一种家用厨房电子计量秤的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种家用厨房电子计量秤，它涉及一种计量工具。它包括电源电路、电子秤传感器测量电路、微处理器控制处理电路、键盘输入单元和显示电路，电源电路分别与电子秤传感器测量电路、微处理器控制处理电路、键盘输入单元和显示电路连接，电子秤传感器测量电路、键盘输入单元均接微处理器控制处理电路，微处理器控制处理电路接显示电路，所述的电子秤传感器测量电路包括全桥低噪声运算放大电路、电容式双积分电路和比较器电路，全桥低噪声运算放大电路接电容式双积分电路，电容式双积分电路接比较器电路。本实用新型实用性强，使用简便，可精确测量各种食物原料的配量，极大提高烹饪质量。
【专利说明】一种家用厨房电子计量秤
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及的是一种计量工具，具体涉及一种家用厨房电子计量秤。
【背景技术】
[0002]随着科技的快速发展，人们对于生活质量的追求越来越高，衣食住行中，食占据最重要的地位，在家庭日常厨房烹饪中，食物原料的精确配量非常关键，以往家庭烹饪配料时，通常要依据人的经验来进行，这样一来，经常会造成配料不准，极大地影响烹饪质量，特别对于烹饪经验不是十分丰富的年轻人造成的影响会更大，做出来的食物往往达不到理想的口味，而现有市面上适用于家庭的电子计量秤很少，且普遍存在测量数据不精确的问题，基于此，设计一种新型的家用厨房电子计量秤还是很有必要的。
实用新型内容
[0003]针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种家用厨房电子计量秤，结构设计合理，实用性强，使用简便，可精确测量各种食物原料的配量，极大提高烹饪质量。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现:一种家用厨房电子计量秤，包括电源电路、电子秤传感器测量电路、微处理器控制处理电路、键盘输入单元和显示电路，电源电路分别与电子秤传感器测量电路、微处理器控制处理电路、键盘输入单元和显示电路连接，电子秤传感器测量电路、键盘输入单元均接微处理器控制处理电路，微处理器控制处理电路接显示电路，所述的电子秤传感器测量电路包括全桥低噪声运算放大电路、电容式双积分电路和比较器电路，全桥低噪声运算放大电路接电容式双积分电路，电容式双积分电路接比较器电路。
[0005]作为优选，所述的全桥低噪声运算放大电路包括第一运算放大器、电位器、第一电容-第五电容、第一电阻和第二电阻，传感器输出信号端的I脚接第五电容至地端，传感器输出信号端的2脚、3脚分别接第一运算放大器的反相输入端、同相输入端，第一运算放大器的反相输入端与同相输入端之间接有第三电容，第一运算放大器的反相输入端、同相输入端分别接第一电容、第二电容至地端，第一运算放大器的同相输入端还接第二电阻至电位器的动端，第一运算放大器的反相输入端与输出端之间分别并接有第一电阻、第四电容。
[0006]作为优选，所述的电容式双积分电路包括第二运算放大器、三极管、第六电容-第十电容、第三电阻-第九电阻，第一运算放大器的输出端依次接第十电阻、第五电阻至第二运算放大器的反相输入端，第十电阻与第五电阻之间的节点接三极管的集电极，三极管的发射极接电源VCC端，三极管的基极接第八电容、第三电阻、第四电阻三者的并联电路至T2点，第二运算放大器的反相输入端与输出端之间接有第九电容，第二运算放大器的输出端接第九电阻至地端，第二运算放大器的正极端接第十电容至地端，第二运算放大器的同相输入端分别接第六电阻、第六电容至电源VCC端、地端，第二运算放大器的同相输入端还依次接第七电阻、第八电阻至地端，第八电阻与第七电容并接；所述的三极管采用型号为9012的PNP型三极管。
