CN103528595A - 基于柔性压力传感器的电子计步器 - Google Patents

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刘斌
王慰
胡庆庆
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明提供一种基于柔性压力传感器的电子计步器，包括柔性压力传感器鞋垫，数据采集处理电路和显示部件。所述柔性压力传感器鞋垫用于感知用户脚底的压力变化；所述数据采集处理电路负责采集传感器由于压力变化导致的电信号的变化，并得出每个传感器节点的压力大小，从而得出人脚底的压力分布、步数、路程和消耗的卡路里等数据，并通过接插件和柔性薄膜导线与传感器鞋垫相连接；所述显示部件用于实时显示步数等数据。柔性压力传感器鞋垫和数据采集处理电路置于鞋上，与显示部件分离，采用2.4G无线方案进行数据传输，使得显示部件的携带非常自由，而且携带的方式对计步精度不造成任何的影响。

Description

基于柔性压力传感器的电子计步器
技术领域
本发明涉及一种计步器，具体是一种基于柔性压力传感器的电子计步器。
背景技术
 随着人们的生活水平越来越高，大家对个人的健康问题看得越来越重要，锻炼也被越来越多的人融入了自己的日常生活，而步行是一种非常有效的锻炼方式，尤其对于老年人等不适宜剧烈运动的人来说是一种非常好的锻炼方式。于是，一个能监测步数和步行距离的计步器就显得很有意义。市面上有各种计步器，但基本上都是基于加速度计设计的，具有一定的精度，但具体的精度基本取决于加速度芯片，而且计步的精度和人的携带方式有比较大的关系。随着传感器芯片测量精度的增加价格上也会增加，且基本功能都仅限于测步数、测路程，和估算消耗的卡路里。此外，市面上的计步器都只能存储有限的信息，无法保存一段较长时间的锻炼数据。
发明内容
本发明的目的是补充现有技术中存在的不足，提供一种采用柔性压力传感器的电子计步器，能够精确的记录人的步行步数，同时可以检测出人脚底的压力分布。
本发明采用的技术方案是：所述基于柔性压力传感器的电子计步器包括：柔性压力传感器鞋垫、数据采集处理电路以及显示部件；所述柔性压力传感器鞋垫铺设于鞋底内侧，用于感知用户的脚底压力；所述采集处理电路设置于鞋帮外侧，通过柔性薄膜导线与所述柔性压力传感器鞋垫相连，用于给柔性传感器加电并处理采集到的柔性压力传感器鞋垫由压力变化产生的电信号，并计算步数；所述采集处理电路具有无线数据发送器，与显示部件的无线数据接收器通信，所述显示部件用于实时显示包括步数在内的数据。
所述柔性压力传感器鞋垫包括两片薄膜，其中一片薄膜内表面铺设有互相平行的带状导体，另一片薄膜内表面也铺设有互相平行的带状导体，两片薄膜上的带状导体彼此相交，两片薄膜压合为一体从而构成网格状节点点阵结构，所述导体外表涂有压敏半导体材料涂层，当外力作用到所述节点上时，半导体的阻值会随外力成比例变化，从而导致节点的电压信号发生变化。
所述的数据采集处理电路采集到每个节点的电压变化值后，由柔性压力传感器鞋垫带状导体的阻值与压力曲线换算得出每个节点的压力大小，于是最终得到脚底的压力分布情况，以及整个传感器鞋垫的总压力值。
所述柔性压力传感器鞋垫和数据采集处理电路之间采用接插件和柔性薄膜导线相连，不用时二者可以分离。
所述的数据采集处理电路自身具有存储空间，还具有USB接口，用于数据导出。
所述无线数据发送器和无线数据接收器采用2.4G无线数据发送器和无线数据接收器。
本发明的优点是：
1．采用全新的柔性压力传感器鞋垫，具有检测精度更高的优点；
2．采用全新的柔性压力传感器鞋垫，除了检测步数、路程等常规参数之外还能检测出人的脚底压力分布，对于矫正人的走路姿态具有指导意义；
3.显示部件可以像普通计步器一样随身携带，由于传感器固定在鞋底，所以显示部件不论置于身上何处都对计步精度没有任何影响；
4.数据采集处理电路具有USB接口，所得数据可以上传至电脑进行进一步的分析和存储，可以保存每一天的数据，使用户可以直观地看到一段时间的锻炼数据分布。
附图说明
图1为本发明的总体结构组成框架图。
图2为本发明的具体结构图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明所述基于柔性压力传感器的电子计步器，包括柔性压力传感器鞋垫、数据采集处理电路和显示部件三部分。所述柔性压力传感器鞋垫铺设于鞋底内侧，用于感知用户的脚底压力；所述数据采集处理电路设置于鞋帮外侧，通过柔性薄膜导线与所述柔性压力传感器鞋垫相连，负责采集鞋垫感受到的压力值，然后对采集的数据进行分析处理，得出人的脚底压力分布、所走步数、路程和消耗的卡路里。该数据采集处理电路具有一定的存储空间，能存储一定时间内的数据。所述的显示部件用来实时地显示所走的步数、路程和消耗的卡路里等。
如图2所示，所述的柔性压力传感器鞋垫1用于获取用户的脚底压力，包括两片聚合物薄膜，其中一片薄膜内表面铺设有互相平行的带状导体，另一片薄膜内表面也铺设有互相平行的带状导体，两片薄膜上的带状导体彼此相交，两片薄膜压合为一体从而构成网格状节点点阵结构，所述导体外表涂有压敏半导体材料涂层，当外力作用到所述节点上时，半导体的阻值会随外力成比例变化，从而导致节点的电压信号发生变化。
所述的数据采集处理电路2，负责给的每一个网格传感节点加电，当一个节点上受到压力时，该传感节点的阻值发生变化，从而导致该节点的电压信号发生变化，采集电路采集到该节点的电压变化值后，由传感器带状导体的阻值与压力曲线换算得出每个传感节点的压力大小，于是最终得到脚底的压力分布情况，以及整个传感器鞋垫的总压力值。人在走路的过程中，每一步都包括一个抬腿和蹬地的过程，于是也就有一次脚底压力的明显变化，这一次压力的变化就是一个步子，同时，根据人的身高和走路的频率可以估算出人的步幅，于是进一步可以得出人的行走距离，再根据走路的频率和一些已知的经验数据就可以得出消耗的卡路里。检测人脚底的压力分布则主要依靠柔性压力传感器鞋垫以及数据采集处理电路的配合使用。
由于存储空间的有限性，数据采集处理电路2具有USB接口，通过一定的软件支持，所得数据可以上传至电脑进行进一步的分析和存储，可以保存每一天的数据，使用户可以直观地看到一段时间的锻炼数据分布。所述的显示部件3为一个便携部件，用来实时地显示所走的步数、路程和消耗的卡路里等。为了更加方便地使用，传感器和数据采集处理电路置于鞋里，显示部件3与之分离，可随身置于衣服口袋里或挂在别的地方，数据的传输采用2.4G无线传输的方式。
数据采集处理电路得到的数据可以通过USB口传输到电脑中进行存储，这样就不会担心前一段时间的数据丢失，使用户可以在一段相当长的时间内看到自己一直以来的锻炼成果，对用户的锻炼具有积极地促进作用。
柔性压力传感器鞋垫和数据采集处理电路之间采用接插件和柔性薄膜导线相连，不用时二者可以分离。
所述的显示部件主要通过2.4G无线传输的方式与鞋里的数据采集处理电路相连，实时获取步数等数据，并能直观得读出各种数据，该部件的佩戴方式非常自由，不会对计步精度造成任何影响。该显示部件可以随身任意携带，可以作为装饰，同时还可集成电子时钟功能等。

