CN105125411A - 一种配有智能奶勺的智能奶瓶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配有智能奶勺的智能奶瓶，包括分别安装有蓝牙模块的智能奶勺和智能奶瓶；所述智能奶勺勺体底部安装有奶粉称重模块，在勺柄上安装有显示与语音模块、以及微处理器和电源模块；所述智能奶瓶内底部上设置有记录模块，瓶体上安装有设置模块、显示模块、微处理器和电源模块，所述记录模块用于记录一段时间内婴儿的饮奶量，所述设置模块用于设置***参考浓度值；所述显示模块采用将LED灯嵌入到奶瓶的刻度线内，实现对应加水量的显示。本发明功能强大，使用方便，能够为婴儿提供一个安全，可靠的饮奶环境，并实现对婴儿奶粉摄入量的精确控制。

Description

一种配有智能奶勺的智能奶瓶

技术领域

本发明涉及一种婴儿饮奶装置，特别是一种能够实现测温、控温，奶质检测，语音提示，防止误食和实时监控奶粉量水量功能的智能奶瓶。

背景技术

目前市场上现有的婴儿奶瓶在结构和功能上都很简单，冲奶过程主要是通过人工观察和主观判断来估计加入的奶粉量和水量，这会导致一系列问题，由于人的主观估计肯定会存在一定的误差，婴儿每天饮奶的浓度会发生变化，这关乎到婴儿的营养均衡问题。另外，由于婴儿年龄的不同或某段时间饮奶量的规律不同，每次饮奶的量也应该有一个合理的范围，盲目的估计可能会导致婴儿营养过剩或者营养不良，同时婴儿饮奶后剩余的奶放在奶瓶里，也会导致奶质变差、营养流失，不利于婴儿的成长发育。

此外，目前主导国内外婴儿奶瓶市场的主要为传统的玻璃奶瓶和塑料奶瓶，这两种类型都是通过人工加水，控温以及对奶质的主观判断来实现对婴儿的喂养，这类奶瓶具有成本低，使用方便等优点。但是，在很多情况下，由于人对奶质和奶温的主观判断并不是那么的准确，小小的误差都很有可能会对婴儿造成伤害，因此具有一定的缺陷。而近些年，随着智能技术的发展，一些厂家也开始着手开发智能奶瓶，功能主要集中在测温与信息采集这一块，虽然能够为婴儿的科学喂养提供参考信息，但功能过于单一，操作复杂，实用性也不是很强。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种配有智能奶勺的智能奶瓶，该智能奶瓶能够自动监控婴儿的饮奶量，同时对舀取的奶粉重量进行控制；并且能够对奶瓶内的奶温和奶质进行实时的监测，并将采集到的信息通过无线传输进行反馈，当检测到奶温过高或奶质异常时发出警报，并通过控温装置来实现对奶温的控制以及通过对奶瓶口的控制防止婴儿误食。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种配有智能奶勺的智能奶瓶，包括分别安装有蓝牙模块的智能奶勺和智能奶瓶；所述智能奶勺勺体底部安装有奶粉称重模块，在勺柄上安装有显示与语音模块、以及微处理器和电源模块；所述智能奶瓶内底部上设置有记录模块，瓶体上安装有设置模块、显示模块、微处理器和电源模块，所述记录模块用于记录一段时间内婴儿的饮奶量，所述设置模块用于设置***参考浓度值；所述显示模块采用将LED灯嵌入到奶瓶的刻度线内，实现对应加水量的显示；

在使用时，通过记录模块记录的一段时间内婴儿的饮奶量来计算本次婴儿的饮奶量，同时，用户根据各种奶粉所标注的参考浓度值在设置模块上进行***浓度设置，智能奶瓶上的微处理器根据所计算的饮奶量和设定的浓度值进行计算，得到应该加入的奶粉重量，并将计算结果通过蓝牙模块发送给智能奶勺；智能奶勺上的奶粉称重模块会根据接收到的数据进行奶粉重量控制，并通过显示模块对奶粉重量进行显示，当舀取的奶粉重量达到预设值时，智能奶勺会通过语音模块提示用户。