[0007]作为优选，所述的比较器电路包括第三运算放大器、第十一电容，第三运算放大器的反相输入端接第二运算放大器的输出端，第三运算放大器的反相输入端与输出端之间接有第十一电容，第三运算放大器的同相输入端接第七电容至地端，第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器均采用型号为LM324的运算放大器；全桥低噪声运算放大电路、电容式双积分电路、比较器电路三部分构成了厨房秤传感器测量电路，因为传感器自身弱的电压信号很难识别，通过低噪声运算放大器转换为相对强的电压信号，由于普通的处理器无法识别模拟电压信号，我们通过双积分电路把电压信号转换成频率信号，这样就实现了模数转换便于处理器处理运算。
[0008]作为优选，所述的电源电路包括稳压集成芯片、第十二电容和第十三电容，稳压集成芯片的I脚、3脚分别接第十三电容、第十二电容至地端，稳压集成芯片的3脚接电池至地端，稳压集成芯片采用型号为HT7136的三端稳压芯片；所述的微处理器控制处理电路包括处理器、第十四电容-第十九电容、晶振、按键和第十一电阻，处理器的9脚、10脚、12脚、13脚、30脚、32脚分别接第十四电容、第十九电容、第十五电容、第十六电容、第十八电容、第十七电容至地端，处理器的12脚与13脚之间接有晶振，处理器的9脚依次接按键、第十一电阻至地端，处理器的30脚接电感至5V电源，处理器采用型号为ATMEGA16L的微处理器；所述的显示电路包括IXD显示屏，IXD显示屏的4脚-6脚分别接处理器的39脚-37脚，IXD显示屏的11脚-14脚分别接处理器的36脚-33脚，IXD显示屏的17脚接处理器的17脚，IXD显示屏的2脚、15脚、19脚均接5V电源，IXD显示屏的I脚、20脚均接地端，IXD显示屏采用型号为LCD_16032的显示屏。
[0009]本实用新型的有益效果:利用电阻应变式传感器做为厨房电子计量秤的主要传感元件来确定称重质量，有利于家庭日常厨房烹饪中食物原料的精确配量，使用简便，实用性强，极大提高烹饪质量，方便了人们的生活。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本实用新型；
[0011]图1为本实用新型的原理框图；
[0012]图2为本实用新型电子秤传感器测量电路的电路图；
[0013]图3为本实用新型全桥低噪声运算放大电路的电路图；
[0014]图4为本实用新型电容式双积分电路的电路图；
[0015]图5为本实用新型比较器电路的电路图；
[0016]图6为本实用新型电源电路的电路图；
[0017]图7为本实用新型微处理器控制处理电路的电路图；
[0018]图8为本实用新型显示电路的电路图。
【具体实施方式】
[0019]为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本实用新型。
[0020]参照图1-8，本【具体实施方式】采用以下技术方案:一种家用厨房电子计量秤，包括电源电路1、电子秤传感器测量电路2、微处理器控制处理电路3、键盘输入单元4和显示电路5，电源电路I分别与电子秤传感器测量电路2、微处理器控制处理电路3、键盘输入单元4和显示电路5连接，电子秤传感器测量电路2、键盘输入单元4均接微处理器控制处理电路3，微处理器控制处理电路3接显示电路5，所述的电子秤传感器测量电路2包括全桥低噪声运算放大电路、电容式双积分电路和比较器电路，全桥低噪声运算放大电路接电容式双积分电路，电容式双积分电路接比较器电路。
[0021]值得注意的是，所述的全桥低噪声运算放大电路包括第一运算放大器U1A、电位器VRl、第一电容Cl-第五电容C5、第一电阻Rl和第二电阻R2,传感器输出信号端S的I脚接第五电容C5至地端，传感器输出信号端S的2脚、3脚分别接第一运算放大器UlA的反相输入端、同相输入端，第一运算放大器UlA的反相输入端与同相输入端之间接有第三电容C3，第一运算放大器UlA的反相输入端、同相输入端分别接第一电容Cl、第二电容C2至地端，第一运算放大器UlA的同相输入端还接第二电阻R2至电位器VRl的动端，第一运算放大器UlA的反相输入端与输出端之间分别并接有第一电阻R1、第四电容C4。
