[发明专利]一种智能水杯及其存水检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能水杯技术领域，尤其涉及一种智能水杯及其存水检测方法。

背景技术

专利申请号为201310531353.X提供的智能水杯方案公开了一种记录用户每天每时喝水情况的智能水杯，这种水杯通过压力传感器检测整个杯子的重量来计算出杯中水的重量，并把每次水的减少量通过无线通讯模块发送到手机端，挺行用户按时按量喝水。但这种水杯没有判断杯子中的水是被倒掉了还是被喝掉了的功能。

一些智能水杯在这个智能水杯的基础上，通过在底座加装加速度传感器和在杯口加装一个触碰传感器以检测杯子的姿态和是否触碰了杯口来判断杯中的水是否被喝掉。此种方法虽然有效，但是拥有压力传感器的杯子底座对设计和封装要求都比较高。

为解决上述问题，本发明提供了一种电容式检测杯中液体容量，并根据液体容量的变化来判断杯中的水是否被喝掉的智能杯子。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种智能水杯及其存水检测方法，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能水杯，包括外壳和设置在外壳内侧的内胆，所述外壳外侧设置LED灯，所述内胆下部的外侧设置温度传感器，所述外壳底部的内侧与内胆底部的外侧之间设置控制电路板，所述内胆的胆壁内侧等间距设置多个铝薄膜，所述铝薄膜一端连接到控制电路板，所述铝薄膜另一端延伸到杯口；所述控制电路板包括微处理器、蓝牙模块、语音模块和电源模块，所述微处理器与蓝牙模块、语音模块、电源模块、温度传感器、铝薄膜、LED灯电连接，所述蓝牙模块与手机无线连接。

进一步地，所述铝薄膜为8个或者8个以上，且为偶数个。

进一步地，所述铝薄膜在胆壁均成对以内胆的中心线相对设置。

进一步地，所述铝薄膜为弧柱形状。

进一步地，所述内胆为圆柱状。

一种智能水杯存水检测方法，包括以下步骤：

步骤1、当杯子倾斜时，微处理器计算内胆的胆壁内侧成对设置的铝薄膜之间的电容值C，电容的值从小到大依次排列，排列的次序为C1、 C2、C3……Cn；

步骤2、令相邻大小的两个电容值相减得△C，即△C1＝C2-C1，△ C2＝C3-C2……△Cn＝Cn+1-Cn，因为胆壁内侧的铝薄膜等间距排列，则△ C＝△C1＝△C2＝……＝△Cn；

步骤3、根据的△C值只与杯子的倾斜度成正比例关系，即其中，k为与杯子的半径、铝板的高度和宽度相关的比例常数，为杯子与竖直方向之间的夹角，微处理器计算出值；

步骤4、在杯子和铝板固定的情况下，杯中的水量Q随时间的变化率ΔQ与杯子倾斜度的变化率成正比例关系，微处理器通过计算出ΔQ值；

步骤5、当ΔQ小于一个固定的标值c时，判断出杯中的水被喝掉；当ΔQ大于c时，判断出杯中的水被倒掉，并且微处理器把判断的结果通过蓝牙模块发送到手机APP端。

进一步地，所述步骤1计算内胆的胆壁内侧成对设置的铝薄膜之间的电容值具体方法是：

由于每对铝薄膜都是以杯体内胆的中心线相对称的，因此每对铝薄膜板可视为相距为内胆直径的平行板，而平行板的电容数学公式为

C＝ε·ε₀·S/d

C为电容值、ε为水介电常数、ε₀为真空介电常数，S为平行板的面积， d为两块平行板之间的距离，水的介电常数ε与温度t之间的数学关系式为

ε＝exp(4.47422-4.54426·exp(-3·t))

而S的面积为

S＝l·h

l为铝板的弧长，h为杯中液体的高度，而两块板之间的距离d为内胆半径R的2倍，即

d＝2·R

由以上公式可以得出，通过检测到杯中的水的温度t，可以计算出水的介电常数ε，再根据杯子固有结构的半径R，平行板的面积S，即可计算出每对平行板之间的电容大小。

进一步地，所述微处理器程序中有一个用户饮水最大间隔时间和最小饮水量的限制，当检测到用户的饮水时间和饮水量不在限制范围内时，微处理器通过语音模块和LED灯闪亮来提醒用户饮水，并准确记录下每次的饮水时间和饮水信息。

本发明的有益效果是：

本发明所述智能水杯通过铝薄膜板可以达到检测杯中水容量和判断杯中的水是否被喝掉的功能，简化了杯子内胆与底座之间的封装程序，能有效地提升智能水杯的使用寿命。该智能水杯结构简单，智能化程度高，易于推广。