一種監(jiān)測茶水濃度的裝置及具有該裝置的茶杯的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及茶水濃度探測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種監(jiān)測茶水濃度的裝置及具有該裝置的茶杯，本發(fā)明的單片機(jī)主控系統(tǒng)主要是由一片AT89C51單片機(jī)以及若干外圍電路組成，用于控制光發(fā)射裝置、光檢測裝置、報警裝置協(xié)調(diào)工作，光發(fā)射裝置發(fā)出的光線穿過茶水之后被光檢測裝置接收，并將接收信號輸送給單片機(jī)主控系統(tǒng)進(jìn)行分析，當(dāng)光檢測裝置檢測到茶水濃度達(dá)到用戶設(shè)置的濃度時，所述報警裝置就會報警以提醒用戶及時飲用茶水，給用戶帶來極大的方便；具有所述的監(jiān)測茶水濃度的裝置的茶杯結(jié)構(gòu)簡單、使用攜帶方便，實(shí)用性強(qiáng)。
【專利說明】一種監(jiān)測茶水濃度的裝置及具有該裝置的茶杯
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及茶水濃度探測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種監(jiān)測茶水濃度的裝置及具有該裝置的茶杯。
【背景技術(shù)】
[0002]茶水的濃度不僅影響一杯茶的茶香和口感，也影響茶的營養(yǎng)成分，另外研究表明過高濃度的茶水影響人體對鐵的吸收，茶水的濃度和人體健康有著密切聯(lián)系。在日常生活中，人們對茶水濃度的判斷很大程度上都停留在肉眼的觀察上，通過茶水的顏色來判斷，但這種方法并不精確而且耗費(fèi)時間。當(dāng)今，處于快節(jié)奏生活中的人們特別是在辦公室忙碌的工作人員經(jīng)常在工作期間飲用茶水來提神，可是他們通常無暇停止手上的工作來觀察茶水的濃度，所以經(jīng)常會出現(xiàn)茶水濃度過高的問題。
[0003]為了避免茶葉浸泡太久導(dǎo)致茶水濃度過高和營養(yǎng)成分的喪失，目前市場上有出現(xiàn)一些可以控制茶水濃度的茶杯，但它們都不具備自動監(jiān)測茶水濃度的功能，而是需要用戶不時地用眼觀察茶水的顏色，然后再適時地將茶葉與茶水分離，這種方法不僅浪費(fèi)了用戶的很多時間，而且存在用戶的主觀判斷不能準(zhǔn)確確定茶水濃度的缺點(diǎn)，所以缺乏良好的用戶體驗(yàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種監(jiān)測茶水濃度的裝置，利用光學(xué)傳感技術(shù)以及茶水濃度會影響光信號透射率的原理監(jiān)測茶水濃度，當(dāng)監(jiān)測到的濃度達(dá)到用戶設(shè)置的濃度時，就會報警以提醒用戶及時飲用茶水。用戶得到報警信息后，可以通過茶隔將茶葉取出，實(shí)現(xiàn)茶葉與茶水分離并飲用茶水，這樣既不會影響用戶手中的工作，又可以讓用戶喝到自己喜歡濃度的茶水，給用戶帶來極大的方便。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種具有監(jiān)測茶水濃度的裝置的茶杯，使用方便、實(shí)用性強(qiáng)。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)該目的:
[0007]—種監(jiān)測茶水濃度的裝置，包括單片機(jī)主控系統(tǒng)、光發(fā)射裝置、光檢測裝置、報警裝置，所述光發(fā)射裝置、光檢測裝置、報警裝置分別與單片機(jī)主控系統(tǒng)連接。
[0008]所述單片機(jī)主控系統(tǒng)主要是由一片AT89C51單片機(jī)以及若干外圍電路組成，用于控制各部分裝置協(xié)調(diào)工作，置于茶杯內(nèi)膽的下方。
[0009]所述的光發(fā)射裝置與單片機(jī)主控系統(tǒng)的P1.0 口連接，由單片機(jī)主控系統(tǒng)控制紫色LED燈D1的發(fā)光，其中LED燈D1的陰極連接NPN三極管Q1的集電結(jié)c引腳，陽極通過電阻R2接上電源，三極管Q1的基極b引腳通過電阻R1接單片機(jī)主控系統(tǒng)的P1.0 口，發(fā)射結(jié)e引腳接地，電阻R2起到限流作用來保護(hù)紫色LED燈D1。
