专利名称：具有手动发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，特别涉及一种具有手动发电功能的电子秤。
背景技术：
现有的电子秤是通过重量传感器将重量转换为模拟信号，再通过一系列处理转化为稳定的数字信号并显示在相应的显示介质的电子仪器。因为电子秤需要在操作时持续显示正确的重量信息，其电力来源通常为交流电、干电池及各类型蓄电池，较为常见的电力来源是铅酸蓄电池。使用交流电作为电力来源时，电子秤的使用会受到地域性的局限，即只能在提供交流电插座的室内环境使用。当电子秤移至室外使用时，则通常使用干电池或蓄电池。当今电池虽已做到不含汞，但重金属仍是各种蓄电池的必要组成部分，如处理不当且数量较多的话，这些重金属将对环境造成严重影响，而且干电池长期使用可能会出现漏液现象。现有的以机械方式产生动力的电子秤多采用直流电机作为微型发电机，其优点是能够产生直流电直接供系统使用，无需要额外的整流电路。另外，因其无法储存电力，必须在使用前使秤的动力部做出一系列机械运动后仅能使用较短时间。造成以上结果的另一个原因是秤体本身的功耗较大，因此电力消耗相应较快。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有手动发电功能的电子秤，其通过微型发电机获得电流，产生的电流进行动态管理，延长使用时间。为解决所述技术问题，本发明提供了一种具有手动发电功能的电子秤，具有手动发电功能的电子秤包括微型发电机、电源保护模块、电源电池管理模块、低电压输出线性稳压器、发电状况监控模块、锂电池、微处理器、传感器、时间数字转换器，其特征在于，微型发电机、电源保护模块、电源电池管理模块顺序连接，电源电池管理模块与低电压输出线性稳压器、发电状况监控模块、锂电池、时间数字转换器连接，微处理器与低电压输出线性稳压器、发电状况监控模块、锂电池、时间数字转换器连接，时间数字转换器与传感器连接，微型发电机产生电流，再通过电源保护模块将电流送入电源电池管理模块。优选地，所述具有手动发电功能的电子秤还包括键盘、操作界面液晶显示器和客户界面液晶显示器，键盘、操作界面液晶显示器与微处理器连接，操作界面液晶显示器与客户界面液晶显示器连接。优选地，所述电源保护模块、电源电池管理模块、低电压输出线性稳压器及发电状况监控模块的电路包括电源管理芯片、低电压输出线性稳压器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第十二电阻、第十五电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第一电解电容、第二电解电容、第一二极管、第二二极管、第一三极管和第二三极管，电源管理芯片具有二十个引脚，第一电阻的一端与电源管理芯片的第九引脚连接，第二电阻的一端与电源管理芯片的第七引脚连接，第一电阻、第二电阻和第八电容的另一端与电源管理芯片的第一引脚连接，第三电阻的一端与电源管理芯片的第十引脚连接，第四电阻的一端与电源管理芯片的第十四引脚连接，第九电容和第五电阻的一端与电源管理芯片的第十三引脚连接，第六电阻的一端与电源管理芯片的第十二引脚连接，第七电阻的一端与电源管理芯片的第八引脚连接，第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电容和第九电容的另一端均接地；第一电容、第一二极管、第一电解电容的一端连接电源管理芯片的第四引脚，第一电容、第一二极管、第一电解电容的另一端均接地；第二电解电容的一端连接电源管理芯片的第五引脚和第六引脚，第二电解电容的另一端接地；第二电容和第三电容的一端连接电源管理芯片的第十五引脚、第十六引脚、第十七引脚和第一三极管的发射极，第十二电阻的一端连接第一三极管的基极，第十二电阻的另一端连接第二三极管的集电极; 第十五电阻的一端连接第二三极管的基极，第十五电阻的另一端连接第二三极管的发射极；第四电容和第五电容的一端连接低电压输出线性稳压器的第一引脚，第一三极管的集电极连接低电压输出线性稳压器的第三引脚，第六电容、第七电容、第二二极管的一端连接线性稳压器的第五引脚。本发明的积极进步效果在于本发明采用三相交流电机作为发电部分的微型发电机，效率接近直流电机的三倍。如在使用前作出足够多的发电运动，可以不再作出任何机械动力发电动作的前提下使用三百小时以上，续航能力达到数量级提升。