进一步，所述智能奶瓶内的记录模块采用光学液位传感器，在奶瓶的内瓶底位置安装一个近红外发光二极管和一个光敏接收器，分别用透明的玻璃窗覆盖。

进一步，在勺柄上安装有显示与语音模块、以及微处理器和电源模块；显示与语音模块安装在勺柄上靠近勺体的一端，微处理器和电源模块安装在勺柄上的另一端。

进一步，所述奶粉称重模块中采用电阻应变式测微重量传感器。

进一步，所述智能奶瓶包括奶瓶主体和分离式底座，在底座上设置有金属接头，在奶瓶主体底部设置有插孔，插孔与金属接头相对应，奶瓶主体以可脱离的方式放置在底座上，用于盛装液体；

所述奶瓶主体还包括用于检测奶温的温度传感装置、用于检测奶质的pH传感装置、语音提示装置和半导体控温装置；温度传感装置和pH传感装置安装在奶瓶主体内部的瓶底，可以保证在液位很低的情况下正常测量；语音提示装置安装在奶瓶主体上，当其获取到传感装置采集的温度、pH信息后，先对其进行信号处理，然后通过A/D转化，将模拟信号变为数字信号发送到语音装置，语音芯片根据接受到的数字逻辑信号控制发声装置进行语音提示；半导体控温装置安装在奶瓶主体内部的瓶底，当奶瓶主体放置在底座上时，半导体控温装置能够与底座上的金属接头相连接，从而通电以后能够实现对瓶内液体温度的控制。

进一步，还包括远程监控装置；所述远程监控装置包括设置在奶瓶主体上的无线通信模块和个人随身携带的移动终端；无线通信模块将奶瓶内液体的温度数据和pH值数据发送到个人的移动终端，从而实现远程监控。

进一步，所述无线通信模块采用4G传输模块。

进一步，所述智能奶瓶还包括防误食自锁瓶盖装置，该装置在奶瓶主体瓶口的中间部位设置有一个可以伸缩的弹簧卡条，其内部接有一个开关芯片与微处理器相连，外部是通过电子按钮控制；瓶盖中与卡条相对应的区域有一个凹槽，瓶盖的另一侧与瓶口转动连接，关闭瓶盖时，卡条感受到一定压力，收缩到瓶口内部，并与凹槽扣连接起来，开启瓶盖则是通过外部的电子按钮使卡条与凹槽脱离；当微处理器接收到温度、pH值数据时，将信号转换为数字信号并发送至开关芯片，开关芯片根据接收到的信号判断此时瓶内液体是否可以饮用，若不可饮用，与开关芯片相连的电子按钮会启动自锁装置，用户按下按钮时瓶盖不会打开，而当温度和pH值正常时，自锁装置就会自动解除，按钮恢复正常工作。

进一步，所述半导体控温装置包括设置在瓶内底部的一个由N型半导体材料和P型半导体材料连结成的电偶、一个与底座金属接头相对应金属电极，电偶与奶瓶内的液体安全接触；当奶瓶主体放置在底座上时，底座进行供电，所述底座供电由两个不同的电路构成的，分别能够产生不同极性的电流来实现制冷或制热，当电流由N型元件流入，P型元件的接头吸收热量成为冷端；由P型元件流入，N型元件的接头释放热量，成为热端；吸热和放热的大小通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定。

本发明的有益效果在于：本发明功能强大，使用方便，能够为婴儿提供一个安全，可靠的饮奶环境，并实现对婴儿奶粉摄入量的精确控制。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的模块示意图；

