CN204085667U

CN204085667U - 电子秤

Info

Publication number: CN204085667U
Application number: CN201420211393.6U
Authority: CN
Inventors: 宋微
Original assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Current assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2024-04-28

Abstract

本实用新型提供一种电子秤，包括：主体，用于承载被检测物体；多个腿部，设置在主体的下表面上，支撑所述主体；重量检测器，用于检测所述被检测物体的重量；传感器，固定设置在所述主体内，包括由弹性体构成的应变梁和受力梁，所述应变梁的一端固定连接在所述固定梁上，另一端用于接受压力，所述应变梁上设有应变片，所述应变梁和所述应变片能够随着所述受力梁受到的压力而发生形变；计算电路，根据所述应变片因发生形变而产生的电阻变化，计算所述压力的值，将计算出的所述压力的值补偿至由所述重量检测器检测出的重量。

Description

电子秤

技术领域

本实用新型涉及一种电子秤。

背景技术

在使用电子秤称重时，若把电子秤放置在较软地面(例如铺有厚地毯的地面)或不平整地面上进行测量时，由于电子秤的底部与地面接触后受到来自地面的凸起物的反作用力，使得测量结果产生偏差，影响测量精度。即，当发生这种触底现象时，由于电子秤的底部受到来自地面的凸起物的反作用力，结果导致测量出的重量将小于实际重量，这是一种错误状态。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提供一种电子秤，在电子秤下部设置压力传感器，若电子秤的下壳与地面的凸起物接触而接受压力，则由传感器感知此压力，通过信号的转换和计算最终实现压力补偿，以保证测量精度。

本实用新型提供的电子秤包括：主体，用于承载被检测物体；多个腿部，设置在主体的下表面上，支撑所述主体；重量检测器，用于检测所述被检测物体的重量；传感器，固定设置在所述主体内，用于计测来自所述主体下方的压力，该传感器具有应变片，该应变片在受到压力时发生弹性形变；计算电路，根据所述应变片因发生弹性形变而产生的电阻变化，计算所述压力的值，将计算出的所述压力的值补偿至由所述重量检测器检测出的重量。

通过本实用新型的电子秤，即使设置在不平整的地面上，由于在电子秤下部设置了检测压力的传感器，若电子秤的下壳与地面的凸起物接触而接受压力，也会由传感器感知此压力，通过信号的转换和计算最终实现压力补偿，以保证测量精度。

附图说明

图1A是本实用新型的电子秤的俯视图。

图1B是本实用新型的电子秤的除去下壳后的仰视图。

图1C是沿图1B的A-A的剖视图。

图1D是地面不平整时的电子秤受力的示意图。

图1E是受力板131通过卡扣132而设置在下壳体13上的示意图。

图2A是本实用新型的传感器2的仰视图。

图2B是本实用新型的传感器2的立体图。

图2C是图1C的虚线部分的局部放大的立体图。

图3A、3B、3C是用于说明根据应变片的形变来求出受力梁23所受到的压力F2的原理的示意图。

图4是用于说明计算电路根据应变片的形变来求出受力梁23所受到的压力F2的原理流程框图。

图5例示出设置多个传感器2的情况。

图6例示出多个传感器共用一个固定梁的情况。

图7例示出设置4个传感器时电阻连接情况。

具体实施方式

参照图1A～1D，本实施方式的主电子秤要由主体1和四个腿部15-1～15-4构成，主体1用于承载被检测物体。主体1按照从上到下的顺序包括上板11、上壳体12、下壳体13。四个腿部15-1～15-4设置在主体1的下壳体13的下表面，用于支撑主体1。本实施方式的电子秤虽然仅设置四个腿部15-1～15-4，但显然可以根据需要来增减腿部的数量，只要能够平衡支撑主体1即可。

在用该电子秤称重时，将该电子秤如图1C那样平放在地面上，将被检测物体(未图示)置于上板11上，通过内置于电子秤中的重量检测器(未图示)，根据此时四个腿部15-1～15-4所受到的来自地面的压力F1，来检测上板11所受到的来自被检测物体的压力F0，即所述被检测物体的重量，并通过设置在电子秤上的显示部14(可以是液晶屏或其他显示装置，没有特别限定)显示测量结果，当然也可以通过设置语音装置或其它输出装置来输出测量结果。

在地面平整的情况下，F0＝F1，然而，如果电子秤如图1D那样置于不平整的地面上，则下壳体13有可能与地面上的凸起物接触而受到向上的压力F2，此时F0＝F1+F2，因此需要检测出F2来对F1进行补偿。

