一种基于侧发光光纤的3D立体数码显示电子秤及其亮度控制方法与流程

本发明属于电子秤，具体涉及一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法。

背景技术：

1、目前，市面上主流的电子秤产品普遍采用lcd液晶显示屏或led点阵屏作为数据显示载体，上述显示方案均局限于二维平面内的像素化呈现，数字与字符缺乏纵向空间的立体层次感，在视觉表现上难以与设备本身形成差异化辨识。尤其在高端厨房秤、珠宝秤及商贸展示秤等对产品美学与交互体验有较高要求的应用场景中，传统平面显示已难以满足用户对显示界面观赏性与科技感的期待。

2、同时，现有电子秤的显示亮度多采用固定驱动电流或出厂预置档位的手动调节方式，缺乏面向环境光照动态变化的自动感知与自适应调节能力。在实际使用中，当电子秤置于户外阳光直射环境或强光照明的工作台面时，显示内容往往因出光亮度不足而难以清晰辨认，用户需要反复调整观察角度甚至遮挡环境光才能获取有效读数，严重影响了称重效率与使用体验；反之，在夜间厨房、暗室实验室或卧室等低照度场景下，固定高亮度的显示又会产生刺眼眩光，不仅造成视觉疲劳，在医疗或睡眠监测等对光环境要求严格的场合还会形成不必要的光污染，这种“一刀切”的亮度输出模式，与用户多样化的使用场景之间存在显著错配。

3、从功耗管理维度考量，常规led数码管的驱动方式多为全时静态点亮模式，每位数字的七个笔段在显示周期内持续通电发光。对于采用纽扣电池或小容量锂电池供电的便携式电子秤、口袋秤等产品而言，显示模块的持续功耗直接制约了整机的单次充电续航时间，频繁充电或更换电池亦降低了用户的使用便利性，因此我们需要提供一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法，各pmma塑料光纤笔段通过支撑柱固定于基板表面之上，与基板之间形成悬空间隙，使每位数字的各个笔段在三维空间中独立悬浮呈现，各pmma塑料光纤笔段在双端led光源的对射照明下通体均匀发光，配合十毫米至十五毫米的架空高度所带来的阴影层次感，解决了现有电子秤的显示亮度多采用固定驱动电流或手动档位调节方式，无法根据环境光照变化自动调整。在户外阳光直射或强光工作台面等亮环境条件下，显示内容因出光亮度不足而难以辨认，影响读数准确性与使用效率；在夜间或暗光场景下，固定高亮度显示又会产生刺眼眩光，造成视觉疲劳甚至光污染。这种“一刀切”的亮度输出模式与用户多样化的使用场景之间存在显著错配的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法，包括以下步骤：

3、在电子秤面板内安装有二十八根直径两毫米的侧发光pmma塑料光纤，各个所述侧发光pmma塑料光纤按四位七段数码管标准字形分别排布为各发光笔段，每根所述pmma塑料光纤两端分别设置一颗led光源，形成双端对射照明结构，同时将各所述pmma塑料光纤笔段架空固定于基板之上；

4、将每段所述pmma塑料光纤的两端分别布设光敏检测单元，实时采集对应端部的出光强度信号并传送至mcu，由所述mcu计算两端亮度差值作为偏差量，采用数字pid控制算法分别调节两端led光源的pwm占空比，直至两端亮度偏差收敛于预设阈值内，使各所述pmma塑料光纤笔段沿长度方向均匀出光；

5、所述电子秤面板内安装有环境光传感器，以采集环境照度值，所述mcu将其经非线性映射函数转换为全局亮度调节因子，并同步作用于各所述led光源的驱动端，用于环境光自适应全局调光；

6、所述mcu将显示周期划分为四个等宽时隙，每个时隙内仅选通当前位对应的七段所述pmma塑料光纤笔段的led光源驱动，其余位段保持关闭，借助视觉暂留效应实现连续显示。

7、优选的，所述基板表面垂直固定有若干支撑柱，各所述pmma塑料光纤笔段分别架设于对应所述支撑柱的顶端，且各所述pmma塑料光纤笔段与所述基板表面之间形成悬空间隙。

8、优选的，各所述pmma塑料光纤笔段均呈直线条形，同一笔段两端的所述led光源分别固定于所述基板表面且位于对应所述支撑柱的外侧，所述pmma塑料光纤的两端分别穿过对应所述支撑柱顶端的卡槽后朝向对应侧的所述led光源的出光面延伸，且所述pmma塑料光纤的端面与所述led光源的出光面之间具有零点五毫米至一毫米的耦合间隙。