[0022]值得注意的是，所述的电容式双积分电路包括第二运算放大器U1B、三极管Q1、第六电容C6-第十电容C10、第三电阻R3-第九电阻R9，第一运算放大器UlA的输出端依次接第十电阻R10、第五电阻R5至第二运算放大器UlB的反相输入端，第十电阻RlO与第五电阻R5之间的节点接三极管Ql的集电极，三极管Ql的发射极接电源VCC端，三极管Ql的基极接第八电容CS、第三电阻R3、第四电阻R4三者的并联电路至T2点，第二运算放大器UlB的反相输入端与输出端之间接有第九电容C9，第二运算放大器UlB的输出端接第九电阻R9至地端，第二运算放大器UlB的正极端接第十电容ClO至地端，第二运算放大器UlB的同相输入端分别接第六电阻R6、第六电容C6至电源VCC端、地端，第二运算放大器UlB的同相输入端还依次接第七电阻R7、第八电阻R8至地端，第八电阻R8与第七电容C7并接；所述的三极管Ql采用型号为9012的PNP型三极管。
[0023]值得注意的是，所述的比较器电路包括第三运算放大器U1C、第十一电容C11，第三运算放大器UlC的反相输入端接第二运算放大器UlB的输出端，第三运算放大器UlC的反相输入端与输出端之间接有第十一电容C11，第三运算放大器UlC的同相输入端接第七电容C7至地端；所述的第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B、第三运算放大器UlC均采用型号为LM324的运算放大器。
[0024]值得注意的是，所述的电源电路I包括稳压集成芯片U2、第十二电容C12和第十三电容C13，稳压集成芯片U2的I脚、3脚分别接第十三电容C13、第十二电容C12至地端，稳压集成芯片U2的3脚接电池BT至地端，稳压集成芯片U2采用型号为HT7136的三端稳压芯片；电源电路I原理简单，成本较低，产生的纹波电压小，稳定性较好，能够满足使用需要，使用过程中功耗较小。
[0025]此外，所述的微处理器控制处理电路3包括处理器U3、第十四电容C14-第十九电容C19、晶振Yl、按键SI和第i^一电阻Rl I，处理器U3的9脚、10脚、12脚、13脚、30脚、32脚分别接第十四电容C14、第十九电容C19、第十五电容C15、第十六电容C16、第十八电容C18、第十七电容C17至地端，处理器U3的12脚与13脚之间接有晶振Y1，处理器U3的9脚依次接按键S1、第十一电阻Rll至地端，处理器U3的30脚接电感LI至5V电源；所述的显示电路5包括IXD显示屏J4，IXD显示屏J4的4脚-6脚分别接处理器U3的39脚-37脚，IXD显示屏J4的11脚-14脚分别接处理器U3的36脚-33脚，IXD显示屏J4的17脚接处理器U3的17脚，IXD显示屏J4的2脚、15脚、19脚均接5V电源，IXD显示屏J4的I脚、20脚均接地端，IXD显示屏J4采用型号为LCD_16032的显示屏；微处理器控制处理电路选用ATMEGA16L微处理器作为核心控制，厨房秤传感器测量电路输出的频率信号送入处理器U3中，经软件控制测量高电平持续时间，可计算出传感器输出的电压信号，进而计算出重量并显示到IXD显示屏上J4。
[0026]本【具体实施方式】是利用电阻应变式传感器做为厨房电子计量秤的主要传感元件来确定称重质量的，具体工作过程:当被测物理量作用于弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，引起应变片的电阻值变化，通过测量电路变成电量输出，输出的电量大小反映被测量的大小。
[0027]在发生电阻应变效应情况下，电阻变化与应变的关系式为:dR/R = (1+2 μ) εχ+ dp/P，其中(1+2 μ) ε X项称为几何效应，dp/p项称为压阻效应，对于金属材料应变片来说，一般d P / P〈〈1，则电阻变化率dR/R= ( 1+2μ) ε χ,此时我们定义静态特性参数:灵敏度系数K= dR/R /εχ = ( 1+2 μ);可见，当力作用于用金属材料制作的应变片上时，其电阻相对变化与电阻丝轴向应变成正比关系；由于弹性元件产生的机械变形微小，引起的应变量ε也很微小(通常在5000μ以下)，从而引起的电阻应变片的电阻变化率dR/R也很小，为了把微小的电阻变化率反映出来，必须采用测量电桥，把应变电阻的变化转换成电压或电流变化，从而达到精确测量的目的。