Claims (6)

1.基于柔性压力传感器的电子计步器，其特征在于：包括柔性压力传感器鞋垫、数据采集处理电路以及显示部件；所述柔性压力传感器鞋垫铺设于鞋底内侧，用于感知用户的脚底压力；所述采集处理电路设置于鞋帮外侧，通过柔性薄膜导线与所述柔性压力传感器鞋垫相连，用于给柔性传感器加电并处理采集到的柔性压力传感器鞋垫由压力变化产生的电信号，并计算步数；所述采集处理电路具有无线数据发送器，与显示部件的无线数据接收器通信，所述显示部件用于实时显示包括步数在内的数据。
2.如权利要求1所述的基于柔性压力传感器的电子计步器，其特征在于：所述柔性压力传感器鞋垫包括两片薄膜，其中一片薄膜内表面铺设有互相平行的带状导体，另一片薄膜内表面也铺设有互相平行的带状导体，两片薄膜上的带状导体彼此相交，两片薄膜压合为一体从而构成网格状节点点阵结构，所述导体外表涂有压敏半导体材料涂层，当外力作用到所述节点上时，半导体的阻值会随外力成比例变化，从而导致节点的电压信号发生变化。
3.如权利要求2所述的基于柔性压力传感器的电子计步器，其特征在于：所述的数据采集处理电路采集到每个节点的电压变化值后，由柔性压力传感器鞋垫带状导体的阻值与压力曲线换算得出每个节点的压力大小，于是最终得到脚底的压力分布情况，以及整个传感器鞋垫的总压力值。
4.如权利要求1所述的基于柔性压力传感器的电子计步器，其特征在于：所述柔性压力传感器鞋垫和数据采集处理电路之间采用接插件和柔性薄膜导线相连。
5.如权利要求1所述的基于柔性压力传感器的电子计步器，其特征在于：所述的数据采集处理电路自身具有存储空间，还具有USB接口，用于数据导出。
6.如权利要求1所述的基于柔性压力传感器的电子计步器，其特征在于：所述无线数据发送器和无线数据接收器采用2.4G无线数据发送器和无线数据接收器。
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