图2为智能奶勺的结构示意图；

图3为智能奶瓶内的记录模块示意图；

图4为带底座的智能奶瓶示意图；

图5为并联热电偶测温电路示意图；

图6为远程监控示意图；

图7为智能奶瓶控温流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

图1为本发明的模块示意图，如图所示，本发明所述的配有智能奶勺的智能奶瓶，包括分别安装有蓝牙模块的智能奶勺和智能奶瓶；所述智能奶勺勺体底部安装有奶粉称重模块，在勺柄上安装有显示与语音模块、以及微处理器和电源模块；所述智能奶瓶内底部上设置有记录模块，瓶体上安装有设置模块、显示模块、微处理器和电源模块，所述记录模块用于记录一段时间内婴儿的饮奶量，所述设置模块用于设置***参考浓度值；所述显示模块采用将LED灯嵌入到奶瓶的刻度线内，实现对应加水量的显示；

在使用时，通过记录模块记录的一段时间内婴儿的饮奶量来计算本次婴儿的饮奶量(例如，取前十次饮奶量的平均值作为下一次婴儿的饮奶量)，同时，用户根据各种奶粉所标注的参考浓度值在设置模块上进行***浓度设置，智能奶瓶上的微处理器根据所计算的饮奶量和设定的浓度值进行计算，得到应该加入的奶粉重量，并将计算结果通过蓝牙模块发送给智能奶勺；智能奶勺上的奶粉称重模块会根据接收到的数据进行奶粉重量控制，并通过显示模块对奶粉重量进行显示，当舀取的奶粉重量达到预设值时，智能奶勺会通过语音模块提示用户。

图2为智能奶勺的结构示意图，如图所示，在勺柄上安装有显示与语音模块、以及微处理器和电源模块；显示与语音模块安装在勺柄上靠近勺体的一端，微处理器和电源模块安装在勺柄上的另一端。在本实施例中，奶粉称重模块中采用电阻应变式测微重量传感器。在本实施例中，勺柄上的电源模块采用的是单节AAA型电池，即生活中常见的7号电池，该型号电池的体积较小，且容易替换，避免了用户在使用过程中所面临的换电池麻烦的问题。

图3为智能奶瓶内的记录模块示意图，记录模块主要是用来记录一段时间内婴儿的饮奶量，在本实施例中，该模块利用的是光学液位传感器，该传感器的结构以及工作原理是：在奶瓶的瓶底位置有一个近红外发光二极管和一个光敏接收器分别用透明的玻璃窗覆盖(防止传感器受潮损坏)。发光二极管所发出的光经过牛奶与空气的界面时会发生透射和反射，由于反射光的强度在传播过程中会减小，光敏接收器所探测到的光束强度是液位的函数。光学液位传感器具有结构简单、定位精度高，没有机械部件，不需调试，灵敏度高及耐腐蚀、耗电少、体积小等诸多优点，还具有耐高温、耐高压、耐强腐蚀，化学性质稳定，对被测介质影响小等特征。

考虑到婴儿饮奶的时间规律，液位测量***在智能奶瓶正常工作时，每隔5分钟会采集一次数据，当测得的液位在半个小时内不发生明显变化，则测得的数据为婴儿一次饮奶量，该数据会传输到奶瓶上的微处理器记录下来，而在下一次饮奶时，微处理器会根据此前测得的十次数据计算得到一个参考饮奶量结合预设浓度值计算出下次应加奶粉量，通过无线传输模块传给智能奶勺上的微处理器，在用户添加奶粉时通过奶勺上的LED显示器显示出来。

设置模块是用来设置***参考浓度值的，通过加减按钮来实现数字的变化，该浓度值会通过电路传送到微处理器作进一步处理。

本发明采用的显示模块是将LED灯嵌入到奶瓶的刻度线内，通过微处理器来控制。微处理器在接收到记录模块发送的饮奶量数据后，计算出下次的合理饮奶量，并通过奶粉与水掺和后的体积变化关系计算出应加的水量Mml，而奶瓶上刻度的最小分度值为Nml。故此时应是第M/N条刻度线亮(四舍五入)。另外根据预设的浓度值Wg/ml，微处理器计算出合理的奶粉加入量为(M*W)g并通过无线传输装置发送到智能奶勺上的微处理器。