[0028](I)单臂工作方式下，即只有一只应变片Rl接入，有UO = Ε.Κ.ε /4输出电压UO正比于应变ε ；
[0029](2)半桥工作方式下，将两只应变片接入电桥的相邻两支桥臂，根据被测试件的受力情况一个受拉，一个受压，有UO = Ε.Κ.ε/2，输出电压UO正比于应变ε ；
[0030](3)全桥工作方式下，将四只应变片接入电桥，并且差动工作。有UO = E*k* ε，输出电压UO正比于应变ε。
[0031]本【具体实施方式】全桥低噪声运算放大电路、电容式双积分电路、比较器电路三部分构成了厨房秤传感器测量电路，因为传感器自身弱的电压信号很难识别，通过低噪声运算放大器转换为相对强的电压信号，由于普通的微处理器无法识别模拟电压信号，我们通过双积分电路把电压信号转换成频率信号，这样就实现了模数转换便于微处理器处理运笪
ο
[0032]全桥低噪声运算放大电路采用了差分放大电路，见图3，特点是差分放大电路的输入信号是从集成电路的正、负相端引入，正负相信号的差值按比例放大，电压放大倍数A=Uo/AUi, Tl点的零点电压可通过电位器VRl来调整，主要特点有:
[0033](I)高输入阻抗，被提取的信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减少信号源内阻的影响，必须提高放大器输入阻抗。
[0034](2)高共模抑制比CMRR，信号工频干扰以及所测量的参数以外的作用的干扰，一般为共模干扰，前置级须采用CMRR高的差动放大形式，能减少共模干扰向差模干扰转化。
[0035](3)低噪声和漂移，主要作用是对信号源的影响小，拾取信号的能力强，以及能使输出稳定。
[0036]电容式双积分电路是整个电路的核心部分，见图4，输入端所接控制端Τ2可由方波信号发生器产生，当T2端为低电平时对输入T3端的电压Vi进行积分，积分时间常数τ =RC，T2端的控制电路是由三极管、电容、电阻构成的电路，由其构成的电路可提供足够的充电电流达到恒流效果，从而保证充电时电流的稳定，积分器积分过程的线性以便于量测。
[0037]比较器电路主要为了便于检测积分器的过程而设计的，见图5，当积分器开始充电即T2信号置低电平时，这时T4为高电平，T5也为高电平，当积分器充电的电压等于V3临界点时再稍充电T4点电压就会翻转为低电平，同时T5点电平也紧跟着翻转为低电平，也就是从T2点置低电平开始计时到T5点变低电平结束，这段时间即为tl，随后积分器放电过程:从T5点电压变低就开始把T2点电压置高即积分器开始放电，到T5重新翻转为高电平时在作适当延时放电即为t2，积分器即可开始下个充放电的过程。
[0038]本【具体实施方式】结构设计合理，实用性强，使用简便，可帮助很多烹饪经验不丰富的人们精确测量各种食物原料的配量，极大提高烹饪质量，具有广泛的市场应用前景。
[0039]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种家用厨房电子计量秤，其特征在于，包括电源电路(I)、电子秤传感器测量电路(2)、微处理器控制处理电路(3)、键盘输入单元(4)和显示电路(5)，电源电路⑴分别与电子秤传感器测量电路(2)、微处理器控制处理电路(3)、键盘输入单元(4)和显示电路(5)连接，电子秤传感器测量电路(2)、键盘输入单元(4)均接微处理器控制处理电路(3)，微处理器控制处理电路(3)接显示电路(5)，所述的电子秤传感器测量电路(2)包括全桥低噪声运算放大电路、电容式双积分电路和比较器电路，全桥低噪声运算放大电路接电容式双积分电路，电容式双积分电路接比较器电路。
2.根据权利要求1所述的一种家用厨房电子计量秤，其特征在于，所述的全桥低噪声运算放大电路包括第一运算放大器(UlA)、电位器(VRl)、第一电容(Cl)-第五电容(C5)、第一电阻(Rl)和第二电阻(R2)，传感器输出信号端(S)的I脚接第五电容(C5)至地端，传感器输出信号端(S)的2脚、3脚分别接第一运算放大器(UlA)的反相输入端、同相输入端，第一运算放大器(UlA)的反相输入端与同相输入端之间接有第三电容(C3),第一运算放大器(UlA)的反相输入端、同相输入端分别接第一电容(Cl)、第二电容(C2)至地端，第一运算放大器(UlA)的同相输入端还接第二电阻(R2)至电位器(VRl)的动端，第一运算放大器(UlA)的反相输入端与输出端之间分别并接有第一电阻(Rl)、第四电容(C4)。
