专利名称：具有自供电功能的电子秤的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子秤领域，尤其涉及一种在进行称重的同时，靠电子枰内的机械结构 自行产生电子秤所需的工作电能的具有自供电功能的电子秤。
背景技术：
目前全球每年销售的各类电子秤数量不断增加，例如全球人体健康秤在2006年的 销售量就有几千万台，而且都是需要安装电池才能正常工作的。单以每台人体健康秤每 年消耗一只干电池来算，由此所产生的废旧电池的数量就在几千万只以上。如果对废旧 电池的处理不得当，甚至未经处理随意丢弃至生活环境中，就会对环境和人类造成严重 的伤害。废旧电池的危害主要集中在其中所含的少量的重金属上，如铅、汞、镉等。这 些有毒物质能够通过各种途径进入人体内，长期积蓄难以排除，损害神经系统、造血功 能和骨骼，甚至可以致癌。日本的水病就是汞中毒的典型案例。因此，寻求电子秤新的 供电办法，尽量减少干电池的使用是关系到环境保护造福人类的一个有益的举措。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有自供电功能的电子秤，不需要由外界提供 电源，只须使用者用一定的力作用于秤面上的加力搡作件，或者将作用力直接作用于秤 面上，通过秤体内的机械传动装置带动小型发电机发电，就能使电子秤获得工作所需的 电能。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有自供电功能的电子秤,包括有秤体IO、 测量显示单元40;所述的秤体10包括有上盖2 (或还有面壳1)、底壳6;所述的测量 显示单元40包括，设置在所述秤体10的底壳6上的力传感器43、用于显示输出数据的 显示屏41、以及含有搡作键盘用于控制所述力传感器43和显示屏41的控制单元42; 所述的力传感器43是当有重量作用到秤体的秤面时，输出电信号给所述控制单元42; 其特征在于
还包括装于秤体10内用于驱动所述测量显示单元40的储能装置50和为所述为储 能装置50提供电能的发电装置30;
所述发电装置30是人体施加外力驱动发电机构产生电能的装置，包括传动装置90 和小型发电机31或其它形式的发电构件；
所述的传动装置90是将行程较小的直线或摆幅运动转变成短时间高速圆周运动的 装置，包括有随人体外力作运动的1-10级的齿轮传动机构。
所述的传动装置90的加力操作件是位于秤体10的秤面之上方或秤体10的周边的加力搡作件96,或是与该装置连接的组成秤体10的上盖2 (或还有面壳l)。
所述传动装置90的具体结构有多种技术方案可供选择，以下列举其中的三个方案 所述传动装置90的第一个技术方案是传动装置90固定在秤体10的底壳6上， 各传动轴呈水平布置，传动输出与发电机31连接，它包括有齿条91、双联齿轮92(或 还有93)、小齿轮94、复位弹性件95、加力操作件96、齿轮支架97，当人的足掌踩踏 加力操作件96使齿条91向下运动时，经过机构的传递增速，所述发电机31的转子短 时间高速旋转。所述传动装置90的齿条91的替代件可以是作摆幅运动的L形的内齿圈 901或外齿圈。
所述传动装置90的第二个技术方案是传动装置90固定在秤体10的底壳6上， 各传动轴呈垂直布置，传动输出与发电机31连接，它包括有摇臂902、小轴903、齿 条91、双联齿轮92 (或还有93)、小齿轮94、复位弹性件95、加力搡作件96、齿轮支 架97，当人的足掌踩踏加力操作件96使摇臂902带动齿条91水平运动时，经过机构的 传递增速，所述发电机31的转子短时间高速旋转。
所述传动装置90的第三个技术方案是在上述两个技术方案基础上的改动，不专 门设置加力操作件96,而将方案中所述的齿条91 (或L形齿圈901,或摇臂902 )的受 力部位与秤体10的上盖2连接。在人体踩踏秤面施力时，秤体10的上盖2垂直运动带 动齿轮传动机构运动。为了保证运动平稳，秤体10的上盖2垂直运动设有导向机构。
所述传动装置90中还可以设置具有惯性储能作用的含有棘轮机构只传递单向扭矩 的飞轮组件99。
所述发电装置30的小型发电机31釆用直流永磁式发电机，或交流永磁式发电机， 或其它形式的发电机构。如果釆用交流发电机作为发电装置，须在所述发电装置30和 储能装置50之间增设把所述发电装置30输出的交流电转换为直流电的整流电路60。
所述发电装置30其它形式的发电机构包括有利用永磁体与线圈之间存在相对直线 运动切割磁力线而产生电能的机构。