图4为本实施例中带底座的智能奶瓶示意图，在奶瓶底部安装微处理器和控温装置，奶瓶的内表面嵌有温度传感器和PH传感器，能够实时的检测瓶内液体的温度和PH值信息，并将其传递到微处理器，微处理器对收集到的信息进行处理发送到语音提示装置，奶瓶底部的控温装置，奶瓶口附近的防误食装置以及移动客户端。当温度和奶质异常时，奶瓶首先会发出语音提示，防误食装置响应，电子瓶盖锁定，此后控温装置响应，通过降温或者升温使奶温达到标准值，电子瓶盖自锁打开。其中，整个***的供电分为两部分：一是为奶瓶内部的各类芯片，电子锁和语音提示装置提供微量电流，采用的是先进的锂电池，蓄电量大，体积小。二是为控温装置提供220V大功率电流，利用分离式底座与家庭电路连接完成的。

对于pH值检测传感装置：

检验奶质的一种较为直接可靠的方式是测其pH值，因为牛奶变质主要是由于细菌的滋生导致了其内部的糖类物质发生复杂化学反应转化为乳酸。通常情况下牛奶的pH值范围在6.4-6.8左右，呈弱酸性，而当pH值超过这个范围，则表明该牛奶已发生变质。

本实施例中采用的是基于CMOS工艺实现的pH值传感器集成芯片，主要由能感受H⁺浓度的微型敏感元器件和信号处理电路组成。芯片安装在奶瓶的底部，可以保证在液位很低的情况下正常测量，芯片中对H+敏感的电极是经过特殊工艺加工，能够在不妨碍正常使用的情况下与奶瓶内液体充分接触，当敏感电极检测到H⁺浓度后，先经过信号处理电路将浓度值转化为输出电压，然后由芯片的输出端口传给微处理器，微处理器根据采集到的电压的大小来计算pH值从而判别牛奶是否变质，进而实现下一步控制。

对于温度传感装置：

奶温检测采用的是集放大电路与温度补偿电路为一体的多测量传感芯片，该芯片的测温敏感元件是由多个热电偶并联构成，分布在瓶底四周，可以保证在液位很低的情况下也能准确的反映奶瓶内液体的平均温度，其结构如图5所示。测温过程：当奶瓶内装有液体时，安装在奶瓶底部的各个热电偶会由于温度的影响产生电动势并由导线传递给测温芯片，测温芯片根据测得的电动势与温度之间的转换关系，求出此时奶瓶内液体的平均温度，并发送给微处理器，进而实现下一步控制。

本实施例中基于多热电偶并联的测温电路能够很好的消除单点测温的误差，另外当并联电路中当一只热电偶烧坏了，不会中断整个测温***的工作，在一定程度上可以延长产品的使用寿命。

语音提示装置：

语音提示是基于微处理器对测量数据处理后对处理结果采取一种人性化表达，为一些带孩子的老人提供了方便。语音装置遇到以下情况会发出提示：

1.奶温过高、过低。

2.奶质异常。

3.加热或制冷完成。

微处理器获取到传感装置采集的温度、pH信息后，先对其进行了信号处理、分类(例如温度高、底)，然后通过A/D转化，将模拟信号变为数字信号发送到语音装置，语音芯片根据接受到的数字逻辑信号控制发声装置。

远程监控装置：

本实施例中采用的信息反馈装置主要分为两个部分，分别是基于4G的数据采集传输模块和移动用户终端，其中基于4G的数据采集传输模块主要由嵌入式技术与TDD-LTE技术结合开发，可以实现远程数据传输。移动客户终端是用JAVA开发的数据同步软件，能够支持手机和其他移动设备下载。具体框架如图6所示。