[0010]其中，所述的光檢測裝置包括光探測電路、濃度計算電路、濃度比較電路，其中濃度比較電路與單片機(jī)的P1.1 口和P1.2 口連接；
[0011]所述光探測電路的數(shù)量為兩個，包括光電二極管D2、光電二極管D3、LF356集成運(yùn)放芯片，其中，第一片LF356芯片A1的反相輸入端引腳2通過電阻R3和電容C1并聯(lián)接地，正相輸入端引腳3連接光電二極管D2的陰極接地，輸出端引腳6通過電阻R5接入第二片LF356芯片A2的引腳2，LF356芯片A2的引腳3接地，輸出端引腳6反饋回第一片LF356芯片A1的引腳3，其反饋回路為電阻R4和電容C2并聯(lián)，輸出端引腳6通過電阻R7接上第三片LF356芯片A3的引腳2，LF356芯片A3的引腳3通過電阻R9接地，其輸出端引腳6通過電阻R8反饋回引腳2，輸出端通過電容C4輸出模擬電壓信號VS1 ；
[0012]所述濃度計算電路，由LM324集成運(yùn)放芯片A7、LM324集成運(yùn)放芯片A8和相應(yīng)的電阻、電容組成，所述光探測裝置的兩個模擬電壓信號VS1和VS2各自通過電阻R17和R19接上LM324芯片A7的正相輸入端引腳3，LM324集成運(yùn)放芯片A7的反相輸入端引腳2通過電阻R20接地，輸出端引腳1通過電容C9接上第二片LM324集成運(yùn)放芯片A8的引腳3，同時通過反饋電阻R18接回A7的引腳3 ；LM324集成運(yùn)放芯片A8的輸出端引腳1通過反饋電阻R22接回引腳2，組成電壓跟隨器，輸出端引腳1通過電阻R23和R24接地，以兩個電阻R23和R24的中間作為電壓輸出端，通過電容C10輸出模擬電壓信號VS3 ；
[0013]所述濃度比較電路與單片機(jī)主控系統(tǒng)的P1.1 口和P1.2 口連接，包括LM324集成運(yùn)放芯片A9、LM324集成運(yùn)放芯片A10、滑動變阻器RE、穩(wěn)壓二極管D4、穩(wěn)壓二極管D5，所述濃度計算電路的模擬電壓信號VS3通過電阻R27接到LM324芯片A9的反相輸入端引腳2，正相輸入端引腳3通過電阻R25，R26和R28接地，輸出端引腳1通過電阻R31和穩(wěn)壓二極管D4接地，將數(shù)字電壓信號VS4輸入單片機(jī)P1.1 口 ；所述濃度計算電路的電壓信號VS3通過電阻R29接到第二片LM324芯片A10的引腳2，引腳3通過電阻R26和R30接地，輸出端引腳1通過電阻R32和穩(wěn)壓二極管D5接地，將數(shù)字電壓信號VS5輸入單片機(jī)P1.2 口，所述的濃度比較電路中的LM324芯片的電源端引腳4接上5V電壓源，引腳11接地，該電路中的滑動變阻器RE即為濃度設(shè)置旋鈕。
[0014]其中，所述的報警裝置包括蜂鳴器報警電路和指示燈報警電路，其中，蜂鳴器報警電路與單片機(jī)主控系統(tǒng)的P1.3 口連接，指示燈報警電路與單片機(jī)主控系統(tǒng)的P1.4 口連接；
[0015]所述蜂鳴器報警電路中，采用的是有源蜂鳴器E1，蜂鳴器的正極通過電阻R34接上電源，負(fù)極接上三極管Q2的集電結(jié)c引腳，三極管Q2的基極b引腳通過電阻R33接上單片機(jī)的P1.3 口，發(fā)射結(jié)e引腳接地，電阻R34起到限流作用來保護(hù)蜂鳴器E1，其中，開關(guān)S2為蜂鳴器的開關(guān)；
[0016]所述指示燈報警電路的紅色LED燈D6的陰極連接三極管Q3的集電極c引腳，陽極通過電阻R36接上電源，三極管Q3的b引腳通過電阻R35接上單片機(jī)的P1.4 口，e引腳接地，電阻R36起到限流作用來保護(hù)紅色LED燈D6。
[0017]一種具有所述的監(jiān)測茶水濃度的裝置的茶杯，包括由不透光的杯身和杯蓋構(gòu)成的杯體，所述杯身內(nèi)部設(shè)置有可透光的內(nèi)膽，所述紫色LED燈D1設(shè)置于內(nèi)膽的外壁，在與所述紫色LED燈D1相對的一側(cè)設(shè)置有光電二極管；
[0018]所述內(nèi)膽的開口處可拆卸的設(shè)置有茶隔，內(nèi)膽的下方設(shè)置有所述監(jiān)測茶水濃度的裝置，所述紫色LED燈D1、光電二極管分別與所述監(jiān)測茶水濃度的裝置連接。
[0019]進(jìn)一步的，所述杯身設(shè)置有分別與所述監(jiān)測茶水濃度的裝置連接的系統(tǒng)總開關(guān)、復(fù)位按鈕、濃度設(shè)置旋鈕、蜂鳴器、用于關(guān)閉蜂鳴器工作的撥碼開關(guān)、紅色LED指示燈。