所述储能装置50包括用于存储电量的电容Cl,或者包括并联连接的电容Cl和充电 电池U1，以进一步提髙储能效果。
与现有技术相比，本发明具有自供电功能的电子秤的优点在于发电装置30的大 部分零件采用高强度工程塑料注塑件和金属粉末压制件，少数零件采用金属冲裁件和五 金件，制造成本增加不多，经济性较好，有较好的巿场前景；由于采用了自带的发电装 置供电，既降低了电子秤的使用成本，还避免了产生废电池污染环境的后果。
图i为本发明的具有自供电功能的电子秤的一种常见的外形示意图； 图2为本发明图l所示电子秤的发电装置第一个实施例结构示意图；图3为本发明图l所示电子秤的发电装置第二个实施例结构局部示意图4为本发明图1所示电子秤的发电装置第三个实施例结构示意图5为本发明的第一个供电工作方案示意框图6为本发明的第二个供电工作方案示意框图7为本发明的发电装置和储能装置实施的第一种电路示意图8为本发明的发电装置和储能装置实施的第二种电路示意图9为本发明的发电装置和储能装置实施的第三种电路示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
图1为本发明具有自供电功能的电子秤一种常见的外形示意图。 如图1所示，本实施例的具有自供电功能的电子秤，包括秤体IO、以及设置在秤 体10中的测量显示单元40、储能装置50 (图l未示出)和发电装置30。秤体10包括 上盖2、底壳6,上盖2的上面可以设有面壳1。发电装置30包括传动装置90、发电 机31。发电装置30的操作件加力操作件96位于秤面的上方，用于使用者用脚掌踩踏施 加人体的部分重力。
图2为本发明图1所示电子秤的发电装置30第一个实施例结构示意图。 如图2所示，发电装置30的第一个实施例结构中，所述的传动装置90固定在秤体 10的底壳6上，各传动件的转轴呈水平布置，传动输出端与发电机31连接，包括齿 条91、双联齿轮92及93、小齿轮94、飞轮组件99、复位弹簧95、加力搡作件96、防 尘罩97、齿轮安装架98 (图2中未示出)、发电机31。发电机31是采用小型发电机， 它的转子是外圏。
齿条91安装在齿轮支架98的导向套981、 982孔内，各齿轮的中心轴固定齿轮支 架98上，齿轮支架98固定在底壳6上。齿条91与双联齿轮92之中的小齿轮921啮合， 双联齿轮92之中的大齿轮922与双联齿轮93之中的小齿轮931啮合，双联齿轮93之 中的大齿轮932与小齿轮94啮合。齿条91的上端安装加力搡作件96。
传动装置90中还设含有棘轮机构的飞轮组件99。棘轮机构包括含有棘齿座的外壳 和镶有棘爪的内芯两部分，发电机31转子及小齿轮94分别与含有棘齿座的外壳和镶有 棘爪的内芯连接。含有棘齿座的外壳还设有起飞轮惯性作用的圆环体。
当使用者的足掌踩踏在加力搡作件96使齿条91向下运动时，带动双联齿轮92的 小齿轮921转动，双联齿轮92的大齿轮922带动双联齿轮93的小齿轮931转动，双联 齿轮93的大齿轮932带动小齿轮94转动，同 一个双联齿轮的大小齿轮的转动角速度是 相等的，小齿轮94带动飞轮组件99镶有棘爪的内芯转动，经过棘爪对棘齿座传递扭矩， 与飞轮组件99的棘齿座的外壳同轴的发电机31转子短时间高速旋转。飞轮组件99上的飞轮吸收了旋转扭矩的动能，它的惯性作用有利于发电机31转子在一段短时间内保 持较高的速度旋转。
在齿条91的下端面下，设有复位弹性件95,可以是压缩弹簧或其它弹性构件。当 施加的重力作用结束时，复位弹性件95推动齿条91及加力操作件96复位。复位弹性 件95的推力比较小，虽能带动单向传递扭矩的飞轮之前的齿轮转动，但飞轮组件99内 的棘轮机构只传递单向扭矩，保证发电机31转子不会反向转动。
加力操作件96与齿条91相连一起作上下运动。为了避免使用者的足掌踩踏施加的 作用力超载对传动机构产生冲击破坏，在上盖2或齿轮支架98上设置有限位块，限制 齿条91行程上下终点，承受超载力。
发电装置30固定在底壳6上，枰体上盖2 (或及面壳1)上开有通孔，让齿条91 穿出，加力操作件96位于秤面的上面，加力搡作件96的孔与齿条91的上段压合固定。 在加力操作件96和秤体上盖2之间，设有用柔质弹性材料(比如橡胶)制成的防尘 罩97,防止灰尘污物进入秤内。
当人体对发电装置做功后，发电装置30能发出直流电能，送往所述的储能装置50 储存。当储能装置50储存的电能达到电子秤的测量显示单元40所需的电压时，电子人
体秤就可以用于测试了。