图I为本发明具有手动发电功能的电子秤的原理框图。图2为本发明中电源保护模块、电源电池管理模块、低电压输出线性稳压器及发电状况监控模块的电路的示意图。
具体实施例方式下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。如图I所示，本发明具有手动发电功能的电子秤包括微型发电机I、电源保护模块
2、电源电池管理模块3、低电压输出线性稳压器4、发电状况监控模块5、锂电池6、微处理器7、传感器8、时间数字转换器9、键盘10、操作界面液晶显示器11和客户界面液晶显示器 12，微型发电机I、电源保护模块2、电源电池管理模块3顺序连接，电源电池管理模块3与低电压输出线性稳压器4、发电状况监控模块5、锂电池6、时间数字转换器9连接，微处理器 7与低电压输出线性稳压器4、发电状况监控模块5、锂电池6、时间数字转换器9、键盘10、 操作界面液晶显示器11连接，时间数字转换器9与传感器8连接，操作界面液晶显示器11 与客户界面液晶显示器12连接。微型发电机I使用三相异步电机作为发电部分，效率接近直流电机的三倍，通过机械部分的运动带动三相异步电机转动，使其内部导体在磁场内切割磁力线，在导体内部产生感应电动势及感应电流，外界驱动力使得电机转子在磁场的作用下产生彼此相差为 120度的感应电流。然后经由电源保护模块2将稳定的感应电流送入电源电池管理模块3， 当秤体不被使用者使用时，此时电源电池管理模块3将微型发电机I转换后的电能充入锂电池6中备用，而当电子秤处于工作状态时，电源电池管理模块3会经过低电压输出线性稳压器4输出恒定的工作电压以供处理器7、传感器8、时间数字转换器9使用，若手动发电做功较大即微型发电机I产生的电能超出驱动整个系统所需能耗时，电源电池管理模块3会将多余的电流动态存储于其连接的锂电池6中备用，同时发电状况监控模块5处于长期工作状态监控电源电池管理模块3的工作情况及实时读取锂电池6的电压并显示当前电量。 秤体工作时，时间数字转换器9会将传感器8上的重量信息实时传送于微处理器7 (其中微处理器7是超低功耗微处理器)处理，使用者则可通过键盘10操作所述电子秤，并从操作界面液晶显示器11和客户界面液晶显示器12中读到相应的精确计量值。本发明具有手动发电功能的电子秤的工作原理如下电子秤的驱动电力源自于微型发电机即所述电子秤中使用的三相发电机，通过秤台的机械部分的往复运动带动电机的齿轮使得三相发电机转动，由此电机内部导体在磁场内切割磁力线，产生感应电动势，经过整流后提供能够驱动秤体工作的电能。此时，电源保护模块负责防止工作中的电机发生超过电源电池管理模块可承受最大输入电压的情况，在发生这种情况时，将超出额定值的电能暂时存储于电容内，待恢复正常输入电压范围后再释放出来，从而达到稳压效果。电源电池管理模块则是将能够驱动秤体工作的电能供给于电子秤，同时若前级自发电部产生的电流超过秤体正常使用所需电流的情况下，或者在电子秤未开启的时候产生电能，电源电池管理模块将会把多余的电能储存于锂电池中，以备在不做手动发电时使用，微处理器此时也会对模块做实时监控并显示发电设备的工作状态以及锂电池当前的剩余电量。众所周知，锂电池不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素，且无公害，现已广泛应用于消费级数码领域，而本发明中使用的锂聚合物电池使用胶态的固体，相较市场上已有大量应用的锂离子电池无电池漏液问题，因其电池内部不含液态电解液，因此可设计成多种形状，并且材料可弯曲变形，可在单颗内做成多层组合来达到高电压，容量比同样大小的锂离子电池高出一倍，因此比其他各种形式的电池更为安全可靠。选用超低功耗的微处理器搭配低电压超低静态电流的线性稳压器，以诠释超低能耗环保概念。