CN104168788A - 被加热的鞋垫的远程控制系统 - Google Patents

Abstract

一种远程控制的无线加热的鞋垫系统，其中提供了标识出要被加热的特定鞋垫的地址数据。一旦初始化加热过程，就生成周期性重复的控制信号，以使得鞋垫被加热。

Description

被加热的鞋垫的远程控制系统

技术领域

本发明涉及远程控制的用于鞋的被加热的鞋垫，并且涉及控制这样被加热的鞋垫的提供确保实现用户期望的温度的更可靠方式的改进方法。

本发明的简要描述

本发明涉及对鞋的鞋垫进行加热，并且涉及通过无线控制信号来改进实现期望的温度的能力。被加热的鞋垫用于在常规的身体热量不足的情况下或者当需要额外的热量来实现更舒适时通过提供补充的热量来帮助用户抵御寒冷的天气。当身体的手足开始变冷时，出现身体自然的血管收缩的生理反应，其中神经系统限制血液流到寒冷的手足以使得身体的其余部分保持温暖。公知的是，由于血管收缩，因此冻伤和其他寒冷相关的伤害将首先出现于手指和脚趾处，并且保持这些手足温暖将有助于确保生存或者至少确保更愉快的户外体验。

被加热的鞋垫是防止在寒冷天气下的伤害的关键部分，并且对于猎人和户外活动者而言公知是在树林或森林中的标准生存装备。但控制这样的鞋垫经常遇到的一个问题是，需要调整鞋垫的温度来适应不同的状况和舒适水平。标准的温度调节方法需要用户脱下他或她的靴子来获得对鞋垫的接触以进行期望的调整。这个过程不仅耗时，而且使得用户的足部从靴子中移出来以获得对鞋垫的接触使得足部暴露在寒冷的状况下。这个调整过程无疑降低了足部的温度，甚至进一步增加了风险或伤害。

已经提出了改进的控制方法，其利用手持远程控制系统，该系统采用位于鞋垫外部的发送器单元和位于靴子内部的鞋垫组件中的接收器单元。随后由用户在手持远程单元上选择加热设置来执行期望的热量调整，该调整被随后无线发送到位于被加热的鞋垫组件中的接收器单元。尽管该改进的控制方法是一项改进，但如以下论述中所指出的，适当匹配的被加热的鞋垫的设计需求造成了无线控制并不最优的状况。

被加热鞋垫被放置在鞋中，当使用时，所述鞋垫的底部表面对着鞋的底部，并且鞋垫的上部表面对着用户的足部。鞋垫内的天线布置被放置为与地表面平行，并且与该鞋垫上放置的足部平行。但现有技术中存在这样的问题，即由于在天线底部的地球表面和天线顶部的用户的足部之间产生的信号接地效应，限制性的天线定位趋于阻碍接收从手持单元发送到接收器单元的信息。这个接地效应通常足够严重以至于阻碍从发送器到接收器单元的信息，从而防止进行任何的加热调整。

此外，RF接收器的位置、在鞋内、与地面相邻需要进行特别考量来克服信号损失。现有技术的无线电控制的鞋垫包括沿着鞋垫的中线的有线天线。由于信号强度受影响，因此这成为了问题。发明人认识到所发送的大量信号被地面阻挡而不能到达位于鞋垫内的接收器天线。穿着者的足部和身体也容易阻挡信号。本发明对接收器天线的一个改进在于将其放置在更有利于信号接收的位置处，例如在鞋垫的外边缘附近。利用这样的天线显著地改进了接收。

本发明包括被加热的鞋垫装置，其利用改进的发送系统使用射频通信来控制期望的鞋垫温度。本发明使用433兆赫的标准频率，但也可以使用其他的频率，例如普通的2.4千兆赫兹。

