滤波电路以及包括该滤波电路的体重和身高测量装置的制作方法

本实用新型属于人体的体重和身高测量领域，更具体地讲，涉及一种滤波电路以及包括该滤波电路的体重和身高测量装置。

背景技术：

随着社会的不断发展，生活水平的不断提高，人们越来越关注自己的身体健康。由于工作的压力和不良的饮食习惯，人们的身体健康每况愈下，由肥胖导致的各种疾病也随之而来。

现代社会，人们越来越关注个人的体重变化，体重秤也已经不再是医院和药店的专用医疗器械，电子体重秤正在步入每一个家庭。目前市场上的电子体重秤往往需要多点校准，并且由于噪声的干扰，测量精度比较差，并且随温度漂移，尤其是在所称重量较小或重量变化较小时，往往不显示重量，或者显示的重量误差较大。

体重健康与否通常以人体身高作为参考。例如，适合于中国人群的体重健康标准的计算方法为：男性：标准体重＝(身高-100)×0.9，女性：标准体重＝(身高-105)×0.9，实际体重大于标准体重超出10％为超重，小于标准体重超出10％为瘦，因此，通常需要同时测量体重和身高。然而，目前的身高测量装置是自动机械式，例如通过步进电机控制压杆的升降，这种测量身高的测量方法存在安全隐患。

本实用新型提供可改善测量精度的硬件滤波电路以及具有超声测量功能的体重和身高测量装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提高体重测量精度，提高身高测量的安全性和快速性，降低体重和身高测量装置售后人员的负荷。

根据本实用新型的一方面，提供一种滤波电路，所述滤波电路设置在能够测量体重的集成电路中，并且连接在所述集成电路的传感器模块与模数转换模块之间，传感器模块连接到模拟地，模数转换模块连接到数字地，所述滤波电路包括第一滤波单元和第二滤波单元，第一滤波单元包括第一电感器和第一电容器，第二滤波单元包括第一电阻器，其特征在于，第一电感器与第一电阻器串联连接，第一电感器与第一电容器并联连接，第一电阻器用于使所述模拟地和数字地电连接并降低模拟信号和数字信号之间的干扰。

优选地，所述第一电阻器的电阻值可以为零欧姆。

优选地，所述滤波电路还可包括第三滤波单元，所述第三滤波单元可包括与第一电阻器并联连接的第二电容器，用于提高所述滤波电路对高频信号的吸收能力。

优选地，所述第二电容器可以为电解电容器。

优选地，所述第一电感器的一端可连接到传感器模块，第一电感器的另一端可连接到第一电阻器的一端并且可连接到第一电容器的一端，第一电阻器的另一端可连接到模数转换模块，第一电容器的另一端可连接到模拟地。

根据本实用新型的另一方面，提供一种包括如上所述的滤波电路的体重和身高测量装置。

优选地，所述体重和身高测量装置还可包括称重台、立架、超声测量机构和显示与控制面板，立架的底端竖直连接到称重台，立架的顶端竖直连接到超声测量机构。

在使用所述体重和身高测量装置的过程中，所述超声测量机构可向用户的头顶发送超声波并接收从头顶反射的超声回波，并基于超声回波计算用户的身高。

优选地，所述体重和身高测量装置还可包括温度采集模块，用于测量环境温度。

优选地，所述体重和身高测量装置还可包括放大器，所述放大器可设置在传感器模块与滤波电路之间。

根据本实用新型的滤波电路，通过第一电阻器实现了在减小电磁干扰的同时使模拟地和数字地的电连接，从而便于PCB设计的布局，并且提高了体重测量精度。根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置包括上述滤波电路，从而提高该装置测量体重的精度，减少售后人员的维护负荷。根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置采用超声波的方式测量体重，实现了无接触式测量，因此有效改善了身高测量的速度并降低安全隐患。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本实用新型的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：

图1是示出根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置的结构的示意图；

图2是示出根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置的原理框图；

图3是示出根据本实用新型另一个实施例的体重和身高测量装置的原理框图；

图4是示出根据本实用新型实施例的用于体重测量的滤波电路的电路原理图；

图5是示出根据本实用新型的滤波电路的印刷电路板(PCB)的布局图。

具体实施方式

现在对本实用新型实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本实用新型。

图1是示出根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置的结构的示意图。

如图1所示，根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置包括称重台101、立架102、超声测量机构103、显示与控制面板104。可选地，称重台101中可设置有传感器模块(例如，称重传感器)，集成电路IC(下面将结合图2至图5作详细描述)可设置在称重台101或立架102中。立架102的底端竖直连接到称重台101，立架102的顶端竖直连接到超声测量机构103，立架102的高度(即，底端与顶端之间的距离)大于通常的人体身高，优选地，立架的高度为2.4米。显示与控制面板104设置在立架102的中部偏上的位置，便于测量对象(例如，用户)查看和操作。在使用状态下，称重台101水平放置在平面上，立架102保持竖直状态，用户直立在称重台上，超声测量机构向用户的头顶发射超声波，并接收从用户头顶反射的超声回波，从而基于接收的超声回波信号计算用户的身高。

优选地，根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置还可包括温度采集模块，用于实时地采集温度，从而准确地计算超声波在空气中的传播速度，进而基于所述传播速度和超声回波的传播时间准确计算用户的身高。传统的身高测量方法通常通过调整设置在用户头顶上方的可调压杆来测量身高，例如，通过步进电机的方式调节设置有压力传感器或接近传感器的压杆，并且在满足特定的条件时使压杆停止，从而测量人体身高。在这种情况下，压杆接近人体头部的程度难以精确掌控，存在安全隐患，并且测量速度慢。然而，根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置利用超声的方式测量身高，测量速度快，而且不存在安全隐患。

