CN103446737B - 一种电子空竹 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子空竹，其特征在于在皮碗内通过连接座固定有电池模块，在连接座的顶部、位于电池模块的外侧固定有印刷电路板；电池模块用于向印刷电路板供电；印刷电路板的背面设置有温度模块、时钟模块、测试模块、处理器模块、无线模块和七彩LED灯；印刷电路板的正面设置有显示模块、LED阵列和按键模块。本发明电子空竹可以实现抖空竹运动所消耗能量的测试与显示，使空竹运动的健身效果更科学化；本发明电子空竹还可以显示当前环境温度、时间、日期等信息，使得电子空竹功能更齐全、更加人性化。

Description

一种电子空竹

技术领域

本发明涉及一种电子空竹，属于健身娱乐器材领域。

背景技术

我国传统的运动健身娱乐器材空竹是通过人们手中抖动的杆来带动杆上的绳子使空竹旋转来产生声响，达到娱乐健身的效果。由于传统空竹为竹桶结构，转速较低，加工不方便，所以后来出现了一系列的塑料空竹并添加轴承提高其转速。

近年来还出现了一种电子空竹，是在空竹的皮碗里装上电子芯片并在电子芯片中注入音乐，在皮碗的周边和皮碗端面装上LED灯，再在轴心里面装上电池，当空竹高速旋转时使离心力开关闭合，就会发出动听的音乐和绚丽的光环，使人赏心悦目。此种电子空竹虽然比传统的空竹趣味性强，但其发光不能够显示图形、文字，空竹也不能受到外界控制或者与外界交流。而且不能够测量与记录运动消耗的能量。

发明内容

本发明是为了克服现有技术所存在的不足之处，提供一种多参数检测、智能化程度高的电子空竹，实现抖空竹运动所消耗能量的测量、记录与显示，并实现与外界交互。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明电子空竹，其结构特点在于：在皮碗内通过连接座固定有电池模块，在连接座的顶部、位于电池模块的外侧固定有印刷电路板；

所述电池模块用于向印刷电路板供电；电池模块是否开始供电通过电池开关控制。

所述印刷电路板的背面设置有温度模块、时钟模块、测试模块、处理器模块、无线模块和七彩LED灯；

所述温度模块用于测量当前环境温度；

所述时钟模块用于测量时间信息、运动开始时间和运动结束时间；所述时间信息包括年、月、日信息，周信息，当前时间；

所述测试模块包括加速度传感器和角速度传感器；

所述加速度传感器测量空竹沿位于印刷电路板所在平面的任一经印刷电路板中心的直线x的运动加速度α_x，沿位于印刷电路板所在平面的经印刷电路板中心、且垂直于直线x的直线y的运动加速度α_y，以及沿经印刷电路板中心且垂直于印刷电路板所在平面的直线z的运动加速度α_z；

所述角速度传感器测量空竹绕直线x、直线y和直线z的旋转角速度w_x、w_y、w_z；

所述处理器模块用于采集和存储温度模块所测得的当前环境温度、时钟模块所测得的运动开始时间和运动结束时间、加速度传感器所测得的运动加速度和角速度传感器所测得的旋转角速度，并计算和存储运动所消耗的能量值G；

所述无线模块用于接收外界指令并传送到处理器模块处理，也用于将处理器模块所存储的信息向外界发送；

所述七彩LED灯由所述处理器模块控制，在运动开始时开启，并在运动结束时关闭；

所述印刷电路板的正面设置有显示模块、LED阵列和按键模块；

所述LED阵列中各LED灯的开启和关闭由所述处理器模块控制；

所述按键模块用于控制所述显示模块的显示内容。

本发明电子空竹，其结构特点也在于：所述显示模块的显示内容为时间信息、当前环境温度、或运动所消耗的能量值G、运动开始时间和运动结束时间。

所述按键模块用于选择所述七彩LED灯或所述LED阵列在运动时是否开启。

运动所消耗的能量值G按式（1）计算：

$G={\mathrm{\ϵ}}_y*{\∫}_0^T\frac{{\mathrm{\α}}_y}{16g}\mathrm{dT}+{\mathrm{\ϵ}}_z*{\∫}_0^T\frac{{\mathrm{\α}}_z}{16g}T---\left(1\right)$