当奶瓶中的微处理器接收到温度传感器和pH传感器检测到的信号后，首先对其进行分析处理，将电压信号转换为要输出的参数数据传送给4G传输模块，4G传输模块利用现有的网络传输模式将采集到的信号经基站发送到移动用户终端，对于有些父母因为工作不在孩子身边又想实时关注孩子的饮奶状况，通过登陆远程客户端，便可以轻松了解到当前奶瓶中奶质，奶温以及婴儿饮奶时间，奶量等信息，方便规划婴儿的饮食计划。

防误食装置：

本实施例中采用的是电子自锁瓶盖，在瓶口的中间部位有一个可以伸缩的弹簧卡条，其内部接有一个开关芯片与微处理器相连，外部是通过电子按钮控制，瓶盖中与卡条相对应的区域有一个凹槽，瓶盖的另一侧与瓶口转动连接，关闭瓶盖时，卡条感受到一定压力，收缩到瓶口内部，并与凹槽扣连接起来，开启瓶盖则是通过外部的电子按钮使卡条与凹槽脱离。控制过程：首先，微处理器会将接收到的温度，奶质信号转换为数字信号发送至开关芯片，开关芯片根据接收到的信号判断此时瓶内牛奶是否可以饮用，若不可饮用，与开关芯片相连的电子按钮会启动自锁装置，用户按下按钮时瓶盖不会打开，而当奶温和奶质正常，自锁装置就会自动解除，按钮恢复正常工作。

控温装置：

考虑到婴儿奶瓶的体积，安全性等限制因素，本发明采用的是半导体制冷技术，利用分离式底座供电的方法。主要结构：在奶瓶底部有一个由N型半导体材料和P型半导体材料连结成的电偶对与奶瓶内的液体安全接触，此外还有一个金属电极与底座电源接头相对应，其中底座供电是由两个不同的电路构成的，分别能够产生不同极性的电流来实现制冷或制热，当电流由N型元件流入，P型元件的接头吸收热量成为冷端，由P型元件流入，N型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定。

控温过程：奶瓶中的温度传感器将奶温数据转换为电压信号实时发送到微处理器，微处理器根据采集到的电压大小来判断温度是否过高或者过低，若当前温度过高，则微处理器会向发出提示，此时将奶瓶放在底座上，打开降温开关，控温芯片制冷端通电响应，降温电路导通，使奶温快速下降到合适温度。同理，当奶温过低时，打开升温开关，控温芯片升温端导通，奶温会升到合适温度。具体流程如图7所示。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种配有智能奶勺的智能奶瓶，其特征在于：包括分别安装有蓝牙模块的智能奶勺和智能奶瓶；所述智能奶勺勺体底部安装有奶粉称重模块，在勺柄上安装有显示与语音模块、以及微处理器和电源模块；所述智能奶瓶内底部上设置有记录模块，瓶体上安装有设置模块、显示模块、微处理器和电源模块，所述记录模块用于记录一段时间内婴儿的饮奶量，所述设置模块用于设置***参考浓度值；所述显示模块采用将LED灯嵌入到奶瓶的刻度线内，实现对应加水量的显示；

在使用时，通过记录模块记录的一段时间内婴儿的饮奶量来计算本次婴儿的饮奶量，同时，用户根据各种奶粉所标注的参考浓度值在设置模块上进行***浓度设置，智能奶瓶上的微处理器根据所计算的饮奶量和设定的浓度值进行计算，得到应该加入的奶粉重量，并将计算结果通过蓝牙模块发送给智能奶勺；智能奶勺上的奶粉称重模块会根据接收到的数据进行奶粉重量控制，并通过显示模块对奶粉重量进行显示，当舀取的奶粉重量达到预设值时，智能奶勺会通过语音模块提示用户。

