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CN113108869A - 一种饮水量的检测装置、检测方法及应用 - Google Patents

一种饮水量的检测装置、检测方法及应用 Download PDF

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CN113108869A CN202110258450.0A CN202110258450A CN113108869A CN 113108869 A CN113108869 A CN 113108869A CN 202110258450 A CN202110258450 A CN 202110258450A CN 113108869 A CN113108869 A CN 113108869A
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water
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ultrasonic
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罗益峰
罗文�
洪飞龙
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Guangzhou Lango Electronic Science and Technology Co Ltd
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Guangzhou Lango Electronic Science and Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种饮水量的检测装置、检测方法及应用，其中检测装置包括超声波发射/接收器、压力传感器、温度传感器、单片机和显示模块；超声波发射/接收器用于发射超声波，并接收水面反射后的超声波；压力传感器用于触发超声波发射/接收器工作；温度传感器用于检测环境温度；单片机根据环境温度得知超声波的传递速度，根据发射超声波和接收超声波的时间差，计算水面到杯盖的距离；当再根据本次的距离＞上次计算的距离时，计算本次饮水量，并与前i‑1次的饮水量相累加，得到截止目前为止的总饮水量M；显示模块用于显示总饮水量M。本发明可以准确计量人体每日饮水量，方便人们控制每日饮水，有益身体健康。