[0020]進(jìn)一步的，所述杯身還設(shè)置有導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽位于系統(tǒng)總開關(guān)、復(fù)位按鈕、濃度設(shè)置旋鈕、蜂鳴器、撥碼開關(guān)、紅色LED指示燈的上方。
[0021]作為優(yōu)選的，所述光電二極管的數(shù)量為兩個，兩個光電二極管分別設(shè)置于紫色LED燈D1的斜上方和斜下方。
[0022]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的單片機(jī)主控系統(tǒng)主要是由一片AT89C51單片機(jī)以及若干外圍電路組成，用于控制光發(fā)射裝置、光檢測裝置、報警裝置協(xié)調(diào)工作，光發(fā)射裝置發(fā)出的光線穿過茶水之后被光檢測裝置接收，并將接收信號輸送給單片機(jī)主控系統(tǒng)進(jìn)行分析，當(dāng)光檢測裝置檢測到茶水濃度達(dá)到用戶設(shè)置的濃度時，所述報警裝置就會報警以提醒用戶及時飲用茶水，給用戶帶來極大的方便；具有所述的監(jiān)測茶水濃度的裝置的茶杯結(jié)構(gòu)簡單、使用攜帶方便，實(shí)用性強(qiáng)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的具有監(jiān)測茶水濃度裝置的茶杯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的監(jiān)測茶水濃度裝置的電路原理圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的光發(fā)射裝置的電路原理圖。
[0026]圖4為本發(fā)明的光檢測裝置的電路原理圖。
[0027]圖5為本發(fā)明的報警裝置的電路原理圖。
[0028]圖6為應(yīng)用監(jiān)測茶水濃度的裝置進(jìn)行茶水濃度監(jiān)測的工作流程圖。
[0029]圖中:1-單片機(jī)主控系統(tǒng)；2-光發(fā)射裝置；3-光檢測裝置；31-光探測電路；32-濃度計算電路；33_濃度比較電路；4_報警裝置；41_蜂鳴器報警電路；42_指示燈報警電路；5-杯體；51_杯身；52_杯蓋；6_內(nèi)膽；7_紫色LED燈；8_光電二極管；9_監(jiān)測茶水濃度的裝置；10-系統(tǒng)總開關(guān)；11_復(fù)位按鈕；12-濃度設(shè)置旋鈕；13-蜂鳴器；14-撥碼開關(guān)；15-紅色LED指示燈；16_導(dǎo)流槽。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0031]實(shí)施例1。
[0032]如圖2所示，本發(fā)明的監(jiān)測茶水濃度的裝置包括單片機(jī)主控系統(tǒng)1、光發(fā)射裝置2、光檢測裝置3、報警裝置4，所述光發(fā)射裝置2、光檢測裝置3、報警裝置4分別與單片機(jī)主控系統(tǒng)1連接。
[0033]所述單片機(jī)主控系統(tǒng)1由一片AT89C51單片機(jī)以及若干外圍電路組成，包括復(fù)位電路和晶振電路，所述復(fù)位電路連接單片機(jī)的RST引腳，晶振電路連接單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳，單片機(jī)主控系統(tǒng)1控制這三個裝置協(xié)調(diào)工作。
[0034]如圖3所示，所述光發(fā)射裝置2包括紫色LED燈D1、NPN三極管、限流電阻，所述的光發(fā)射裝置2與單片機(jī)主控系統(tǒng)1的P1.0 口連接，由單片機(jī)主控系統(tǒng)1控制光發(fā)射裝置2的紫色LED燈D1發(fā)光，其中紫色LED燈D1的陰極連接NPN三極管Q1的集電結(jié)c引腳，陽極通過電阻R2接上電源，三極管Q1的基極b引腳通過電阻R1接單片機(jī)主控系統(tǒng)1的P1.0口，發(fā)射結(jié)e引腳接地，電阻R2起到限流作用來保護(hù)紫色LED燈D1。
[0035]本發(fā)明采用的是紫色LED燈，是因?yàn)樽瞎獾牟ㄩL較短，其穿透性較弱，所以茶水的濃度對光強(qiáng)影響較大，而且LED燈所發(fā)出的熒光的發(fā)散角較大，適合本發(fā)明的雙光路設(shè)計。由于單片機(jī)的準(zhǔn)雙向口驅(qū)動能力較弱，本發(fā)明采用NPN三極管來提高其驅(qū)動能力，限流電阻R2是起到保護(hù)LED的作用，當(dāng)啟動系統(tǒng)的總開關(guān)后，單片機(jī)就會給P1.0 口一個高電平，驅(qū)動紫色LED發(fā)出定強(qiáng)度的紫色熒光。
