一种监测米位控制器的制作方法

本实用新型涉及测距技术领域，尤其是一种监测米位控制器。

背景技术：

米、麦、豆等谷物是人类的基本食物来源，比如大米是人类最重要的谷物之一，是东亚、南亚、东南亚最主要的食物。谷物这样的一日三餐基本食品，每隔一段时间就需要购买，每个家庭必须储存一定的量，一般用固定容量的容器来储存。一旦忘记购买补充，就会导致无米之炊的尴尬。互联网、物联网的高速发展，各种传感器越来越便宜。

有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种监测米位控制器，能即时、自动识别固定容器内的谷物余量并即时的通知用户。为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一方面提供一种监测米位控制器，设于对应容器内，包括电源接口、控制电路，所述电源接口与所述控制电路连接；所述控制电路包括主控模块，所述主控模块连接有电源管理电路、Debug接口、测距模块、输入输出数据传输接口电路；

所述主控模块用于输出驱动所述测距模块的调制信号，检测对应容器内部物体容量，并通过所述输入输出数据传输接口，接受上位机发送的指令信号，运行处理后返回结果数据给上位机；

所述测距模块设有测距传感器，用于测出模块至对应容器内物体的距离；

所述电源管理电路还包括一个LDO降压稳压电路，用于供给所述主控模块和测距模块。

作为优选，所述测距模块基于红外反射式测距传感器，所述红外反射式测距传感器与所述主控模块电连接。

作为优选，所述测距模块基于红外三角法测距传感器，所述红外三角法测距传感器与所述主控模块电连接。

作为优选，所述测距模块基于激光测距传感器，所述激光测距传感器与所述主控模块电连接。

作为优选，所述测距模块基于超声波测距传感器，所述超声波测距传感器与所述主控模块电连接。

作为优选，所述测距模块基于摄像头图像识别，所述摄像头与所述主控模块电连接。

本实用新型提供的一种监测米位的控制器，其有益效果在于：以最短时间，最有效方式使用户获得对应容器内的谷物消耗信息。

附图说明

图1是本申请监测米位的控制器原理框图；

图2是监测米位的系统的原理框图；

图3是实施例1监测米位的控制器原理框图；

图3-1是实施例1中红外线发射管组件的电路原理图；

图3-2是实施例1中红外线接收管组件的电路原理图；

图3-3是实施例1的测量原理示意图；

图4是实施例2监测米位的控制器原理框图；

图4-1是实施例2的测量原理示意图；

图4-2是实施例2中测量电路原理框图；

图4-3是实施例2的测量结果曲线图；

图5是实施例3监测米位的控制器原理框图；

图5-1是实施例3的测量原理示意图；

图5-2是实施例3的电路原理图；

图6是实施例4监测米位的控制器原理框图；

图6-1是实施例4的测量原理示意图；

图6-2是实施例4的电路原理图；

图7是实施例5监测米位的控制器原理框图；

图7-1是实施例5的测量原理示意图；

图7-2是实施例5的电路原理图；

图7-3是实施例5的电路原理图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本申请提供一种监测米位控制器，设于对应容器内，包括电源接口、控制电路，电源接口与控制电路连接；控制电路包括主控模块，主控模块连接有电源管理电路、Debug接口、测距模块、输入输出数据传输接口电路；主控模块用于输出驱动所述测距模块的调制信号，检测对应容器内部物体容量，并通过输入输出数据传输接口，接受上位机发送的指令信号，运行处理后返回结果数据给上位机；测距模块设有测距传感器，用于测出模块至对应容器内物体的距离；电源管理电路还包括一个LDO降压稳压电路，用于供给主控模块和测距模块。

其中，测距模块可采用多种形式实现，以下以不同实施例进行说明。

实施例1

本实施例的测距模块采用红外反射式测距传感器，如图3所示，红外反射式测距传感器包括红外线发射管组件、红外接收管组件，红外线发射管组件由多组相同功能组件组成，可以按实际需要的检测组数增减，