而通常电子秤中使用的模拟数字转换器因在低电压环境下无法正常工作，选用新型低电压时间数字转换器，它能够通过对计算电容的充发电时间获得精确的重量值，低能耗的同时也保证了精度。如图2所示，电源保护模块、电源电池管理模块、低电压输出线性稳压器及发电状况监控模块的电路包括电源管理芯片U1、低电压输出线性稳压器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第i^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、 第十五电阻R15、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容Oi、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第一电解电容E1、第二电解电容E2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第一三极管Ql和第二三极管Q2。其中电源保护模块包括第一电容Cl、第一二极管Dl、第一电解电容El,电源电池管理模块包括第二电容C2、第三电容 C3、第八电容C8、第九电容C9、第二电解电容E2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、电源管理芯片Ul，发电状况监控模块包括第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十三电阻R13、第十四电阻R14、电源管理芯片U1。电源管理芯片Ul具有二十个引脚，第一电阻Rl的一端与电源管理芯片Ul的第九引脚连接，第二电阻R2的一端与电源管理芯片Ul的第七引脚连接，第一电阻R1、第二电阻R2和第八电容C8的另一端与电源管理芯片Ul的第一引脚连接,第三电阻R3的一端与电源管理芯片Ul的第十引脚连接，第四电阻R4的一端与电源管理芯片Ul的第十四引脚连接， 第九电容C9和第五电阻R5的一端与电源管理芯片Ul的第十三引脚连接，第六电阻R6的一端与电源管理芯片Ul的第十二引脚连接，第七电阻R7的一端与电源管理芯片Ul的第八引脚连接，第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电容CS 和第九电容C9的另一端均接地。第一电容Cl、第一二极管D1、第三二极管D3、第四二极管 D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第一电解电容El的一端连接电源管理芯片Ul的第四引脚，第一电容Cl、第一二极管D1、第一电解电容El的另一端均接地。第二电解电容E2的一端连接电源管理芯片Ul的第五引脚和第六引脚，第二电解电容E2的另一端接地。第二电容C2和第三电容C3的一端连接电源管理芯片Ul的第十五引脚、第十六引脚、第十七引脚和第一三极管Ql的发射极，第十二电阻R12的一端连接第一三极管Ql的基极，第十二电阻R12的另一端连接第二三极管Q2的集电极。第十五电阻 R15的一端连接第二三极管Q2的基极，第十五电阻R15的另一端连接第二三极管Q2的发射极。第四电容C4和第五电容C5的一端连接低电压输出线性稳压器U2的第一引脚,第一三极管Ql的集电极连接低电压输出线性稳压器U2的第三引脚，第六电容C6、第七电容C7、第二二极管D2的一端连接线性稳压器的第五引脚，另一端和线性稳压器的第二、第四引脚均接地。电源管理芯片同时参与电源电池管理模块和发电状况监控模块的工作。电源管理芯片采用美国德州仪器公司的BQ240系列芯片作为电源部分主控芯片，输入电压范围宽，可以解决动态管理驱动系统的电流以及给予锂电池充电电流的难题。BQ240系列芯片的另外一个好处就是电路可完全独立于微处理器工作，并且最大充电时间、最大充电电流、充电方式都可根据具体使用情况自行设定。在微型发电机产生的电压高于电源管理芯片Ul的休眠电压时，电源管理芯片开始工作，如此电子秤开机工作，则将所需要的电流送经过第一三极管Ql送入低电压输出线性稳压器U2中，从而得到稳定的系统电压并通过第六电容C6和第七电容C7滤波后，以供系统使用，第二二极管D2起到防止低电压输出线性稳压器U2在异常情况下发生短路情况。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。