Description

一种饮水量的检测装置、检测方法及应用
技术领域
本发明涉及饮水量检测技术领域，特别涉及一种饮水量的检测装置、检测方法及应用。
背景技术
日常生活中我们是离不开水的，水占我们体重的百分之七十，可以说是我们的身体很大程度上都是水，水对我们的重要性是不言而喻的，喝水更是我们一天中必须要做的事情。身体缺水会严重影响到我们的身体健康，因此我们在平时日常生活中要及时的喝水。饮水过多或过少都不好，所以每天的饮水量计量就变的尤为重要。
目前，当需要获取一个人一天的饮水量的时候，最常用的方法是判断喝了几杯水，如果是整杯整杯的喝还可能判断的出来，如果喝了一部分在水杯中还有水的情况下再加水，则无法知道具体的饮水量。
发明内容
本发明的目的是提供一种饮水量的检测装置、检测方法及应用，可以解决现有技术中有些情况下无法知道具体的饮水量的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明提供一种饮水量的检测装置，包括超声波发射/接收器、压力传感器、温度传感器、单片机和显示模块，所述的超声波发射/接收器与所述的压力传感器电连接，所述的单片机分别与超声波发射/接收器、温度传感器和显示模块电连接，其中：
超声波发射/接收器用于发射超声波，并接收水面反射后的超声波；
压力传感器用于触发超声波发射/接收器工作，当压力传感器检测到有压力时，超声波发射/接收器开始工作；
温度传感器用于检测环境温度；
单片机根据环境温度通过查表的方式得知超声波的传递速度，根据超声波发射/接收器发射超声波和接收超声波的时间差，计算水面到杯盖的距离Li；当本次计算的距离Li＞上次计算的距离Li-1时，计算本次饮水量Mi，并与前i-1次的饮水量相累加，得到截止目前为止的总饮水量M；
显示模块用于显示总饮水量M。
进一步的，所述的一种饮水量的检测装置还包括无线传输模块，所述的无线传输模块与所述的单片机电连接；所述的无线传输模块将总饮水量M通过无线方式发送到客户端。
第二方面，本发明提供一种饮水量的检测方法，包括以下步骤：
步骤1、当压力传感器检测到有压力时，超声波发射/接收器发射超声波，超声波经水面反射后又被超声波发射/接收器接收；
步骤2、单片机根据环境温度查表得到超声波的传递速度，再根据超声波被发送和被接收之间的时间差，计算水面距超声波发射/接收器的距离Li；
步骤3、单片机判断本次计算的距离Li是否大于上一次计算的距离Li-1，如果是则表示水位下降，计算水位下降的距离差Li-Li-1，再根据距离差、盛水容器的横截面积计算本次的饮水量Mi；
步骤4、将本次饮水量Mi与前i-1次的饮水量相累加，得到截止目前为止的总饮水量M并通过显示模块显示。
进一步的，所述的一种饮水量的检测方法还包括单片机将累加的饮水量M通过无线通信模块发送给显示终端的步骤。
第三方面，本发明提供一种杯子，包括杯盖和杯体，所述的杯盖中内置上述饮水量的检测装置。
本发明的一种饮水量的检测装置、检测方法及应用，可以准确计量人体每日饮水量，方便人们控制每日饮水，有益身体健康。
附图说明
图1为本发明的杯盖的剖面示意图；
图2为本发明的饮水量的检测装置组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
本发明的饮水量的检测装置，包括超声波发射/接收器、压力传感器、温度传感器、单片机和显示模块，超声波发射/接收器与压力传感器电连接，单片机分别与超声波发射/接收器、温度传感器和显示模块电连接。其中：
超声波发射/接收器用于发射超声波，并接收水面反射后的超声波。
压力传感器用于触发超声波发射/接收器工作，当压力传感器检测到有压力时，超声波发射/接收器开始发射超声波。
温度传感器检测环境温度。
单片机根据环境温度通过查表的方式得知超声波的传递速度，根据超声波发射/接收器发射超声波和接收超声波的时间差，计算水面到杯盖的距离Li。当本次计算的距离Li＞上次计算的距离Li-1时，计算本次饮水量Mi，并与前i-1次的饮水量相累加，得到截止目前为止的饮水量M。前i-1次的饮水量是指第1次至第i-1次的饮水量之和。
显示模块用于显示当日的饮水量M。
显示模块显示的方式不限，可以是LED灯显示，也可以是其他能准确表示数字的显示方式。显示模块显示的饮水量可以归零，方便每日使用。
可选的，饮水量的检测装置还包括无线传输模块，无线传输模块与单片机电连接。无线传输模块将饮水量M通过无线方式发送到客户端，以便客户通过手机、电脑等终端查看饮水量。
一般情况下可以根据公式(1)计算出不同的温度下音速在空气中的速度：
Figure BDA0002968542300000041
其中T为温度传感器检测的环境温度，v为超声波的传递速度。但是由于不同的温度下压力有些差异，直接使用公式(1)计算速度会有一点偏差，因此就需要构建一张表，实测从0到100度的杯子中等量的水的音速，每一度又分为10等分，这样构成的一张表。对温度进行细分，每一具体的温度下对应一个速度值。该记录温度与速度对应关系的表存储在单片机中。
单次饮水量的计算公式为：
Mi＝(Li-Li-1)*S 公式(2)，其中：
i表示计量水位的次数，S表示盛水容器的横截面积，Li-Li-1表示水位下降的高度。
本发明可以准确地计算每一次水位下降后的饮水量，并与前几次的饮水量相累加，准确地计算出每一天的饮水量。不管用户是整杯地喝水，还是在未饮尽时蓄水的情况下，都能准确计算饮水量。水位上升时表示蓄水，蓄水的情况下不做处理，只有在水位下降时计算下降的高度，根据下降高度计算饮水量。
本发明的饮水量的检测方法，包括以下步骤：
步骤1、当压力传感器检测到有压力时，超声波发射/接收器发射超声波，超声波经水面反射后又被超声波发射/接收器接收。
步骤2、单片机根据环境温度查表得到超声波的传递速度，再根据超声波被发送和被接收的时间差，计算水面距超声波发射/接收器的距离Li。
步骤3、单片机判断本次计算的距离Li是否大于上一次计算的距离Li-1，如果是则表示水位下降，计算水位下降的距离差Li-Li-1，再根据距离差、盛水容器的横截面积计算本次的饮水量Mi。
步骤4、将本次饮水量Mi与前i-1次的饮水量相累加，得到截止目前为止的饮水量M并通过显示模块显示。
可选的，单片机将累加的饮水量M通过无线通信模块发送给显示终端。
一种杯子，包括杯盖和杯体，所述杯盖中内置上述饮水量的检测装置。
通过上述杯子检测饮水量的过程如下：
1、在杯盖中内置一个微型的超声波发射/接收器。
2、杯盖的垫圈中内置有压力传感器和温度传感器。
杯盖的截面示意图如图1所示。
3、当杯盖与杯体接触并被盖紧时，压力传感器感受到压力，超声波发射/接收器发超声波。
4、当超声波接触到水面的时候部分信号就沿着发射的方向反射，超声波发射/接收器就能够接收到部分反射信号。
5、根据当前的温度通过查表的方式可以知道声波的传递速度，再根据发射和接收的时间差就可以算出水面到杯盖的距离L1。
6、将这个距离L1和上一次的距离L0进行相减就能得到水的减少高度，由于杯子的半径是一个已知量R，可以算的杯子的横截面积，再乘以高度就得到了水的减少量。
将每次的水位减小的高度记录下来再进行累加，就就可以算出一天的饮水量了。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位+关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种饮水量的检测装置，其特征在于，包括超声波发射/接收器、压力传感器、温度传感器、单片机和显示模块，所述的超声波发射/接收器与所述的压力传感器电连接，所述的单片机分别与超声波发射/接收器、温度传感器和显示模块电连接，其中：
超声波发射/接收器用于发射超声波，并接收水面反射后的超声波；
压力传感器用于触发超声波发射/接收器工作，当压力传感器检测到有压力时，超声波发射/接收器开始工作；
温度传感器用于检测环境温度；
单片机根据环境温度通过查表的方式得知超声波的传递速度，根据超声波发射/接收器发射超声波和接收超声波的时间差，计算水面到杯盖的距离Li；当本次计算的距离Li＞上次计算的距离Li-1时，计算本次饮水量Mi，并与前i-1次的饮水量相累加，得到截止目前为止的总饮水量M；
显示模块用于显示总饮水量M。
2.根据权利要求1所述的一种饮水量的检测装置，其特征在于，还包括无线传输模块，所述的无线传输模块与所述的单片机电连接；所述的无线传输模块将总饮水量M通过无线方式发送到客户端。
3.一种饮水量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、当压力传感器检测到有压力时，超声波发射/接收器发射超声波，超声波经水面反射后又被超声波发射/接收器接收；
步骤2、单片机根据环境温度查表得到超声波的传递速度，再根据超声波被发送和被接收之间的时间差，计算水面距超声波发射/接收器的距离Li；
步骤3、单片机判断本次计算的距离Li是否大于上一次计算的距离Li-1，如果是则表示水位下降，计算水位下降的距离差Li-Li-1，再根据距离差、盛水容器的横截面积计算本次的饮水量Mi；
步骤4、将本次饮水量Mi与前i-1次的饮水量相累加，得到截止目前为止的总饮水量M并通过显示模块显示。
4.根据权利要求3所述的一种饮水量的检测方法，其特征在于，还包括单片机将累加的饮水量M通过无线通信模块发送给显示终端的步骤。
5.一种杯子，包括杯盖和杯体，其特征在于，所述的杯盖中内置权利要求1或2所述的饮水量的检测装置。
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