本实施例以8组为例，如图3-1、3-2所示，第1、2组发射由LEDS1的第2 脚接DC5V、第1脚接LEDS5的第1脚，LEDS5的第2脚接RS19电阻后接QS1 的集电极，QS1发射极接地，QS1基极接RS27电阻到地和接RS23电阻后到主控芯片13脚；第3、4组发射由LEDS2的第2脚接DC5V、第1脚接LEDS6 的第1脚，LEDS6的第2脚接RS20电阻后接QS2的集电极，QS2发射极接地， QS2基极接RS28电阻到地和接RS24电阻后到主控芯片15脚；第5、6组发射由LEDS3的第2脚接DC5V、第1脚接LEDS7的第1脚，LEDS7的第2脚接 RS21电阻后接QS3的集电极，QS3发射极接地，QS3基极接RS29电阻到地和接RS25电阻后到主控芯片16脚；第7、8组发射由LEDS4的第2脚接DC5V、第1脚接LEDS8的第1脚，LEDS8的第2脚接RS22电阻后接QS4的集电极， QS4发射极接地，QS4基极接RS30电阻到地和接RS26电阻后到主控芯片17 脚。

而红外接收管组件与红外线发射管组件相对应，第1组红外接收管由LEDS1 第4脚接芯片U2的第2脚DC3.3V，LEDS1第3脚接RS12电阻到地的同时接 RS1电阻后接CS1到地，另CS1和RS1相连脚接主控芯片第6脚；第2组红外接收管由LEDS5第4脚接芯片U2的第2脚DC3.3V，LEDS5第3脚接RS15 电阻到地的同时接RS4电阻后接CS3到地，另CS3和RS4相连脚接主控芯片第 5脚；第3组红外接收管由LEDS2第4脚接芯片U2的第2脚DC3.3V，LEDS2 第3脚接RS12电阻到地的同时接RS6电阻后接CS5到地，另CS5和RS6相连脚接主控芯片第3脚；第4组红外接收管由LEDS6第4脚接芯片U2的第2脚 DC3.3V，LEDS6第3脚接RS16电阻到地的同时接RS9电阻后接CS7到地，另 CS7和RS9相连脚接主控芯片第2脚；第5组红外接收管由LEDS3第4脚接芯片U2的第2脚DC3.3V，LEDS3第3脚接RS13电阻到地的同时接RS2电阻后接CS2到地，另CS2和RS2相连脚接主控芯片第1脚；第6组红外接收管由 LEDS7第4脚接芯片U2的第2脚DC3.3V，LEDS7第3脚接RS17电阻到地的同时接RS5电阻后接CS4到地，另CS4和RS5相连脚接主控芯片第20脚；第 7组红外接收管由LEDS2第4脚接芯片U2的第2脚DC3.3V，LEDS2第3脚接 RS12电阻到地的同时接RS7电阻后接CS6到地，另CS6和RS7相连脚接主控芯片第19脚；第8组红外接收管由LEDS8第4脚接芯片U2的第2脚DC3.3V， LEDS8第3脚接RS18电阻到地的同时接RS10电阻后接CS8到地，另CS10和 RS8相连脚接主控芯片第14脚。

具体测量过程如下：当红外线发射管的红外信号经反射被红外接收管接收后，红外接收管的电阻会发生变化，在电路上一般以电压的变化形式体现出来，而经过ADC转换或LM324等电路整形后得到处理后的输出结果。当谷物遮挡住反射式红外线传感器后，发射管的信号被大米反射而被接收管接收，电路接通；没有遮挡住传感器，信号不反射，电路断开。从而根据该传感器电路的接通或者断开识别该位置为有米或无米状态。如图3-3所示，一种固定容量的谷物存储容器(以下简称容器)，在容器的一面侧壁上设有一条或一条以上的米位线1、2、3，每条线对应不同的容量，最高的米位线1表示高容量，最低的米位线3表示低容量(预警容量)，在每条米位线上设有反射式红外线传感器(对应图示中发射管和接收管)。往容器内添加足量的大米时，实际米位线高于等于米位线1，所有的传感器都被遮挡；随着大米消耗增加，实际米位线下降，从高到低的传感器逐渐不被遮挡，从而被识别出相应的容量区间；实际米位线低于米位线3时，触发预警。

结合上述的监测米位控制器(以下简称控制器)以及用户个人终端和云端服务器，构成米位监测系统，如图2所示，控制器用于采集、记录、发送米位变化及余米容量数据传输至用户个人终端或所述云端服务器，用户个人终端与所述控制器绑定，并注册到所述云端服务器，接收来自控制器及所述云端服务器的信息，购买与支付所述云端服务器推荐的商品与服务；云端服务器用于供用户注册及绑定所述控制器信息，并接收、存储、处理用户个人终端及监测米位控制器发送的信息，同时还提供谷物相关的储存、烹饪、品种、新米上市、价格、产地、供应商、零售商信息。云端服务器接收到控制器发来的余米不足信息后，将余米不足信息发送到所述用户个人终端和/或控制器，并将经过算法处理的推荐大米、供应商/零售商信息也一并推送到用户个人终端；通过销售实现利润、广告或推荐供应商/零售商赚取服务费，从而形成一种基于测距式红外米位监测的商业模式。

