一種智能水杯的測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及智能水杯，尤其涉及智能水杯中的測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在近些年的智能家居發(fā)展中，智能水杯是市場(chǎng)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。智能水杯的應(yīng)用多種多樣，通常是基于飲水量評(píng)估人的飲水習(xí)慣以評(píng)估其對(duì)健康的影響，這就要求水杯能夠準(zhǔn)確的測(cè)量飲水量。
[0003]傳統(tǒng)的水杯，只能通過刻度線提供粗略的容量標(biāo)示功能，因此無(wú)法將此種技術(shù)方案應(yīng)用于智能水杯環(huán)境。針對(duì)該問題，本領(lǐng)域成熟的解決方案是使用電阻式壓力重量傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，電阻應(yīng)變式稱重傳感器基于金屬絲在受拉或受壓后會(huì)發(fā)生彈性變形，其電阻值也隨之產(chǎn)生相應(yīng)的變化這一物理特性實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電阻應(yīng)變片的金屬絲承受外力作用發(fā)生彈性變形時(shí)，它的長(zhǎng)度L、截面積S以及電阻率P均會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。此時(shí)其電阻相對(duì)變化為在鋼制圓柱體上，成對(duì)地在縱向和橫向上貼有Rl，R2，R3，R4共4個(gè)電阻應(yīng)變片，它們組成一個(gè)全橋式測(cè)量電路。由于電阻應(yīng)變片組成的撟式電路是平衡的，電阻應(yīng)變片的電阻變化會(huì)引起電橋的不平衡，從而輸出電信號(hào)，該信號(hào)與物體的重量(mg)成正比，基于該物理原理計(jì)算水的重量。該方案在測(cè)量時(shí)需將水杯放置于一個(gè)穩(wěn)定的平臺(tái)，否則壓力臂不會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變形，因此該方法在具體應(yīng)用中受到很大限制，對(duì)于常見的懸空接水等操作過程此種方案無(wú)法提供測(cè)量。
[0004]近年來(lái)也出現(xiàn)過另一種形式的智能水杯液位測(cè)量技術(shù)方案，通過在水杯的杯蓋內(nèi)側(cè)加設(shè)超聲波傳感器，利用超聲波反射時(shí)差測(cè)量液面高度。但這種方式依舊不能解決懸空接水等操作下的頁(yè)面測(cè)量問題，并且該方案的超聲波反射是在空氣與水的連接處產(chǎn)生反射，由于空氣與水對(duì)超聲波的折射和反射參數(shù)不同，分界面處的回波反射存在一定的測(cè)量誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的需要，本申請(qǐng)人經(jīng)過大量研究發(fā)明了一種智能水杯的測(cè)量系統(tǒng)，通過將超聲波元件安裝在智能水杯的底部有效避免了噪音干擾和多次反射現(xiàn)象，提高了水杯中液面測(cè)量的準(zhǔn)確性。
[0006]具體地說，本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種智能水杯的測(cè)量系統(tǒng)，是安裝于智能水杯底部的超聲波測(cè)量元件，該超聲波測(cè)量元件包括超聲波傳感器模組和與超聲波傳感器模組連接的微處理器模組；超聲波傳感器模組的發(fā)送器向水面方向發(fā)射超聲波脈沖，超聲波傳感器模組的接收器接收由水面反射的反射回波，微處理器模組根據(jù)發(fā)生超聲波脈沖和接收反射回波的時(shí)間差和超聲波在水中的速度計(jì)算液面深度。
[0008]通過上述結(jié)構(gòu)，超聲波測(cè)量元件位于杯體的底部，在接水等操作時(shí)依舊可以進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量；同時(shí)，由于超聲波測(cè)量元件位于底部，其發(fā)出的超聲波脈沖在遇到水面分界面時(shí)直接反射，避免了多次反射和噪聲的影響。反射回波被同一超聲波傳感器模組的接收器接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。超聲波脈沖以聲波速度傳播，從發(fā)射到接收到超聲波脈沖所需時(shí)間間隔與超聲波測(cè)量元件到被測(cè)介質(zhì)表面的距離成正比。此距離值L與聲速C和傳輸時(shí)間T之間的關(guān)系可以用公式表示:
[0009]L = CX T/2，其中L為測(cè)量的距離長(zhǎng)度；C為超聲波在液體中的傳播速度；T為測(cè)量距離傳播的時(shí)間差(Τ為從發(fā)射到接收的時(shí)間)。
[0010]為了提高測(cè)量元件的集成度，縮小測(cè)量元件的體積和厚度，所述超聲波傳感器模組為TDC1000，微處理器模組采用TDC7200作為時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器，采用MCU作為控制器，TDC1000、TDC7200、MCU 相互通訊連接。
[0011]上述電路元件均可從德州儀器(Ti)夠得，便于生產(chǎn)和應(yīng)用。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的智能水杯測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明的智能水杯測(cè)量系統(tǒng)電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參考圖1，本實(shí)用新型的測(cè)量系統(tǒng)，安裝于智能水杯I底部的超聲波測(cè)量元件2，該超聲波測(cè)量元件在測(cè)量中能夠通過其中的超聲波傳感器向液面方向發(fā)出脈沖超聲波，超聲波經(jīng)分界面反射后被同一傳感器接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，微處理器通過超聲波的發(fā)射和接收之間的時(shí)間來(lái)計(jì)算液面距離。
[0015]參考圖2，顯示了本實(shí)用新型的測(cè)量系統(tǒng)的一種典型的電路實(shí)現(xiàn)，采用了 TDC1000作為超聲波傳感器模組，采用了 TDC7200作為時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器，采用了 MSP430作為處理器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能水杯的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于為安裝于智能水杯底部的超聲波測(cè)量元件，該超聲波測(cè)量元件包括超聲波傳感器模組和與超聲波傳感器模組連接的微處理器模組；超聲波傳感器模組的發(fā)送器向水面方向發(fā)射超聲波脈沖，超聲波傳感器模組的接收器接收由水面反射的反射回波，微處理器模組根據(jù)發(fā)生超聲波脈沖和接收反射回波的時(shí)間差和超聲波在水中的速度計(jì)算液面深度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述超聲波傳感器模組為TDC1000，微處理器模組采用TDC7200作為時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器，采用MCU作為控制器，TDC1000、TDC7200、MCU相互通訊連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種智能水杯的測(cè)量系統(tǒng)，是安裝于智能水杯底部的超聲波測(cè)量元件，該超聲波測(cè)量元件包括超聲波傳感器和與超聲波傳感器連接的微處理器；超聲波傳感器的發(fā)送器向水面方向發(fā)射超聲波脈沖，超聲波傳感器的接收器接收由水面反射的反射回波，微處理器根據(jù)發(fā)生超聲波脈沖和接收反射回波的時(shí)間差和超聲波在水中的速度計(jì)算液面深度。本實(shí)用新型的測(cè)量系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量水杯中的水位高度。
【IPC分類】G01F23/296
【公開號(hào)】CN204944616
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520549778
【發(fā)明人】黃勇
【申請(qǐng)人】北京趣愛互動(dòng)科技有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年7月27日