式中：G单位为kcal；ε_y=0.0555kcal/s；ε_z=0.0028kcal/s；g为重力加速度；T为通过运动开始时间和运动结束时间来计算的运动时间。

所述处理器模块存储有不同食物能量值，将运动所消耗的能量值G表示为相应食物能量值，所述按键模块用于选择显示模块显示运动所消耗的能量值G或相应食物能量值。

所述运动开始时间是由所述处理器模块对角速度传感器所测得旋转角速度w_z判断，当w_z的绝对值连续大于1440°/s达5秒的时刻为运动开始时间；所述运动结束时间是通过按键模块选择运动结束时的时间。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明电子空竹可以实现抖空竹运动所消耗能量的测试与显示，使空竹运动的健身效果更科学化；本发明电子空竹还可以显示当前环境温度、时间、日期等信息，使得电子空竹功能更齐全、更加人性化；

2、本发明电子空竹上设置有LED阵列，并由处理器控制LED阵列中各LED灯的亮灭，通过视觉暂留效应使得旋转起来的空竹能够显示变化的图案、文字，更能增添趣味性与表演效果；

3、本发明电子空竹还可以将运动所消耗能量表示为相应的食物能量值，更为直观；

4、本发明电子空竹设置有无线模块，实现了与外界的信息传递。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为本发明的立体图；

图3为本发明印刷电路板的正面示意图；

图4为本发明印刷电路板的背面示意图；

图5为本发明实物图；

图6为本发明一种静态效果图；

图7a为本发明的旋转效果图1；

图7b为本发明的旋转效果图2；

图中标号：1皮碗；2连接座；3电池模块；4印刷电路板；4a温度模块；4b时钟模块；4c测试模块；4d无线模块；4e七彩LED灯；4f处理器模块；4g LED阵列；4h按键模块；4i显示模块；4j通孔；5电池挡板；6滚轴；7主轴。

具体实施方式

如图1、图2和图5所示，电子空竹是通过主轴7连接有两个皮碗1，在主轴7外侧、位于两个皮碗之间设置有滚轴6，本实施例的主轴7上、位于两皮碗1内连接有连接座2，皮碗1内通过连接座2固定有电池模块3，在连接座2的顶部、位于电池模块3的外侧固定有印刷电路板4；具体实施中，在印刷电路板4上设置有通孔4j，印刷电路板4在通孔4j处与连接座2通过螺纹固定；电池模块卡在连接座2上，并通过电池挡板5限位固定。

电池模块3用于向印刷电路板4供电。电池模块是否开始供电通过电池开关控制。

如图4所示，印刷电路板4的背面设置有温度模块4a、时钟模块4b、测试模块4c、处理器模块4f、无线模块4d和七彩LED灯4e；背面是指与电池模块3相连的一面。

温度模块4a用于测量当前环境温度。

时钟模块4b用于测量时间信息；时间信息包括年、月、日信息，周信息，当前时间，以及运动开始时间和运动结束时间。

测试模块4c包括加速度传感器和角速度传感器；

加速度传感器测量空竹沿位于印刷电路板4所在平面的任一经印刷电路板4中心的直线x的运动加速度α_x、沿位于印刷电路板4所在平面的经印刷电路板4中心、且垂直于直线x的直线y的运动加速度α_y，以及沿经印刷电路板4中心且垂直于印刷电路板4所在平面的直线z的运动加速度α_z；

角速度传感器测量空竹绕直线x、直线y和直线z的旋转角速度w_x、w_y、w_z。

处理器模块4f用于采集和存储温度模块4a所测得的当前环境温度、时钟模块4b所测得的运动开始时间和运动结束时间、加速度传感器所测得的运动加速度和所述角速度传感器所测得的旋转角速度，并计算和存储运动所消耗的能量值G。