[0036]如圖4所示，所述的光檢測裝置3包括光探測電路31、濃度計算電路32、濃度比較電路33，其中濃度比較電路33與單片機(jī)的PL 1 口和P1.2 口連接；該裝置用于接受來自光發(fā)射裝置的光，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號并對其進(jìn)行處理。
[0037]所述光探測電路31的數(shù)量為兩個，包括光電二極管D2、光電二極管D3、LF356集成運(yùn)放芯片，其中，第一片LF356芯片A1的反相輸入端引腳2通過電阻R3和電容C1并聯(lián)接地，正相輸入端引腳3連接光電二極管D2的陰極接地，輸出端引腳6通過電阻R5接入第二片LF356芯片A2的引腳2，LF356芯片A2的引腳3接地，輸出端引腳6反饋回第一片LF356芯片A1的引腳3，其反饋回路為電阻R4和電容C2并聯(lián)，輸出端引腳6通過電阻R7接上第三片LF356芯片A3的引腳2，LF356芯片A3的引腳3通過電阻R9接地，其輸出端引腳6通過電阻R8反饋回引腳2，輸出端通過電容C4輸出模擬電壓信號VS1 ；
[0038]本發(fā)明采用LF356芯片，是由于LF356具有高輸入阻抗和低輸入噪聲電流，可以更好地放大光電二極管的輸出電流。以第一個電路為例，電阻R3是為了去除因電阻R4過大造成的直流誤差，電容C1是為了去除電阻R2的噪聲，LF356芯片A2與電阻R5、R6和電容C3構(gòu)成內(nèi)反饋電路，其中R5、R6和C3控制A2增益響應(yīng)特性。為了降低噪聲頻帶，可以讓R6的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R5的阻值。電阻R4為反饋電阻，將光電二極管的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓信號，C2用于去除R3的噪聲，第三片LF356芯片組成反相比例放大器，可以將輸出的電壓信號轉(zhuǎn)為正值，并適當(dāng)?shù)姆糯箅妷?，其放大倍?shù)可由相應(yīng)的電阻阻值決定，其輸出端加上電容C4可消除直流電信號對下一級電路的影響。本發(fā)明使用了兩個光探測電路31，用于同時接受光發(fā)射裝置發(fā)出的光。
[0039]所述濃度計算電路32由LM324集成運(yùn)放芯片A7、LM324集成運(yùn)放芯片A8和相應(yīng)的電阻、電容組成，所述光探測裝置的兩個模擬電壓信號VS1和VS2各自通過電阻R17和R19接上LM324芯片A7的正相輸入端引腳3，LM324集成運(yùn)放芯片A7的反相輸入端引腳2通過電阻R20接地，輸出端引腳1通過電容C9接上第二片LM324集成運(yùn)放芯片A8的引腳3，同時通過反饋電阻R18接回A7的引腳3 ;LM324集成運(yùn)放芯片A8的輸出端引腳1通過反饋電阻R22接回引腳2，組成電壓跟隨器，輸出端引腳1通過電阻R23和R24接地，以兩個電阻R23和R24的中間作為電壓輸出端，通過電容C10輸出模擬電壓信號VS3 ；
[0040]該電路的第一部分為同相加法運(yùn)算電路，目的是將來自光探測裝置的兩個電壓信號進(jìn)行相加，為了使加數(shù)的系數(shù)為一，可讓電阻R17、R18和R19的阻值相等，同時為了保證輸入級的對稱性，可讓R20的阻值等于R17，R18和R19三者并聯(lián)的阻值，為了使同相加法電路的直流信號不影響下一級電路，可在輸出端加上電容C9。該電路的第二部分為電壓跟隨器，其目的是提高同相加法電路的帶負(fù)載能力，為了使電壓跟隨器的直流信號不影響下一級電路，可在輸出端加上電容C10。電壓跟隨器的輸出端串聯(lián)兩個阻值相同的電阻R23和R24接地，將兩個電阻中間的電壓作為輸出電壓，通過電阻分壓即可對同相加法運(yùn)算電路的輸出電壓進(jìn)行求平均值的運(yùn)算，經(jīng)過濃度計算電路32的處理后得出的電壓信號更能反映茶水的濃度。