对此，参照图1C，在主体1内设有用于计测来自主体1下方的压力F2的传感器2，该传感器2位于上壳体12和下壳体13之间，在下壳体13的与传感器2对置的位置设有开口，所述开口被受力板131覆盖，该受力板131通过卡扣132而设置在下壳体13上从而覆盖所述开口，该卡扣132能够使受力板131相对于下壳体13上下移动，从而将受力板131受到的向上的力F2传递至传感器2。

如图1E(为了方便说明，图1E仅突出显示卡扣132，省略了其它构件)所示，作为固定装置的卡扣132设置于受力板131上，下壳体13上具有以可上下移动的方式容纳卡扣132的通孔，从而使得受力板131能够上下活动地连接于下壳13。通过这样的结构，能够保证下壳13的形变不影响受力板131向上的力传递。

参照图2A～2C，传感器2包括由弹性体构成的固定梁21、应变梁22以及受力梁23，受力梁23的一端固定连接在应变梁22上，从应变梁22向斜下方延伸，从另一端用于接受从受力板131传来的压力F2，应变梁22上设有应变片221和应变片222，应变梁22和应变片221、222能够随着受力梁23受到的压力F2而发生弹性形变(即，当外力消失时该形变自动恢复，以下简称为形变)。一旦应变片221、222发生形变，计算电路(未图示)根据应变片221、222因发生形变而产生的电阻变化，来计算压力F2的值，将计算出的压力F2的值补偿至由重量检测器检测出的重量F1中，从而计算出被检测体的重量F0。另外，就构成上述弹性体的材料而言，一般能够采用根据应力而轻微发生形变的金属，也可以采用硬质橡胶等材料。

参照图2B、2C，本实施例中的固定梁21、应变梁22以及受力梁23由同样的弹性体形成为一体，但也可以分别由不同的弹性体构成，并且可以在固定梁21上设置多个应变梁22以及受力梁23。在本实施方式中，仅设置了两个应变片221和应变片221，但也可以设置一个或者多个，只要能够根据它们形变后的电阻变化求出压力F2即可。

参照图2C，固定梁21通过卡扣122而固定在上壳体12上，从而将整个传感器2固定在上壳体12上。

下面说明根据应变片221、222的形变来求出受力梁23所受到的压力F2的原理。

如图3A所示，应变片221(222)是把一个电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上而形成的应变片。电阻丝在受到应力作用时，其电阻随着所发生的机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生相应的变化。在未受力时，该电阻丝(图3A中的实线所示的圆柱体)的电阻值R如公式1所示：

R＝ρ×l/s········公式1，

其中，对于该电阻丝，ρ为电阻率，l为长度，s为截面积。

即，由于ρ、l、s皆为已知常数或设定常数，因此可根据公式1，能够求出电阻值R，或者直接采用已知电阻值的电阻。

当电阻丝受到轴向拉力F(被拉伸后的电阻丝：图3A中的虚线所示的圆柱体)时，长度l增加△l，直径r减小△r，从而截面积s减小，电阻率也发生相应变化，引起电阻值的变化△R，其值△R(电阻丝阻值的变化量)如公式2所示：

△R/R＝K×ε········公式2，

其中，K是电阻丝的灵敏系数(常数)，ε是电阻丝的轴向应变值。

参照图3B，用R1、R2分别表示应变片221、222的电阻，将应变梁22看作是等截面梁，当自由端(图中右端)受到压力F2时，固定端(图中左端)处的应变最大，应变片221、222粘贴设置在距自由端l0处，此位置的所述应变值ε(距自由端为l₀处的应变值)可由公式3计算得出：

ε＝6×F2×l₀/(E×b×h²)········公式3，

其中，E是应变梁的材料弹性模量，b是应变梁的宽度，h是应变梁的厚度。

由于上述参数R、K、l₀、E、b、h皆为已知(或事先设定)的常数，因此，只要检测出电阻值的变化△R，将其代入公式2来求出所述应变值ε，将求出的所述应变值ε代入公式3，就能够求出受到的压力F2。

即，F2＝(△R/(K×R))×(E×b×h²)/(6×l₀)······公式4，

在公式4中，由于F2与△R之外的参数皆为常数，因此根据公式4可知，F2与△R成线性函数关系例(参照图3C)，可以将公式4表示为公式5：

F2＝△R×k·······公式5。

因此，只要预先通过实验或者设定而确定了常数k，就能够根据检测出的应变片221、222的电阻变化△R，通过公式5来求出传感器2所受到的压力F2，进而将计算出的压力F2补偿至由重量检测器检测出的重量F1，从而得到被检测物体实际的重量F0＝F1+F2。