9、优选的，各所述支撑柱的高度为十毫米至十五毫米，使各所述pmma塑料光纤笔段在空间上位于同一水平高度，相邻两位数码管之间的中心间距为二十毫米。

10、优选的，各所述支撑柱为空心柱体，连接各所述led光源的正负电极线穿设于对应所述支撑柱的内部。

11、优选的，各所述光敏检测单元分别贴装于所述基板表面，且位于对应所述pmma塑料光纤笔段两端端部的正下方，用于接收从所述pmma塑料光纤端部侧向泄漏的散射光。

12、优选的，所述基板背面设有驱动电路板，所述mcu及各所述led光源的恒流驱动芯片均集成于所述驱动电路板上，所述驱动电路板通过排线分别连接各所述led光源和各所述光敏检测单元。

13、优选的，所述驱动电路板上还集成有电源管理模块，所述电源管理模块分别为所述mcu、各所述led光源的恒流驱动芯片及各所述光敏检测单元提供稳压电源。

14、优选的，所述基板底部设有称重传感器，所述称重传感器的信号输出端连接至所述mcu的模数转换接口，所述环境光传感器贴装于所述基板的前侧边缘。

15、优选的，所述电子秤面板的上表面还设有触摸式按键，所述触摸式按键连接至所述mcu的输入接口，用于实现单位切换、归零及校准功能。

16、本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法，与现有技术相比，具有以下优点：

17、本发明各pmma塑料光纤笔段通过支撑柱固定于基板表面之上，与基板之间形成悬空间隙，使每位数字的各个笔段在三维空间中独立悬浮呈现，各pmma塑料光纤笔段在双端led光源的对射照明下通体均匀发光，配合十毫米至十五毫米的架空高度所带来的阴影层次感，使显示数字呈现出强烈的立体纵深感与视觉冲击力，显著提升了电子秤显示界面的观赏性与产品辨识度。

18、在各段pmma塑料光纤的两端分别布设光敏检测单元，实时采集两端出光强度并传送至mcu，以两端亮度差值作为偏差量，采用数字pid闭环控制算法分别独立调节两端led光源的pwm占空比，当某一端亮度衰减时，mcu自动增大该端led的驱动占空比进行补偿，直至两端偏差收敛于预设阈值内，该动态均衡机制有效克服了led光源长期使用老化或温度漂移引起的输出光强衰减，确保每段光纤沿长度方向通体均匀出光，各笔段显示亮度一致。

19、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

1.一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法，其特征在于：所述基板表面垂直固定有若干支撑柱，各所述pmma塑料光纤笔段分别架设于对应所述支撑柱的顶端，且各所述pmma塑料光纤笔段与所述基板表面之间形成悬空间隙。

3.根据权利要求2所述的一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法，其特征在于：各所述pmma塑料光纤笔段均呈直线条形，同一笔段两端的所述led光源分别固定于所述基板表面且位于对应所述支撑柱的外侧，所述pmma塑料光纤的两端分别穿过对应所述支撑柱顶端的卡槽后朝向对应侧的所述led光源的出光面延伸，且所述pmma塑料光纤的端面与所述led光源的出光面之间具有零点五毫米至一毫米的耦合间隙。

4.根据权利要求2所述的一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法，其特征在于：各所述支撑柱的高度为十毫米至十五毫米，使各所述pmma塑料光纤笔段在空间上位于同一水平高度，相邻两位数码管之间的中心间距为二十毫米。

5.根据权利要求2所述的一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法，其特征在于：各所述支撑柱为空心柱体，连接各所述led光源的正负电极线穿设于对应所述支撑柱的内部。

6.根据权利要求1所述的一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法，其特征在于：各所述光敏检测单元分别贴装于所述基板表面，且位于对应所述pmma塑料光纤笔段两端端部的正下方，用于接收从所述pmma塑料光纤端部侧向泄漏的散射光。

7.根据权利要求1所述的一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法，其特征在于：所述基板背面设有驱动电路板，所述mcu及各所述led光源的恒流驱动芯片均集成于所述驱动电路板上，所述驱动电路板通过排线分别连接各所述led光源和各所述光敏检测单元。

8.根据权利要求7所述的一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法，其特征在于：所述驱动电路板上还集成有电源管理模块，所述电源管理模块分别为所述mcu、各所述led光源的恒流驱动芯片及各所述光敏检测单元提供稳压电源。

9.根据权利要求1所述的一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法，其特征在于：所述基板底部设有称重传感器，所述称重传感器的信号输出端连接至所述mcu的模数转换接口，所述环境光传感器贴装于所述基板的前侧边缘。

10.根据权利要求1所述的一种基于侧发光光纤的3d立体数码显示电子秤及其亮度控制方法，其特征在于：所述电子秤面板的上表面还设有触摸式按键，所述触摸式按键连接至所述mcu的输入接口，用于实现单位切换、归零及校准功能。