[0041]所述濃度比較電路33與單片機(jī)主控系統(tǒng)1的P1.1 口和P1.2 口連接，包括LM324集成運(yùn)放芯片A9、LM324集成運(yùn)放芯片A10、滑動變阻器RE、穩(wěn)壓二極管D4、穩(wěn)壓二極管D5，所述濃度計算電路的模擬電壓信號VS3通過電阻R27接到LM324芯片A9的反相輸入端引腳2，正相輸入端引腳3通過電阻R25，R26和R28接地，輸出端引腳1通過電阻R31和穩(wěn)壓二極管D4接地，將數(shù)字電壓信號VS4輸入單片機(jī)PL 1 口 ；所述濃度計算電路32的電壓信號VS3通過電阻R29接到第二片LM324芯片A10的引腳2，引腳3通過電阻R26和R30接地，輸出端引腳1通過電阻R32和穩(wěn)壓二極管D5接地，將數(shù)字電壓信號VS5輸入單片機(jī)P1.2 口，所述的濃度比較電路33中的LM324芯片的電源端引腳4接上5V電壓源，引腳11接地，該電路中的滑動變阻器RE即為濃度設(shè)置旋鈕；
[0042]由LM324芯片構(gòu)成單限比較器，比較器的基準(zhǔn)電壓來源于5V的電壓源的分壓，其中電阻R25的阻值約為電阻R26阻值的十倍，保證R25下端的電壓為上端電壓的0.9倍，利用R25上端的電壓和下端的電壓分別作為兩個電壓比較器的基準(zhǔn)電壓，其中滑動變阻器RE可以改變電阻兩端電壓的大小，對應(yīng)于濃度設(shè)置旋鈕。當(dāng)濃度計算電路的輸出電壓大于用戶所設(shè)置的電壓時，即茶水的濃度尚未達(dá)到用戶設(shè)置的濃度，電壓比較器A9和A10同時輸出低電平0V送至單片機(jī)PL 1 口和P1.2 口進(jìn)行處理；當(dāng)濃度計算電路的輸出電壓為用戶所設(shè)置的電壓時，即茶水的濃度達(dá)到用戶設(shè)置的濃度，電壓比較器A9輸出高電平5V送至單片機(jī)P1.1 口進(jìn)行處理，電壓比較器A10輸出低電平0V送至單片機(jī)P1.2 口進(jìn)行處理；當(dāng)濃度計算電路的輸出電壓為用戶所設(shè)置的電壓的0.9倍時，即茶水的濃度超出用戶設(shè)置的濃度的1.1倍時，電壓比較器A9和A10同時輸出高電平5V送至單片機(jī)PL 1 口和P1.2 口進(jìn)行處理。其中，穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓參數(shù)為5V，可讓比較器的輸出電壓穩(wěn)定在0V或5V，便于單片機(jī)對其進(jìn)行處理。
[0043]如圖5所示，所述的報警裝置4包括蜂鳴器報警電路41和指示燈報警電路42，其中，蜂鳴器報警電路41與單片機(jī)主控系統(tǒng)1的P1.3 口連接，指示燈報警電路42與單片機(jī)主控系統(tǒng)1的P1.4 口連接；
[0044]所述蜂鳴器報警電路41中，采用的是有源蜂鳴器E1，蜂鳴器E1的正極通過電阻R34接上電源，負(fù)極接上三極管Q2的集電結(jié)c引腳，三極管Q2的基極b引腳通過電阻R33接上單片機(jī)的P1.3 口，發(fā)射結(jié)e引腳接地，電阻R34起到限流作用來保護(hù)蜂鳴器E1，其中，開關(guān)S2為蜂鳴器E1的開關(guān)；蜂鳴器報警電路41由單片機(jī)主控系統(tǒng)1的P1.3 口控制，當(dāng)P1.3 口輸出高電平且開關(guān)S2閉合時，蜂鳴器報警電路41則處于報警狀態(tài)。在開關(guān)S2閉合的情況下，當(dāng)茶水的濃度低于用戶所設(shè)置的濃度時，單片機(jī)主控系統(tǒng)1控制蜂鳴器E1不發(fā)聲，當(dāng)茶水的濃度達(dá)到用戶所設(shè)置的濃度時，單片機(jī)主控系統(tǒng)1控制蜂鳴器E1每秒響一次，當(dāng)茶水的濃度超出用戶所設(shè)置的濃度的1.1倍時，單片機(jī)主控系統(tǒng)1控制蜂鳴器E1每秒響三次，可以及時地反饋用戶茶水濃度的信息。
[0045]所述指示燈報警電路42的紅色LED燈D6的陰極連接三極管Q3的集電極c引腳，陽極通過電阻R36接上電源，三極管Q3的b引腳通過電阻R35接上單片機(jī)的P1.4 口，e引腳接地，電阻R36起到限流作用來保護(hù)紅色LED燈D6 ;當(dāng)P1.4 口輸出高電平，指示燈報警電路42則處于報警狀態(tài)，該指示燈報警電路42NPN三極管同樣是提高單片機(jī)端口的驅(qū)動能力。當(dāng)茶水的濃度低于用戶所設(shè)置的濃度時，單片機(jī)主控系統(tǒng)1控制紅色LED不發(fā)光，當(dāng)茶水的濃度達(dá)到用戶所設(shè)置的濃度時，單片機(jī)主控系統(tǒng)1控制紅色LED每秒發(fā)光一次，當(dāng)茶水的濃度超出用戶所設(shè)置的濃度的1.1倍時，單片機(jī)主控系統(tǒng)1控制LED燈一直發(fā)光，可以及時地反饋用戶茶水濃度的信息。