无线模块4d用于接收外界指令并传送到处理器模块处理，也用于将处理器模块4f所存储的信息向外界发送；在具体实施中，无线模块可以接收外界发送的指令，传输至处理器模块，处理器模块根据指令的内容实施打开所有LED灯、或者传送存储的运动消耗能量值至无线模块发送给外界；这里的外界可以是手持装置、电脑、或者手机。

七彩LED灯4e由处理器模块4f控制，在运动时开启，并在运动结束时关闭。

如图3所示，印刷电路板4的正面设置有显示模块4i、LED阵列4g和按键模块4h。

LED阵列4g中各LED灯的开启和关闭由处理器模块4f控制；通过视觉暂留效应使得旋转起来的空竹能够显示变化的图案、文字，更能增添趣味性与表演效果。如图7a和7b所示为本实施例电子空竹在旋转时，LED阵列4g和七彩LED灯的效果图。

在具体实施中，按键模块4h用于控制所述显示模块4i的显示内容；显示模块4i的显示内容可以通过按键模块4h选择为时间信息、或者选择为当前环境温度、或者选择为运动所消耗的能量值G、运动开始时间和运动结束时间。

按键模块4h用于选择七彩LED灯4e或LED阵列4g在运动时是否开启，及选择七彩LED灯4e或LED阵列4g在静止时是否开启。如图6所示为本实施例电子空竹的七彩LED灯4e或LED阵列4g在静止时开启的效果图。在具体实施中，按键模块4h设置有四个功能按键，依次的功能设置为“返回上一级菜单”、“向上选择”、“右移选择”、“进入下一级菜单”；这样按键模块4h就可以选择与修改显示模块4i的显示内容；例如：按键模块4h可以通过与显示模块4i交互，设定运动时是否开启LED阵列4g；若设置为开启模式，则在运动时，处理器模块4f控制LED阵列4g中各LED灯开启与关闭的顺序，实现图案、文字的显示效果；否则关闭LED阵列4g中所有LED灯；按键模块4h也可以通过与显示模块4i交互，设定运动时是否开启七彩LED灯4e；若设置为开启模式，则在运动时，处理器模块4f控制七彩LED灯4e开启，否则关闭。按键模块4h也可以通过四个功能按键的配合，设置或校正时间信息；

运动所消耗的能量值G按公式（1）计算：

$G={\mathrm{\ϵ}}_y*{\∫}_0^T\frac{{\mathrm{\α}}_y}{16g}\mathrm{dT}+{\mathrm{\ϵ}}_z*{\∫}_0^T\frac{{\mathrm{\α}}_z}{16g}T---\left(1\right)$

式中：G单位为kcal；ε_y=0.0555kcal/s；ε_z=0.0028kcal/s；g为重力加速度；T为通过运动开始时间和运动结束时间来计算的运动时间。

处理器模块4f存储有不同食物能量值，将运动所消耗的卡路里值G表示为相应食物能量值。具体实施中，处理器模块4f存储有70g鸡蛋能量值（131kcal）、250ml鲜牛奶能量值（170kcal）、100g面包（365kcal）、200g苹果能量值（100kcal）、100g蛋糕能量值（320kcal）、100g巧克力能量值（555kcal）；处理器模块4f根据运动存储的时间信息，再选择相应食物进行表示，例如所消耗能量为300kcal，如果是早上，则表示为一只70g的鸡蛋加一杯250ml的鲜牛奶，如果是中午，则表示为一份100g的蛋糕，如果是晚上则表示为3只200g的苹果。

运动开始时间是由处理器模块4f对角速度传感器所测得旋转角速度w_z判断，当w_z的绝对值连续大于1440°/s达5秒的时刻为运动开始时间；运动结束时间是由按键模块选择运动结束时的时间。

具体实施时，当空竹包括两个皮碗时，也可以将其中一个皮碗的印刷电路板设置为如上结构，而另一个印刷电路板只设置处理器模块、七彩LED灯、LED阵列、无线模块，七彩LED灯由其处理器模块控制，在运动开始时开启，并在运动结束时关闭；LED阵列中各LED灯的开启和关闭也由其处理器模块控制。运动的开始和结束由处理器模块通过无线模块接收的另一皮碗处理器模块的信号判断。

