[發明專利]一種基于壓力和電容傳感交互的智能無線貨盒系統和方法

有效

• 申請號: 201911418149.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111210567B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 季彬浩;皇甫江濤;范騰龍;葉生晅
• 申請（專利權）人: 浙江大學;帷幄匠心科技（杭州）有限公司
• 主分類號: G07F11/00
• 分類號: G07F11/00;G07F9/02;G01G3/14;G01N27/22
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于壓力和電容傳感交互的智能無線貨盒系統，其特征在于：包括貨盒(1)、壓力傳感器(2)、電容傳感器(3)、A/D轉換模塊(4)和處理模塊(5)；貨盒(1)包括上下水平布置的貨盒底板(1-a)和貨盒承載板(1-b)，貨盒承載板(1-b)上置有商品(9)，貨盒承載板(1-b)置于貨盒底板(1-a)上，壓力傳感器(2)安置在貨盒底板(1-a)上，電容傳感器(3)布置在貨盒承載板(1-b)表面，電容傳感器(3)連接到處理模塊(5)，壓力傳感器(2)通過導線經A/D轉換模塊(4)連接到處理模塊(5)，處理模塊(5)分別與通信模塊(6)和顯示模塊(7)連接，通信模塊(6)連接到遠程的云服務器(8)；

所述的電容傳感器(3)采用差分輸入配置，包括多個檢測通道、多路復用器和微處理器，每個檢測通道包括一個電感、一個電容、驅動電路，電感和電容并聯組成LC振蕩電路，被測電容并聯在LC振蕩電路兩端，LC振蕩電路連接到驅動電路，多個檢測通道的驅動電路經多路復用器連接到微處理器；

所述的處理模塊(5)讀取經A/D轉換模塊(4)處理輸出的重量，并接收電容傳感器(3)輸出的電容值進行判斷處理，根據商品對應的重量和電容值進行匹配獲得商品對應類型的判斷結果，并將判斷結果顯示在顯示模塊(7)上。

2.根據權利要求1所述的一種基于壓力和電容傳感交互的智能無線貨盒系統，其特征在于：所述的A/D轉換模塊(4)用于將壓力傳感器(2)的輸出電壓值進行放大和A/D轉換。

3.根據權利要求1所述的一種基于壓力和電容傳感交互的智能無線貨盒系統，其特征在于：所述的壓力傳感器(2)采集的壓力信號轉換為電阻值進而轉換為輸出電壓值，對電壓值分析處理獲得貨盒承載板(1-b)上的商品(9)重量。

4.應用于權利要求1-3任一所述智能無線貨盒系統的商品壓力和電容傳感檢測方法，其特征在于：方法包括以下步驟：

1)在貨盒承載板(1-b)上未放置商品(9)，即在無商品狀態下，通過壓力傳感器(2)和電容傳感器(3)分別采集商品(9)的重量和電容值，該重量為作為毛皮重量；

2)然后在貨盒承載板(1-b)上放置商品(9)，商品(9)引起壓力傳感器(2)和電容傳感器(3)的讀數變化，通過壓力傳感器(2)和電容傳感器(3)分別采集商品(9)的重量和電容值作為特征信息；

3)將步驟2)獲得的重量減去步驟1)的毛皮重量獲得的差值與重量閾值范圍M進行比較：

如果差值不在重量閾值范圍M內，則不是重量閾值范圍M對應種類的商品，不進行以下處理；

如果差值在重量閾值范圍M內，則進行下一步再進行電容值的判斷；

4)通過電容值判斷商品的類型；

如果電容值不在電容閾值范圍N內，則不是重量閾值范圍M和電容閾值范圍N對應種類的商品；

如果電容值在電容閾值范圍N內，則是重量閾值范圍M和電容閾值范圍N對應種類的商品；

5)將該種類商品(9)的商品信息顯示在顯示模塊上，并通過通信模塊(6)發送到云服務器(8)。

5.根據權利要求4所述的商品壓力和電容傳感檢測方法，其特征在于：

所述步驟1)和步驟2)中，電容傳感器(3)中的微處理器經多路復用器控制驅動電路驅動LC振蕩電路工作，被測電容影響LC振蕩電路的振蕩頻率，振蕩頻率由驅動電路檢測再經多路復用器發送到微處理器，微處理器中處理計算獲得振蕩頻率，利用該振蕩頻率計算電容傳感器(3)中被測電容的電容值。

6.根據權利要求5所述的商品壓力和電容傳感檢測方法，其特征在于：

所述的電容傳感器(3)中被測電容的電容值C_SEN通過以下公式處理獲得：

其中，C是LC振蕩電路中電容的電容值，Fre_CHx是電容傳感器中檢測通道配置的頻率選擇常數，Data_x是電容傳感器中每個檢測通道采集的28位數據，F_refx是微處理器的系統時鐘頻率，L表示LC振蕩電路的電感的電感值，i表示測試次數的序數。