权利要求
1.一种具有手动发电功能的电子秤，具有手动发电功能的电子秤包括微型发电机、电源保护模块、电源电池管理模块、低电压输出线性稳压器、发电状况监控模块、锂电池、微处理器、传感器、时间数字转换器，其特征在于，微型发电机、电源保护模块、电源电池管理模块顺序连接，电源电池管理模块与低电压输出线性稳压器、发电状况监控模块、锂电池、时间数字转换器连接，微处理器与低电压输出线性稳压器、发电状况监控模块、锂电池、时间数字转换器连接，时间数字转换器与传感器连接，微型发电机产生电流，再通过电源保护模块将电流送入电源电池管理模块。
2.如权利要求I所述的具有手动发电功能的电子秤，其特征在于，所述具有手动发电功能的电子秤还包括键盘、操作界面液晶显示器和客户界面液晶显示器，键盘、操作界面液晶显示器与微处理器连接，操作界面液晶显示器与客户界面液晶显示器连接。
3.如权利要求I所述的具有手动发电功能的电子秤，其特征在于，所述电源保护模块、电源电池管理模块、低电压输出线性稳压器及发电状况监控模块的电路包括电源管理芯片、低电压输出线性稳压器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第十二电阻、第十五电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第一电解电容、第二电解电容、第一二极管、 第二二极管、第一三极管和第二三极管，电源管理芯片具有二十个引脚，第一电阻的一端与电源管理芯片的第九引脚连接，第二电阻的一端与电源管理芯片的第七引脚连接，第一电阻、第二电阻和第八电容的另一端与电源管理芯片的第一引脚连接，第三电阻的一端与电源管理芯片的第十引脚连接，第四电阻的一端与电源管理芯片的第十四引脚连接，第九电容和第五电阻的一端与电源管理芯片的第十三引脚连接，第六电阻的一端与电源管理芯片的第十二引脚连接，第七电阻的一端与电源管理芯片的第八引脚连接，第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电容和第九电容的另一端均接地；第一电容、第一二极管、第一电解电容的一端连接电源管理芯片的第四引脚，第一电容、第一二极管、第一电解电容的另一端均接地；第二电解电容的一端连接电源管理芯片的第五引脚和第六引脚，第二电解电容的另一端接地；第二电容和第三电容的一端连接电源管理芯片的第十五引脚、第十六引脚、第十七引脚和第一三极管的发射极，第十二电阻的一端连接第一三极管的基极，第十二电阻的另一端连接第二三极管的集电极；第十五电阻的一端连接第二三极管的基极，第十五电阻的另一端连接第二三极管的发射极；第四电容和第五电容的一端连接低电压输出线性稳压器的第一引脚，第一三极管的集电极连接低电压输出线性稳压器的第三引脚，第六电容、第七电容、第二二极管的一端连接线性稳压器的第五引脚。
全文摘要
本发明公开了一种具有手动发电功能的电子秤，其包括微型发电机、电源保护模块、电源电池管理模块、低电压输出线性稳压器、发电状况监控模块、锂电池、微处理器、传感器、时间数字转换器，微型发电机、电源保护模块、电源电池管理模块顺序连接，电源电池管理模块与低电压输出线性稳压器、发电状况监控模块、锂电池、时间数字转换器连接，微处理器与低电压输出线性稳压器、发电状况监控模块、锂电池、时间数字转换器连接，时间数字转换器与传感器连接，微型发电机产生电流，再通过电源保护模块将电流送入电源电池管理模块。本发明通过微型发电机获得电流，产生的电流进行动态管理，延长使用时间。
文档编号H02J7/32GK102607687SQ20111002636
公开日2012年7月25日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者万俊彦, 施国兴 申请人:上海寺冈电子有限公司