Claims (6)

1.一种电子空竹，其特征在于：在皮碗(1)内通过连接座(2)固定有电池模块(3)，在连接座(2)的顶部、位于电池模块(3)的外侧固定有印刷电路板(4)；

所述电池模块(3)用于向印刷电路板(4)供电；

所述印刷电路板(4)的背面设置有温度模块(4a)、时钟模块(4b)、测试模块(4c)、处理器模块(4f)、无线模块(4d)和七彩LED灯(4e)；

所述温度模块(4a)用于测量当前环境温度；

所述时钟模块(4b)用于测量时间信息、运动开始时间和运动结束时间；所述时间信息包括年、月、日信息，周信息，当前时间；

所述测试模块(4c)包括加速度传感器和角速度传感器；

所述加速度传感器测量空竹沿位于印刷电路板(4)所在平面的任一经印刷电路板(4)中心的直线x的运动加速度α_x，沿位于印刷电路板(4)所在平面的经印刷电路板(4)中心、且垂直于直线x的直线y的运动加速度α_y，以及沿经印刷电路板(4)中心且垂直于印刷电路板(4)所在平面的直线z的运动加速度α_z；

所述角速度传感器测量空竹绕直线x、直线y和直线z的旋转角速度w_x、w_y、w_z；

所述处理器模块(4f)用于采集和存储温度模块(4a)所测得的当前环境温度、时钟模块(4b)所测得的运动开始时间与运动结束时间、加速度传感器所测得的运动加速度和角速度传感器所测得的旋转角速度，并计算和存储运动所消耗的能量值G；

所述无线模块(4d)用于接收外界指令并传送到处理器模块(4f)处理，也用于将处理器模块(4f)所存储的信息向外界发送；

所述七彩LED灯(4e)由所述处理器模块(4f)控制，在运动开始时开启，并在运动结束时关闭；

所述印刷电路板(4)的正面设置有显示模块(4i)、LED阵列(4g)和按键模块(4h)；

所述LED阵列(4g)中各LED灯的开启和关闭由所述处理器模块(4f)控制；

所述按键模块(4h)用于控制所述显示模块(4i)的显示内容。

2.根据权利要求1所述的电子空竹，其特征在于：所述显示模块(4i)的显示内容为时间信息、当前环境温度、或运动所消耗的能量值G、运动开始时间和运动结束时间。

3.根据权利要求1或2所述的电子空竹，其特征在于：所述按键模块(4h)用于选择所述七彩LED灯(4e)或所述LED阵列(4g)在运动开始时是否开启，或选择所述七彩LED灯(4e)或所述LED阵列(4g)在静止时是否开启。

4.根据权利要求1或2所述的电子空竹，其特征在于：运动所消耗的能量值G按式(1)计算：

$G={\mathrm{\ϵ}}_y*{\∫}_0^T\frac{{\mathrm{\α}}_y}{16g}\mathrm{dT}+{\mathrm{\ϵ}}_z*{\∫}_0^T\frac{{\mathrm{\α}}_z}{16g}\mathrm{dT}---\left(1\right)$

式中：G单位为kcal；ε_y＝0.0555kcal/s；ε_z＝0.0028kcal/s；g为重力加速度；T为通过运动开始时间和运动结束时间来计算的运动时间。

5.根据权利要求1或2所述的电子空竹，其特征在于：所述处理器模块(4f)存储有不同食物能量值，将运动所消耗的能量值G表示为相应食物能量值，所述按键模块(4h)用于选择显示模块显示运动所消耗的能量值G或相应食物能量值。

6.根据权利要求1或2所述的电子空竹，其特征在于：所述运动开始时间是由所述处理器模块(4f)对角速度传感器所测得旋转角速度w_z判断，当w_z的绝对值连续大于1440°/s达5秒的时刻为运动开始时间；所述运动结束时间是由按键模块选择的运动结束时的时间。