另外，由于F2与△R如图3C那样成线性函数关系例，因此，在实际应用中，只要通过采样几个点，就能够建立线性函数的拟合曲线，得出一次拟合曲线后，在实际测量时，测量△R并将其带入函数，就能够得出补偿值F2。

下面，参照图4来说明计算电路根据应变片的形变来求出受力梁23所受到的压力F2的原理流程框图。

计算电路可以设置在主体1内，也可以设置在主体1外，以能够检测传感器2的应变片221、222的电阻变化方式，与传感器2相连接。计算电路包括：测量电路，其用于测量应变片221、222的电阻变化；放大装置，其对测量电路测得的表示测量应变片221、222电阻变化的电信号进行放大；A/D(数字/模拟)转换器，其将被放大后的电信号转换为数字信号；CPU(中央处理单元)，其根据数字信号来计算出压力F2从而计算出补偿后的重量F，并将其显示在显示部14上。

综上所述，本实用新型的电子秤，在设置在不平整的地面上时，由于在电子秤下部设置了检测压力的传感器2，若电子秤的下壳13与地面的凸起物接触而接受压力，会由传感器2感知此压力，通过信号的转换和计算最终实现压力补偿，以保证测量精度。

另外，在上述的实施方式中说明了仅在电子秤中设置一个传感器2的情况，但本实用新型的电子秤也可以设置多个传感器2-1、2-2、2-3、2-4，这些传感器可以彼此独立地设置(参照图5)，也可以由多个传感器共用一个固定梁(参照图6)。在图6中，四个传感器分别具有应变梁22-1、22-2、22-3、22-4以及受力梁23-1、23-2、23-3、23-4，但它们共用一个固定梁21。另外，当设置了四个传感器时，可以通过桥接方式连接四个传感器的电阻R-1、R-2、R-3、R-4来检测电阻变化(参照图7)。

另外，虽然在上述实施方式中仅说明了根据应力片的电阻变化计算压力，但由于原始的电阻值已知，因此也可以根据需要，通过测量应力片两端在发生形变前后的电压变化或电流变化，根据测量结果进行同样计算，也能够得到与测量电阻变化时同样的效果。

在上述实施方式中只是举例说明，不具有限制作用。此外，也可以进行本领域技术人员容易想到的各种变形、置换、改良、以及组合等。

Claims

1.一种电子秤，其特征在于，包括：

主体，用于承载被检测物体，

多个腿部，设置在所述主体的下表面上，支撑所述主体，

重量检测器，用于根据所述多个腿部受到的压力来检测所述被检测物体的重量，

传感器，固定设置在所述主体内，用于计测来自所述主体下方的压力，该传感器具有应变片，该应变片在受到压力时发生弹性形变，

计算电路，根据所述应变片因发生弹性形变而产生的电阻变化，计算所述压力的值，将计算出的所述压力的值补偿至由所述重量检测器检测出的重量。

2.如权利要求1所述的电子秤，其特征在于，

所述传感器还包括由弹性体构成的应变梁和受力梁，所述受力梁的一端固定连接在所述应变梁上，另一端用于接受压力，所述应变片设在所述应变梁上，所述应变梁能够与所述应变片一起随着所述受力梁受到的压力而发生弹性形变。

3.如权利要求2所述的电子秤，其特征在于，

所述传感器还包括固定梁，所述固定梁通过第一卡扣而设置在所述主体内，从而将所述传感器固定设置在所述主体内。

4.如权利要求3所述的电子秤，其特征在于，

所述固定梁与所述应变梁形成为一体。

5.如权利要求2或3所述的电子秤，其特征在于，

所述受力梁从所述应变梁向斜下方延伸。

6.如权利要求2或3所述的电子秤，其特征在于，

所述主体包括上壳体和下壳体，所述传感器设置在所述上壳体和所述下壳体之间，

所述下壳体的与所述受力梁对置的位置设有开口，

所述开口被受力板覆盖，所述受力板能够相对于所述下壳体上下移动，从而将压力传递至所述受力梁。

7.如权利要求6所述的电子秤，其特征在于，

所述受力板通过第二卡扣而覆盖在所述开口上。

8.如权利要求1或2所述的电子秤，其特征在于，

所述传感器为多个。

9.如权利要求8所述的电子秤，其特征在于，

多个所述传感器彼此独立地设置。

10.如权利要求3所述的电子秤，其特征在于，

所述传感器为多个，多个所述传感器共用一个所述固定梁。