另外，当用户直立在称重台101上，设置在称重台101中的称重传感器将用户的重量转换为电信号，所述电信号经过信号处理后与超声测量机构所测量的身高一起显示在显示与控制面板104上。如此设计，用户便可实时查看自己的身高和体重。

以下将参照图2和图3对本实用新型实施例的体重和身高测量装置的原理进行描述。

图2是示出根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置的原理框图。

如图2所示，根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置包括称重传感器201、滤波电路202、模数转换模块(例如，A/D转换器203)、超声测量模块204、处理器205和显示器206。称重传感器201可设置在称重台101中，滤波电路202、A/D转换器203、超声测量模块204、处理器205和显示器206等可包括在上文提及的集成电路(IC)中。在使用过程中，称重传感器201可将用户的重量转换为电信号，该电信号经滤波器202滤波后传输到A/D转换器203，从模数转换器203输出的信号以及从超声测量模块204输出的信号经处理器205处理后，传输到显示器206。

图3是示出根据本实用新型另一个实施例的体重和身高测量装置的原理框图。

如图3所示，根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置可包括称重传感器301、放大器302、滤波电路303、A/D转换器304、用户输入单元305、显示器306、超声测量模块307、温度采集模块308、处理器309等。即，除了图2中示出的部件之外，根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置还可包括放大器、用户输入单元以及温度采集模块。在一般情况下，称重传感器301输出的电信号幅值较小，为了实现高精度，通常需要对从称重传感器301输出的电信号进行放大，然后再将放大后的电信号传输到滤波电路303。温度采集模块308可实时测量环境温度，并将所测量的温度发送到超声测量模块307，超声测量模块307获得超声波在该温度下的传播速度，从而能够准确测量用户的高度。

此外，用户可通过用户输入单元305向具有控制功能的处理器309发送用户命令(例如，存储身高和体重数据的命令)，从而实现相应的功能。为了描述的方便，与图2相同或相似的部分不再赘述。

由于根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置包括模拟器件和数字器件，因此在设计PCB时需要防止两种类型的器件之间的干扰，而且需要综合考虑PCB布局的影响。

为了减小模拟器件和数字器件之间的干扰，降低噪声，根据本实用新型的实施例，提供了新型的滤波电路。下面将参照图4和图5进行详细描述。

图4是示出根据本实用新型实施例的用于体重测量的滤波电路的电路原理图，图5是示出根据本实用新型的滤波电路的印刷电路板(PCB)的布局图。

如前面参照图2所述，根据本实用新型实施例的滤波电路设置在传感器和模数转换器之间，如图4所示，根据本实用新型实施例的用于体重测量的滤波电路包括第一滤波单元401和第二滤波单元402，此外，该滤波电路还可包括第三滤波单元403。第一滤波单元401包括第一电感器L5以及第一电容器C36，第二滤波单元402包括第一电阻器R27，第三滤波单元403包括第二电容器C37。第一电感器L5与第一电阻器R27串联连接，第一电容器C36与第一电阻器R27并联连接，第二电容器C37与第一电阻器R27并联连接。

具体地，第一电感器L5的一端连接到称重传感器，以接收电信号In_W,第一电感器L5的另一端连接到第一电阻器R27的一端，并且连接到第一电容器C36的一端，第二电容器C36的另一端连接到模拟地AGND，第一电阻器R27的另一端连接到模数转换器(例如，可采用型号为ADS1230的模数转换器)。第一滤波电路为低通滤波电路，防止作为数字器件的模数转换器ADS123及其外设电路的高频干扰的影响。第二滤波单元402是作为电解电容的第二电容器C37，第二电容器C37可提高整个滤波电路对高频信号的吸收能力。第三滤波器为零欧电阻器。为了描述的方便，以模数转换器ADS1230作为示例，但本实用新型不限于此。

在PCB设计时，通常需要将模拟地和数字地(数字器件ADS1230连接到数字地)分开布置，但需要将两者电连接。在现有技术的应用在身高测量中的滤波电路中，通常将模拟地和数字地设计在PCB的两层中，或者在集成电路中除滤波电路之外的其他位置处将模拟地和数字地用磁珠分隔开。

然而，本实用新型采用可将模拟地和数字地分开布置且电连接并且同时具有滤波功能的独特设计，下面将参照图5对此进行详细描述。

如图5所示，上述滤波电路所包括的部件设置在PCB的顶层，由于模拟地和数字地毕竟属于同一网络，因此最终需要连在一起。在现有技术中，通常在设置在PCB的两层的模拟地和数字地之间串联磁珠的方式，来实现电连接，并且实现电连接的磁珠通常布置在没有滤波功能的电路中。

然而，根据本实用新型的实施例，作为滤波电路一部分的零欧电阻R27将作为数字器件的模数转换器ADS1230与作为模拟器件的称重传感器分割开，在覆铜的过程中，零欧电阻将其所连接的模拟部分和数字部分自动分成了相互电连接的两个零电位参考区域，同时提高了整个电路的电磁兼容(EMC)特性。

综上所述，根据本实用新型实施例的滤波电路使模拟地与数字地分割开，同时有效保持输入信号的稳定，提高整个电路的EMC特性，避免累计效应对数据造成的跳变干扰。

根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置包括上述滤波电路，从而提高了体重测量精度。

此外，根据本实用新型实施例的体重和身高测量装置采用超声波的方式测量体重，实现了无接触式测量，提高测量速度并降低安全隐患。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员可以组合或拆分本实用新型的技术方案，从而获得合适的结果，在本实用新型揭露的技术范围内容易想到的改变或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。