3.根据权利要求2所述的一种家用厨房电子计量秤，其特征在于，所述的电容式双积分电路包括第二运算放大器(UlB)、三极管(Ql)、第六电容(C6)-第十电容(C1)、第三电阻(R3)_第九电阻(R9)，第一运算放大器(UlA)的输出端依次接第十电阻(RlO)、第五电阻(R5)至第二运算放大器(UlB)的反相输入端，第十电阻(RlO)与第五电阻(R5)之间的节点接三极管(Ql)的集电极，三极管(Ql)的发射极接电源VCC端，三极管(Ql)的基极接第八电容(CS)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)三者的并联电路至T2点，第二运算放大器(UlB)的反相输入端与输出端之间接有第九电容(C9)，第二运算放大器(UlB)的输出端接第九电阻(R9)至地端，第二运算放大器(UlB)的正极端接第十电容(ClO)至地端，第二运算放大器(UlB)的同相输入端分别接第六电阻(R6)、第六电容(C6)至电源VCC端、地端，第二运算放大器(UlB)的同相输入端还依次接第七电阻(R7)、第八电阻(R8)至地端，第八电阻(R8)与第七电容(C7)并接；所述的三极管(Ql)采用型号为9012的PNP型三极管。
4.根据权利要求3所述的一种家用厨房电子计量秤，其特征在于，所述的比较器电路包括第三运算放大器(UlC)、第十一电容(Cll)，第三运算放大器(UlC)的反相输入端接第二运算放大器(UlB)的输出端，第三运算放大器(UlC)的反相输入端与输出端之间接有第十一电容(Cll)，第三运算放大器(UlC)的同相输入端接第七电容(C7)至地端。
5.根据权利要求4所述的一种家用厨房电子计量秤，其特征在于，所述的第一运算放大器(UlA)、第二运算放大器(UlB)、第三运算放大器(UlC)均采用型号为LM324的运算放大器。
6.根据权利要求1所述的一种家用厨房电子计量秤，其特征在于，所述的电源电路(I)包括稳压集成芯片(U2)、第十二电容(C12)和第十三电容(C13)，稳压集成芯片(U2)的I脚、3脚分别接第十三电容(C13)、第十二电容(C12)至地端，稳压集成芯片(U2)的3脚接电池(BT)至地端，稳压集成芯片(U2)采用型号为HT7136的三端稳压芯片。
7.根据权利要求1所述的一种家用厨房电子计量秤，其特征在于，所述的微处理器控制处理电路(3)包括处理器(U3)、第十四电容(C14)-第十九电容(C19)、晶振(Yl)、按键(SI)和第十一电阻(R11)，处理器(U3)的9脚、10脚、12脚、13脚、30脚、32脚分别接第十四电容(C14)、第十九电容(C19)、第十五电容(C15)、第十六电容(C16)、第十八电容(C18)、第十七电容(C17)至地端，处理器(U3)的12脚与13脚之间接有晶振(Yl)，处理器(U3)的9脚依次接按键(SI)、第i^一电阻(Rll)至地端，处理器(U3)的30脚接电感(LI)至5V电源，处理器(U3)采用型号为ATMEGA16L的微处理器。
8.根据权利要求1所述的一种家用厨房电子计量秤，其特征在于，所述的显示电路(5)包括IXD显示屏(J4)，IXD显示屏(J4)的4脚-6脚分别接处理器(U3)的39脚-37脚，LCD显示屏(J4)的11脚-14脚分别接处理器(U3)的36脚-33脚，LCD显示屏(J4)的17脚接处理器(U3)的17脚，IXD显示屏(J4)的2脚、15脚、19脚均接5V电源，IXD显示屏(J4)的I脚、20脚均接地端，IXD显示屏(J4)采用型号为LCD_16032的显示屏。
【文档编号】G01G3/142GK204255477SQ201420794378
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】李中望 申请人:李中望