[0046]如圖6所示，應(yīng)用本發(fā)明的監(jiān)測茶水濃度的裝置9進(jìn)行茶水濃度監(jiān)測的工作流程為:首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，接著單片機(jī)主控系統(tǒng)1控制LED燈D1發(fā)出紫色熒光，然后單片機(jī)主控系統(tǒng)1接收由光檢測裝置3轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓信號并進(jìn)行判斷，判斷電壓指示當(dāng)前濃度是否小于設(shè)定濃度，若是，則單片機(jī)主控系統(tǒng)1控制指示燈不亮，蜂鳴器E1不響，接著進(jìn)入重置系統(tǒng)。若否，則繼續(xù)判斷電壓指示當(dāng)前濃度是否大于設(shè)定濃度的1.1倍，若否，則單片機(jī)主控系統(tǒng)1控制指示燈每秒亮一次，控制蜂鳴器E1每秒響一次，接著進(jìn)入重置系統(tǒng)。若是，則單片機(jī)主控系統(tǒng)1控制指示燈一直亮，蜂鳴器E1每秒響三次，接著進(jìn)入重置系統(tǒng)。判斷三種狀態(tài)后，最后進(jìn)行重置系統(tǒng)判斷，若重置系統(tǒng)，則返回系統(tǒng)初始化，重復(fù)上述步驟；若不需要重置系統(tǒng)，則返回到單片機(jī)接收由光檢測裝置轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓信號這一步驟。
[0047]本發(fā)明的光發(fā)射裝置2采用的是紫色LED燈，由于紫色LED發(fā)出的光是熒光，其發(fā)散角較大，可以擴(kuò)大所檢測的茶水范圍從而提高精度，同時由于紫光的波長較短，其穿透性較弱，所以茶水的濃度對紫光的光強(qiáng)影響較大。LED發(fā)出的一定強(qiáng)度的紫色熒光透射過茶水后到達(dá)光電二極管，光電二極管將把不同強(qiáng)度的光通過前置放大電路轉(zhuǎn)換為不同強(qiáng)度的電壓信號，轉(zhuǎn)換后的模擬電壓信號經(jīng)過處理后傳入電壓比較器，經(jīng)電壓比較器轉(zhuǎn)換的數(shù)字電壓信號送至單片機(jī)主控系統(tǒng)1進(jìn)行處理，當(dāng)兩個比較器同時傳送低電平0V電壓信號至單片機(jī)端口，即茶水濃度小于用戶所設(shè)置的濃度時，單片機(jī)主控系統(tǒng)1不向報警裝置4發(fā)送相應(yīng)的觸發(fā)信號，使其不報警；當(dāng)其中一個比較器傳送低電平0V電壓信號，另一個比較器傳送高電平5V電壓信號至單片機(jī)端口，即茶水濃度達(dá)到用戶所設(shè)置的濃度時，單片機(jī)主控系統(tǒng)1就會驅(qū)動報警裝置4報警；當(dāng)兩個比較器同時傳送高電平5V電壓信號至單片機(jī)端口即茶水濃度超出用戶所設(shè)置濃度的1.1倍時，單片機(jī)主控系統(tǒng)1就會驅(qū)動報警裝置4報警。本發(fā)明的接收端采用的是雙光路設(shè)計，接收端同時使用兩個光電二極管，處于茶杯內(nèi)膽6的上下端，用于同時接收紫色LED發(fā)出的光，轉(zhuǎn)換后的兩個模擬電壓信號通過再經(jīng)過求和并取平均值的運(yùn)算后再傳至電壓比較器，采用雙光路設(shè)計同單光路比較有明顯的好處，因?yàn)檫@樣解決了由于茶水濃度局部不均勻而導(dǎo)致所測茶水濃度不準(zhǔn)確的問題。本發(fā)明中的報警裝置4包括蜂鳴器報警電路41和指示燈報警電路42，在不同的茶水濃度的情況下，將會有不同的報警狀態(tài)，可以及時反饋用戶茶水濃度的信息，同時如果用戶處于安靜場所，不想有噪聲干擾，可以選擇關(guān)閉蜂鳴器E1，這種措施顯得非常人性化。
[0048]實(shí)施例2。
[0049]如圖1所示，一種具有所述的監(jiān)測茶水濃度的裝置9的茶杯，包括由不透光的杯身51和杯蓋52構(gòu)成的杯體5，所述杯身51內(nèi)部設(shè)置有可透光的內(nèi)膽6，所述紫色LED燈7D1設(shè)置于內(nèi)膽6的外壁，在與所述紫色LED燈7D1相對的一側(cè)設(shè)置有光電二極管8 ；
[0050]所述內(nèi)膽6的開口處可拆卸的設(shè)置有茶隔，內(nèi)膽6的下方設(shè)置有所述監(jiān)測茶水濃度的裝置9，所述紫色LED燈7D1、光電二極管8分別與所述監(jiān)測茶水濃度的裝置9連接。
