同时将K2断开切断传感器的供电，使整个电路电流最小。此时休闲电流Ix只有微控制器U1省电模式和显示器U4的维持电流。休闲电流Ix很小，一般为1～50微安(与微控制器省电模式电流和显示器耗电有关)。

微控制器U1每间隔一定的休闲时间Tx被唤醒，置电子开关K1置1，微控制器U1进入工作模式，并接通电子开关K2向传感器供电，使节能电子秤进入采样状态。

采样状态下，当传感器U2承受重物时，将重力转换为电信号Us传送到微控制器U1的AI+、AI-端，经微控制器U1内部放大器、模数转换器A放大并转换为数字量，经处理、计算后得到所测重物的重量值，再送到显示器U4显示出来。此时的采样电流Iy包括传感器、微控制器、显示器等全部电路的电流；采样电流Iy一般为1～20毫安(与微控制器工作电流和传感器激励电流有关)。采样完成后重又进入休闲状态，节能电子秤总是工作在休闲-采样-休闲的循环状态，即休闲-采样工作模式。

由图3可见，只要将休闲时间Tx相对延长，采样时间Ty相对缩短，节能效率就可以提高。节能电子秤的工作电流取决休闲-采样工作周期的平均电流Ig，平均电流Ig相对采样电流越小，节能效率就越高。以下就节能电子秤的平均工作电流Ig和节能效率进行计算并说明。

由图3可见，节能电子秤的平均工作电流Ig为：

Ig＝(Iy*Ty+Ix*Tx)/T ----(1-1)

节能效率δ可由下式计算：

δ＝1-Ig/Iy ----(1-2)

经推算，节能效率δ亦可由下式表示：

δ＝(1-Ix/Iy)*(Tx/T) ----(1-3)

由(1-3)式分析可见，休闲时间Tx相对周期时间T越长(亦即采样时间Ty越短)和休闲电流Ix相对采样电流Iy越小，节能效率就越高。所以，在条件允许的情况下，应尽可能地将休闲时间Tx取长些，采样时间Ty取短些；休闲状态时，将所有无用单元禁止或切断电流，以使休闲电流Ix最小。但是，实际上休闲时间Tx不可能无限制的长，太长会导致显示迟缓；采样时间Ty也不可能无限制的短，采样时间Ty与精度和抗扰动性能有关。一般情况下，休闲状态时间Tx取0.05～0.5秒；采样状态时间Ty取1～150毫秒。

实施例一，节能人体秤，采用休闲-采样工作模式，休闲时间Tx＝300ms，休闲电流Ix＝20uA；采样时间Ty＝30ms，采样电流Iy＝2mA。由(1-1)、(1-2)、(1-3)式计算得平均电流Ig为200uA，节能效率δ为90％。实施例一电源U3采用CR2032钮扣电池供电，按人体秤实际使用情况计算，电池使用寿命可达5～6年。

实施例二，节能厨房秤，采用休闲-采样工作模式，休闲时间Tx＝300ms，休闲电流Ix＝50uA；采样时间Ty＝150ms，采样电流Iy＝4.5mA。由(1-1)、(1-2)、(1-3)式计算得平均电流Ig为1.53mA，节能效率δ为66％。

Claims

1.一种节能电子秤，包括微控制器、传感器、显示器、按键组、电源单元，其特征是：微控制器U1是专用集成电路，内部包括放大器、模数转换器、稳压电源、电子开关、显示驱动功能模块，微控制器U1具有两种模式，由内部电子开关K1控制，电子开关K1置1时是工作模式，电流较大，电子开关K1置0时是省电模式，即低功耗模式，电流只有几个微安。

2.根据权利要求1所述节能电子秤，其特征是：传感器的信号输出端口S+、S-与微控制器端口AI+、AI-相连接，传感器电源正极E+与微控制器VS端口连接，微控制器内部的电子开关K2控制传感器的电源，当K2导通时，通过微控制器端口VS向传感器供电，K2断开时切断传感器供电。

3.根据权利要求1或2所述节能电子秤，其特征是：用微控制器内部的电子开关K1、K2，使节能电子秤工作在休闲状态，在休闲状态时，电子开关K1置0，微控制器为省电模式，电子开关K2断开切断传感器供电，此时休闲电流只有微控制器省电模式电流和显示器驱动电流。

4.根据权利要求1或2所述节能电子秤，其特征是：用微控制器内部的电子开关K1、K2，使节能电子秤工作在采样状态，在采样状态时，电子开关K1置1，微控制器为工作模式，电子开关K2导通给传感器供电，电路进行采样及称重测量。