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蓝牙体脂秤智能化方案的测量原理简介
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为保证红外线测温枪主控芯片的生产与供应,公司继续深化电子体重秤、蓝牙智能体脂秤的研发,持续助力大健康产业。

人类生活节奏快、饮食不规律等现状使不少人体重猛增,过度肥胖会导致众所周知的“三高”问题,减肥、减肥已成为一个备受关注的大健康话题。人欲善其事必先利其器,要减肥自然也要有好伴侣,能同时测量体重和体脂的蓝牙智能体脂秤开始逐渐成为主流。

它最基本的功能是蓝牙智能体脂秤:

1、测体重:站起来1~3秒钟后,秤能很准确地显示体重;

2、测体脂率:光脚站在秤上,可以通过双脚分析体内脂肪比,秤会自动存储记录信息,快速分析BMI(身体质量指数);

3、无线连接手机APP:将体重和身体质量指数同步到APP/云数据库等;此外,还可以打开闹钟功能,秤会自动提醒称重,完成重量后,闹钟会自动停止。

一、体重测量。

体重的测量,主要依据应变电测法的原理进行。将一个应变计贴在称重传感器的弹性体上,构成惠斯登电桥。没有负载时,电桥处于平衡状态,输出为零。在弹性体承受载荷时,各应变仪随之产生与载荷成正比的应变,并在芯片内释放出一定的应变电压,再经模数变换模块将放大后的电压信号变为数字信号,最后送入微控制器进行处理、显示,从而实现体重测量。

惠斯登电桥原理分析:

压力器的原理是将应变片粘在铝棒上,由桥式电阻构成的应变片,当铝棒受力时,会引起变形,从而使应变片上的4个电阻产生应变系数。

通过改变ΔR得到的电压信号有:

下述采用该公司的SD6505系列SoC芯片,结合某压力传感器(满量程180kg,分度值0.1kg),并举例说明了参数的选取和设计原则:

当传感器供电电压(Vin+-Vin-)为2.4V时,0.1kg重量的输出变化量为2μV(数据为测试所得),当fS=128kHz、OSR=16384、Gain=128、AVDDR=2.4V、VREF=0.6V时,典型RMS噪声为28.7nV,Gain=128、AVDDR=2.4V、VREF=0.6V时SD6505典型RMS噪声为28.7nV,为2μV的1/69nV。

通过SD6505内部ADC的前端IA放大器将2μV经过128倍放大后,0.1kg输出电压为256μV。在选定内部基准为0.6V时,相应的每一LSB电压值为:

VLSB=0.6V/(216×0.75)=12.2μV。

对应于0.1kg的16位ADC内码为20LSB。

对于重量180kg的输出变化量为3.6mV(测试所得),经128倍放大后得出:

VFs=3.6mV×128=0.46V。

电压低于基准电压0.46V,符合芯片使用要求。

二、脂肪率的测定。

过去,体脂率的测量方法是比较复杂的,主要是DEXA测量,但所需的时间和费用都非常不经济,因此近年来出现了一种比较简便的生物电阻测量方法(Bio-impedanceanalysis,简称BIA),即在很短的时间内就可以获得相当精确的测量值,适合在家庭和门诊进行。

BIA测量法的基本原理是将人体简单地分为导电体液、肌肉等和不导电的脂肪组织,测量时由电极片发出极微小的电流通过人体,如果脂肪比很高,检测到的生物电阻越大,BIA值也越大,通过这种仪器转而进行体脂率测量。BIA方法的本质是测量人体的电阻,也称为生物电阻抗法。一台带有体脂的体重秤,面板上往往有两对电极,当使用者用双脚踩在体脂秤上后,芯片内产生的微弱交流电压信号会测量出人体左右两脚的阻抗值。

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