[0051]進(jìn)一步的，所述杯身51設(shè)置有分別與所述監(jiān)測茶水濃度的裝置9連接的系統(tǒng)總開關(guān)10、復(fù)位按鈕11、濃度設(shè)置旋鈕12、蜂鳴器13、用于關(guān)閉蜂鳴器13工作的撥碼開關(guān)14、紅色LED指示燈15。
[0052]進(jìn)一步的，所述杯身51還設(shè)置有導(dǎo)流槽16，所述導(dǎo)流槽16位于系統(tǒng)總開關(guān)10、復(fù)位按鈕11、濃度設(shè)置旋鈕12、蜂鳴器13、撥碼開關(guān)14、紅色LED指示燈15的上方。
[0053]作為優(yōu)選的，所述光電二極管8的數(shù)量為兩個，兩個光電二極管8分別設(shè)置于紫色LED燈7D1的斜上方和斜下方。
[0054]本實(shí)施例的茶杯的杯身51、杯蓋52外殼由不透明材料構(gòu)成，可以避免外界的光線影響光電二極管8的對光接收，茶杯的內(nèi)膽6由透明的玻璃構(gòu)成，可以讓內(nèi)部的紫色LED的光線自由通過，內(nèi)膽6和外殼之間為密閉空間，以實(shí)現(xiàn)保溫功能，紫色LED處于茶杯內(nèi)膽6外部的中央，貼緊內(nèi)膽6外側(cè)，兩個光電二極管8分處茶杯內(nèi)膽6外部的上下方，貼緊內(nèi)膽6外側(cè)。內(nèi)膽6的下方為電路板，用于內(nèi)部電路的連接。茶杯的杯身51的下方為導(dǎo)流槽16，導(dǎo)流槽16是杯身51外殼上的一條內(nèi)陷凹槽，從杯口流下的茶水將流入內(nèi)陷導(dǎo)流槽16并被引流而避免沾濕導(dǎo)流槽16下方的電子元件。
[0055]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的部分實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種監(jiān)測茶水濃度的裝置，其特征在于:包括單片機(jī)主控系統(tǒng)、光發(fā)射裝置、光檢測裝置、報警裝置，所述光發(fā)射裝置、光檢測裝置、報警裝置分別與單片機(jī)主控系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種監(jiān)測茶水濃度的裝置，其特征在于:所述的光發(fā)射裝置與單片機(jī)主控系統(tǒng)的Pl.0 口連接，由單片機(jī)主控系統(tǒng)控制紫色LED燈Dl的發(fā)光，其中LED燈Dl的陰極連接NPN三極管Ql的集電結(jié)c引腳，陽極通過電阻R2接上電源，三極管Ql的基極b引腳通過電阻Rl接單片機(jī)主控系統(tǒng)的Pl.0 口，發(fā)射結(jié)e引腳接地，電阻R2起到限流作用來保護(hù)紫色LED燈Dl。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種監(jiān)測茶水濃度的裝置，其特征在于:所述的光檢測裝置包括光探測電路、濃度計算電路、濃度比較電路，其中濃度比較電路與單片機(jī)的Pl.1 口和Pl.2口連接； 所述光探測電路的數(shù)量為兩個，包括光電二極管D2、光電二極管D3、LF356集成運(yùn)放芯片，其中，第一片LF356芯片Al的反相輸入端引腳2通過電阻R3和電容Cl并聯(lián)接地，正相輸入端引腳3連接光電二極管D2的陰極接地，輸出端引腳6通過電阻R5接入第二片LF356芯片A2的引腳2，LF356芯片A2的引腳3接地，輸出端引腳6反饋回第一片LF356芯片Al的引腳3，其反饋回路為電阻R4和電容C2并聯(lián)，輸出端引腳6通過電阻R7接上第三片LF356芯片A3的引腳2，LF356芯片A3的引腳3通過電阻R9接地，其輸出端引腳6通過電阻R8反饋回引腳2，輸出端通過電容C4輸出模擬電壓信號VSl ； 所述濃度計算電路，由LM324集成運(yùn)放芯片A7、LM324集成運(yùn)放芯片A8和相應(yīng)的電阻、電容組成，所述光探測裝置的兩個模擬電壓信號VSl和VS2各自通過電阻R17和R19接上LM324芯片A7的正相輸入端引腳3，LM324集成運(yùn)放芯片A7的反相輸入端引腳2通過電阻R20接地，輸出端引腳I通過電容C9接上第二片LM324集成運(yùn)放芯片A8的引腳3，同時通過反饋電阻R18接回A7的引腳3 ;LM324集成運(yùn)放芯片A8的輸出端引腳I通過反饋電阻R22接回引腳2，組成電壓跟隨器，輸出端引腳I通過電阻R23和R24接地，以兩個電阻R23和R24的中間作為電壓輸出端，通過電容ClO輸出模擬電壓信號VS3 ； 所述濃度比較電路與單片機(jī)主控系統(tǒng)I的Pl.1 口和Pl.2 口連接，包括LM324集成運(yùn)放芯片A9、LM324集成運(yùn)放芯片A10、滑動變阻器RE、穩(wěn)壓二極管D4、穩(wěn)壓二極管D5，所述濃度計算電路的模擬電壓信號VS3通過電阻R27接到LM324芯片A9的反相輸入端引腳2，正相輸入端引腳3通過電阻R25，R26和R28接地，輸出端引腳I通過電阻R31和穩(wěn)壓二極管D4接地，將數(shù)字電壓信號VS4輸入單片機(jī)Pl.1 口 ；所述濃度計算電路的電壓信號VS3通過電阻R29接到第二片LM324芯片AlO的引腳2，引腳3通過電阻R26和R30接地，輸出端引腳I通過電阻R32和穩(wěn)壓二極管D5接地，將數(shù)字電壓信號VS5輸入單片機(jī)Pl.2 口，所述的濃度比較電路中的LM324芯片的電源端引腳4接上5V電壓源，引腳11接地，該電路中的滑動變阻器RE即為濃度設(shè)置旋鈕。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種監(jiān)測茶水濃度的裝置，其特征在于:所述的報警裝置包括蜂鳴器報警電路和指示燈報警電路，其中，蜂鳴器報警電路與單片機(jī)主控系統(tǒng)的Pl.3 口連接，指示燈報警電路與單片機(jī)主控系統(tǒng)的Pl.4 口連接； 所述蜂鳴器報警電路中，采用的是有源蜂鳴器E1，蜂鳴器的正極通過電阻R34接上電源，負(fù)極接上三極管Q2的集電結(jié)c引腳，三極管Q2的基極b引腳通過電阻R33接上單片機(jī)的Pl.3 口，發(fā)射結(jié)e引腳接地，電阻R34起到限流作用來保護(hù)蜂鳴器El，其中，開關(guān)S2為蜂鳴器的開關(guān)； 所述指示燈報警電路的紅色LED燈D6的陰極連接三極管Q3的集電極c引腳，陽極通過電阻R36接上電源，三極管Q3的b引腳通過電阻R35接上單片機(jī)的Pl.4 口，e引腳接地，電阻R36起到限流作用來保護(hù)紅色LED燈D6。
5.一種具有權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的監(jiān)測茶水濃度的裝置的茶杯，其特征在于:包括由不透光的杯身和杯蓋構(gòu)成的杯體，所述杯身內(nèi)部設(shè)置有可透光的內(nèi)膽，所述紫色LED燈Dl設(shè)置于內(nèi)膽的外壁，在與所述紫色LED燈Dl相對的一側(cè)設(shè)置有光電二極管； 所述內(nèi)膽的開口處可拆卸的設(shè)置有茶隔，內(nèi)膽的下方設(shè)置有所述監(jiān)測茶水濃度的裝置，所述紫色LED燈D1、光電二極管分別與所述監(jiān)測茶水濃度的裝置連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有監(jiān)測茶水濃度的裝置的茶杯，其特征在于:所述杯身設(shè)置有分別與所述監(jiān)測茶水濃度的裝置連接的系統(tǒng)總開關(guān)、復(fù)位按鈕、濃度設(shè)置旋鈕、蜂鳴器、用于關(guān)閉蜂鳴器工作的撥碼開關(guān)、紅色LED指示燈。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有監(jiān)測茶水濃度的裝置的茶杯，其特征在于:所述杯身還設(shè)置有導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽位于系統(tǒng)總開關(guān)、復(fù)位按鈕、濃度設(shè)置旋鈕、蜂鳴器、撥碼開關(guān)、紅色LED指示燈的上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有監(jiān)測茶水濃度的裝置的茶杯，其特征在于:所述光電二極管的數(shù)量為兩個，兩個光電二極管分別設(shè)置于紫色LED燈Dl的斜上方和斜下方。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有監(jiān)測茶水濃度的裝置的茶杯，其特征在于:所述茶隔的底部設(shè)置有濾網(wǎng)。
【文檔編號】A47G19/22GK104297168SQ201410532410
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】崔虎, 陳粵俊, 鄺知研, 何殷健 申請人:華南師范大學(xué)