2.根据权利要求1所述的一种配有智能奶勺的智能奶瓶，其特征在于：所述智能奶瓶内的记录模块采用光学液位传感器，在奶瓶的内瓶底位置安装一个近红外发光二极管和一个光敏接收器，分别用透明的玻璃窗覆盖。

3.根据权利要求1所述的一种配有智能奶勺的智能奶瓶，其特征在于：在勺柄上安装有显示与语音模块、以及微处理器和电源模块；显示与语音模块安装在勺柄上靠近勺体的一端，微处理器和电源模块安装在勺柄上的另一端。

4.根据权利要求1所述的一种配有智能奶勺的智能奶瓶，其特征在于：所述奶粉称重模块中采用电阻应变式测微重量传感器。

5.根据权利要求1所述的一种配有智能奶勺的智能奶瓶，其特征在于：所述智能奶瓶包括奶瓶主体和分离式底座，在底座上设置有金属接头，在奶瓶主体底部设置有插孔，插孔与金属接头相对应，奶瓶主体以可脱离的方式放置在底座上，用于盛装液体；

所述奶瓶主体还包括用于检测奶温的温度传感装置、用于检测奶质的pH传感装置、语音提示装置和半导体控温装置；温度传感装置和pH传感装置安装在奶瓶主体内部的瓶底，可以保证在液位很低的情况下正常测量；语音提示装置安装在奶瓶主体上，当其获取到传感装置采集的温度、pH信息后，先对其进行信号处理，然后通过A/D转化，将模拟信号变为数字信号发送到语音装置，语音芯片根据接受到的数字逻辑信号控制发声装置进行语音提示；半导体控温装置安装在奶瓶主体内部的瓶底，当奶瓶主体放置在底座上时，半导体控温装置能够与底座上的金属接头相连接，从而通电以后能够实现对瓶内液体温度的控制。

6.根据权利要求5所述的一种配有智能奶勺的智能奶瓶，其特征在于：还包括远程监控装置；所述远程监控装置包括设置在奶瓶主体上的无线通信模块和个人随身携带的移动终端；无线通信模块将奶瓶内液体的温度数据和pH值数据发送到个人的移动终端，从而实现远程监控。

7.根据权利要求6所述的一种配有智能奶勺的智能奶瓶，其特征在于：所述无线通信模块采用4G传输模块。

8.根据权利要求5所述的一种配有智能奶勺的智能奶瓶，其特征在于：所述智能奶瓶还包括防误食自锁瓶盖装置，该装置在奶瓶主体瓶口的中间部位设置有一个可以伸缩的弹簧卡条，其内部接有一个开关芯片与微处理器相连，外部是通过电子按钮控制；瓶盖中与卡条相对应的区域有一个凹槽，瓶盖的另一侧与瓶口转动连接，关闭瓶盖时，卡条感受到一定压力，收缩到瓶口内部，并与凹槽扣连接起来，开启瓶盖则是通过外部的电子按钮使卡条与凹槽脱离；当微处理器接收到温度、pH值数据时，将信号转换为数字信号并发送至开关芯片，开关芯片根据接收到的信号判断此时瓶内液体是否可以饮用，若不可饮用，与开关芯片相连的电子按钮会启动自锁装置，用户按下按钮时瓶盖不会打开，而当温度和pH值正常时，自锁装置就会自动解除，按钮恢复正常工作。

9.根据权利要求5所述的一种配有智能奶勺的智能奶瓶，其特征在于：所述半导体控温装置包括设置在瓶内底部的一个由N型半导体材料和P型半导体材料连结成的电偶、一个与底座金属接头相对应金属电极，电偶与奶瓶内的液体安全接触；当奶瓶主体放置在底座上时，底座进行供电，所述底座供电由两个不同的电路构成的，分别能够产生不同极性的电流来实现制冷或制热，当电流由N型元件流入，P型元件的接头吸收热量成为冷端；由P型元件流入，N型元件的接头释放热量，成为热端；吸热和放热的大小通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定。