图3为本发明图l所示电子枰的发电装置30的第二个实施例结构局部示意图。 第二个实施例是第一个实施例结构的局部改动，其区别是图3中用作摆幅运动 的L形内齿圏901代替图2第一个方案的齿条91。 L形内齿圏901通过小轴903安装在 底壳6上或齿轮支架98上，L形内齿圈901的上端加力点上安装加力操作件96。各齿 轮的中心轴固定齿轮支架98上，齿轮支架98固定在底壳6上。L形内齿圈901与双联 齿轮92之中的小齿轮921啮合，之后的齿轮传动和棘轮机构传动可与第一个方案相同， 亦可以去掉棘爪棘轮等超越离合机构直接用齿轮带动转子转轴上装有小齿轮的发电机 高速旋转。
本方案有益之处是L形内齿圈901用小轴903作为一个摇臂支点，力臂可以根据 需要进行调节，从而可以以最符合人机工程学的力使L形内齿圏901摆动一定的角度， 使用状态和感觉比上下直接驱动齿条91要好些和舒适些。
图4为本发明图1所示电子秤的发电装置30的第三个实施例结构示意图。
如图4所示，发电装置30的第三个实施例结构方案中，所述的传动装置90装置 固定在秤体10的底壳6上，各传动件转轴呈垂直布置，传动输出端与发电机31连接， 它包括摇臂902、小轴903、齿条91、双联齿轮92及93、小齿轮94、飞轮组件99、 复位弹簧95、加力搡作件96、防尘罩97、齿轮安装架98(图4中未示出)、发电机31。 发电机31是釆用小型发电机。
上述第三个实施例与第一个实施例结构方案的区别是第三个实施例中齿条91的运动方向是水平的，而使用者的足掌踩踏所加的作用力基本是垂直方向的，装置增加了 摇臂902。摇臂902用小轴903安装在齿轮支架98或底壳6的支架上，它的长臂与齿条 91连接，它的短臂接受使用者的足掌踩踏垂直方向的作用力。摇臂902改变了力的方向， 实现了齿条91的水平直线运动。此后，与传动装置90的第一个实施例结构一样，齿条 91带动了装置中齿条91之后的传动件。本方案有利之处是可以降低发电装置30的高度 尺寸，为降低电子秤的整体高度提供了方便条件。
以上所述的只是本发明电子秤发电装置30结构方案的三个实施例，当然还可以采 取其它形式的机械结构，实现使用者施加少量的外力以行程较小的直线或摆幅运动转变 成短时间高速圆周运动，使发电装置30输出的电能。
发电装置30通常是制造成组合成件安装到秤体10中，可以得到广泛的应用。所 包括的大部分零件采用高强度工程塑料注塑件和金属粉末压制件，少数零件采用金属冲 裁件和五金件，还减少枰体10中的电池盒和取消使用电池，制造成本增加不大，经济 性较好。使用者施加的少量作用力转化成电子秤所需的工作电源，既节能，又环保，使 用者也增加了电子秤的一种选择。
本发明具有自供电功能的电子秤的供电电路要求为所述测量显示单元40提供能量 足够、电压稳定的直流电源。为此，本发明对所述储能装置50采用了加强储能效果的 技术方案，需要采取加大电能储量、稳定输出电压、以及增加保护电路等措施。
图5为本发明具有自供电功能的电子秤的第一个供电工作方案示意框图。
所述发电装置30采用直流永磁式发电机，输出直流电由储能装置50储存，储能装 置50输出电能以驱动测量显示单元40工作。
所述测量显示单元40包括力传感器43、用于显示控制单元42输出数据的显示屏 41、以及用于输入命令以控制所述力传感器43和显示屏41的控制单元42。所述控制单 元42为固定设置在秤面上的控制键盘，用于输入用户的操作命令。
图6是本发明具有自供电功能的电子秤的第二个供电工作方案示意框图。与图5所 示的第一个供电工作实施的区别在于，所述发电装置30为交流永磁式发电机。在所述 发电装置30与所述储能装置50之间设有整流电路60，用于并把交流电转换为直流电输 入到所述储能装置50。
为了保证电路的安全，所述整流电路60和储能装置50之间连接一保护电路80。
图7为本发明具有自供电功能的电子秤的发电装置和储能装置实施的第一种电路示 意图。如图7所示，所述整流电路60采用桥式整流电路，用于把输入的交流电转化为 直流电输出到所述储能装置50。
所述储能装置50包括一个大容量的电容(C1)。为了进一步稳定输出电压，在储能 装置50输出端还设置有低压差线性稳压器(LDO)。所述电容C1可以选择国产5. 5V、 1F的电容，所述二极管(D1-D4)选用(IN4148), 所述低压差线性稳压器选用(SP1117-3. 3 ),所述储能装置50输出电压范围稳定在2. 7V 到3. 3V。