实施例2

与实施例1不同的是测距模块采用测距式红外传感器，如图4所示。

具体测量过程如下：

如图4-1所示，红外三角法测距传感器(以下简称传感器)，设于固定容量的容器顶部或上方。传感器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束会反射回来，反射回来的红外光线被CCD检测器检测到以后，会获得一个偏移值L，利用三角关系，在知道了发射角度a，偏移距L，中心矩X，以及滤镜的焦距f以后，传感器到物体的距离D就可以通过几何关系(三角原理)计算出来了；再通过计算或者预先测量，在固定容量的容器内不同的高度可知对应的容量，根据测距式红外线传感器检测的米位高度，则可以算出该高度对应的容量。

红外三角法测距传感器特点：基本不受背景光及温度的影响，利用主控模块的ADC模数转化接口采集红外三角测距传感器输出的模拟电压数据，然后换算成电压值后经滤波算法处理，再根据数据手册上的特性曲线进行非线性拟合处理后得到测量结果，如图4-2、4-3所示。

实施例3

如图5所示，与实施例1不同的是测距模块采用激光测距传感器。

如图5-1、5-2所示，主控模块，可以编程设置高精度激光测距传感器的多种精度测量和工作模式的选择，高精度激光测距传感器利用飞行时间(ToF)原理，通过光子的飞行来回时间与光速的计算，实现测距应用，结合内部设置的运算算法可以检测出对应容器内部物体容量。

具体测量过程如下：

使用940nm无红光闪烁激光器，该频段的激光为不可见光，且不危害人眼；采用脉冲式测距技术，避免相位式测距检测峰值的误差，利用了相位式检测中除波峰以外的光子；传感器的感测有效工作直径最大可以扩展到90厘米，测距距离能扩展到2米；传感器由一个口是发射窗和一个接收窗组成，发射窗内有 940nm激光发射器(垂直腔面发射激光器)和内置物理红外滤光片，发射信号调光过的940nm激光，探测锥形视野角度为25度。接收窗接收反射回程的IR 光通过高灵敏度的SPAD(单光子雪崩二极管)阵列进行测量，计算返回接收窗光子的数量。

根据传感器测试出的距离参数进行滤波运算后得到确定的物体距离测试点的距离值，因为容器的尺寸是已知的，可以根据位置信息计算出容器内物体的容量值。

实施例4

如图6所示，与实施例1不同的是测距模块采用超声波测距传感器。

具体测量过程如图6-1、6-2所示，超声波测距传感器设于固定容量的容器上方，自上而下发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，遇到米(实际米位线)就立即返回来，收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s＝340t/2。超声波测距主要应用于短距离测量，超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点。通过计算或者预先测量，在固定容量的容器内不同的高度可知对应的容量，根据超声波测距传感器检测的米位高度，则可以算出该高度对应的容量。

实施例5

如图7所示，与实施例1不同的是测距模块采用摄像头测距方式.

具体测量过程如图7-1、7-2所示，摄像头设于固定容量的容器上方，通过计算或者预先测量，在固定容量的容器内壁标有对应不同容量的刻度标识线，该刻度标识线可被摄像头拍照并识别，标识被米遮挡，则实际米位线下的标识不被识别，根据可识别的最低刻度和不被识别的最高刻度，可以算出实际米位线对应的容量；刻度标识线设置越多，识别容量越精确。

上述实施例的方案所采用的测距方式不同，可用于包括但不限于谷物或其他物体、颗粒状或粉末状或液态，所述对应容器可以是普通家用容器，也可以是商用乃至工业用的大型容器，亦或是仓库。

经由上述的技术方案可知，本实用新型公开提供了一种基于测距传感器原理检测容器内部物体容量的监测米位控制器，具有以下显著的优点：进行非接触式对应已知容器内部物体位置，根据位置信息计算出容器物体的容量值，安装简单方便，没有称重方式的结构限制和高成本。因此，本实用新型可实施性强，具有极大的市场推广价值。

基于监测米位控制器的米位监测系统，进一步将技术进步与商业应用结合起来，让用户在即时了解谷物余量的同时，方便用户及时购买，形成一种基于物联网的新商业模式。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。