图8为本发明具有自供电功能的电子秤的发电装置和储能装置实施的第二种电路示 意图。为进一步加强储能的效果，所述储能装置50对图7所示技术方案的进一步改进, 如图8所示，采用了超级电容与可充电电池(Ul)组合储能的技术方案，包括一个大容 量的电容(C1)，还包括有可充电电池(Ul)。
图9为本发明具有自供电功能的电子秤的发电装置和储能装置实施的第三种电路示 意图。在需要进一步提高自供电效率时，发电装置30可釆用三相交流发电机。图9所 示是采用三相交流发电机时的技术方案，包括采用三相整流电路60,用于把输入的三相 交流电转化为直流电输出到所述储能装置50。
权利要求
1、一种具有自供电功能的电子秤，包括有秤体10、测量显示单元40，其特征在于还包括装于秤体10内用于驱动所述测量显示单元40的储能装置50和为所述储能装置50提供电能的发电装置30；所述发电装置30是人体施加外力驱动发电机构产生电能的装置，包括传动装置90和小型发电机31或其它形式的发电构件；所述的传动装置90是将行程较小的直线或摆幅运动转变成高速圆周运动的装置，包括有随人体外力作运动的1～10级的齿轮传动机构。
2、 根据权利要求1所述的具有自供电功能的电子秤，其特征在于所述传动装置90 的加力搡作构件是位于秤体10的秤面之上方或秤体10周边的加力操作件96,或者是与该 装置连接的组成秤体10的上盖2 (或还有面壳1 )。
3、 根据权利要求1所述的具有自供电功能的电子秤，其特征在于所述传动装置90 固定在秤体10的底壳6上，各传动轴呈水平布置，传动输出与发电机31连接，它包括有 齿条91、双联齿轮92 (或还有93)、小齿轮94、复位弹性件95、加力操作件96、齿轮支 架97，还可以包括含有棘轮机构的飞轮组件99,当人体施加外力作用于加力操作件96使 齿条91向下运动时，经过机构的传递增速，所述小型发电机31的转子短时间高速旋转。
4、 根据权利要求l、 2、 3所述的具有自供电功能的电子秤,其特征在于所述传动装 置90的齿条91的替代件是L形的内齿圈或外齿圏。
5、 根据权利要求1、 2所述的具有自供电功能的电子秤，其特征在于所述传动装置 90固定在秤体10的底壳6上，各传动轴呈垂直布置，传动输出与发电机31连接，它包括 有摇臂902、小轴903、齿条91、双联齿轮92 (或还有93 )、小齿轮94、复位弹性件95、 加力操作件96、齿轮支架97,还可以包括含有棘轮机构的飞轮组件99，当人体施加外力 作用于加力操作件96使摇臂902带动齿条91水平运动时，经过机构的传递增速，所述小 型发电机31的转子短时间高速旋转。
6、 根据权利要求l所述的具有自供电功能的电子秤，其特征在于所述其它形式的发 电机构包括有利用永磁体与线圈之间存在相对直线运动切割磁力线而产生电能的机构。
7、 根据权利要求1-6所述的具有自供电功能的电子秤，其特征在于所述储能装置 50包括存储电量的电容(Cl)。
8、 根据权利要求1-7所述的具有自供电功能的电子秤，其特征在于所述储能装置 50包括电容(Cl)和充电电池(Ul)等储电器件。
9、 根据权利要求1 5、 7、 8所述的具有自供电功能的电子秤，其特征在于所述发电 装置30采用直流永磁式发电机。
10、 根据权利要求l-5、 7、 8所述的具有自供电功能的电子秤,其特征在于所述发 电装置30采用交流永磁式发电机，还包括设置在所述发电装置30和储能装置50之间的 把所述发电装置30输出的交流电转换为直流电的整流电路60。
全文摘要
本发明公开了一种具有自供电功能的电子秤，包括有秤体、测量显示单元，其特征在于还包括用于驱动所述测量显示单元的储能装置和为储能装置提供电能的发电装置；所述发电装置是人体施加外力如用脚踏或用手按驱动发电机产生电能的装置，包括传动装置和发电机或其它形式的发电构件；所述传动装置是将行程较小的直线或摆幅运动转变成高速圆周运动的装置，包括有随人体外力作运动的1～10级的齿轮传动机构，该装置的加力操作件位于秤体的秤面之上方或设置在秤体的周边，或是与该装置连接的秤体上盖。所述储能装置包括用于存储电量的电容、蓄电池或充电电池等储电器件。本发明的优点在于由于电子秤采用了自带的发电装置供电，既降低了使用成本，还避免了产生废电池污染环境的后果。
文档编号H02J7/32GK101539453SQ20081006614
公开日2009年9月23日 申请日期2008年3月21日 优先权日2008年3月21日
发明者冯冠平, 超 张, 张志甜, 朱惠忠, 王文炎, 蔡进步 申请人:深圳力合高科技有限公司