如上所述，鞋垫产品的制造需要装置自身相对平坦，并且适配在标准的鞋或靴子中。这个需求需要必要的电源、控制方法和通信装置均都存在于鞋的范围内并且位于与地球表面平行的平坦平面内。尽管利用良好的设计实践这个空间限制是可实现的，但由于天线的水平方位、其与地球和站在其上的人的邻近，无线电通信还是受到了很大的影响。此外，由管理机构将以上述频率进行的发送控制为每小时仅几秒钟的有限的发送，从而禁止连续发送的概念(即使处于电能预算中也是如此)。

本发明还公开了通过以特定间隔的时间间隔提供多个发送来帮助确保更有效地发送用户命令的通信系统和通信方法。通过在初始用户温度控制之后提供离散的定时发送，增加了发送与用户迈步和将他的足部抬起离开地面同时发生的可能性。可以通过远程来初始定时的控制信号，或者可以通过鞋垫内的微处理器来控制定时的控制信号。随着足部离开地面，鞋垫内的水平放置的天线和地球表面之间的距离显著增加，因此增加了鞋垫的接收范围。在足部处于空中的同时出现的辅助的动作使得穿着鞋的人的压力从鞋垫释放，以一定的可测量的量使得天线和人之间的泡沫减压。这个减压尽管小，但也趋于增加发送成功性，从而提供了更好的用户体验。

例如，公知的是成年人以每小时三英里的速率行走，这等于每秒四英尺(步长大约为十八英寸)。该步伐和步速表明大约每秒2.6步。

由于两脚行走的人类在行走的同时使足部交替，这表明每个足部每1.3秒离开地面或者大约每秒一次。

已知每个足部离开地面每秒一次并且持续大约一秒钟，通过提供在足部位置处于空中并且并不位于地表面上的同时出现的发送来实现更鲁棒的通信。每半秒钟进行的发送确保广播的信号中的一部分将与足部处于空中同步，从而将期望的命令递送到鞋垫装置。可以根据现行的政府条例来选择其他时间周期。

对于使用本发明的滑雪者或者单板滑雪者而言，足部的位置还从单纯的水平偏移到一定程度的垂直方位(例如当滑雪者使用边缘或滑板者偏移位置时)。另外的，加热操作可以在用户处于也改变鞋垫的方位的缆车座时出现。

在初始加热鞋垫的过程之后的短时间周期内周期性地发送编码信号的序列增加了用户更有效地将加热指令传递到鞋垫的能力。

本发明包括电池供电的被加热的一双鞋垫，该被加热的一双鞋垫与密钥卡R/F发送器进行无线电通信。电池是锂离子聚合物电池，并且被设置有自包含的常规的保护性电路。发送器发送出要由唯一的一双鞋垫接收和解码的编码信号。该鞋垫具有通/断开关。可以将该开关在鞋垫被放置在鞋中之前放置在处于接通(on)的位置处。

当开关被放置在处于接通的位置处时，鞋垫并不产生热量，而且鞋垫中的R/F系统准备好从密钥卡发送器接收命令。每个鞋垫具有通/断开关，并且可以具有允许选择的鞋垫被加热的唯一代码。当两个开关均处于接通时，两个鞋垫将响应于密钥卡发送器。用户可以通过按压密钥卡发送器上的适当的按钮来利用密钥卡发送器在不加热、中度加热和高度加热之间进行选择。可以使用与离散不同的设置。

当在密钥卡发送器上选择加热设置时，鞋垫中的RF接收器检测到信号，并且如果针对特定的鞋垫，则激活其中的过程。微处理器感应到加热器附近的温度，并且如果温度对于选择的设置而言过低，则电流从电池流到加热器，直到热敏电阻器到达预定的温度为止。热敏电阻器生成被发送到微处理器的信号。微处理器控制电流的流动以实现和保持所期望的温度，直到用户选择另一个设置为止。还可以采用控制鞋垫中的热量的其他方法。

附图说明

图1是发送器单元的框图；

图2是鞋垫内的电路的框图；以及

图3A和图3B是示出了在本发明和现有技术中天线位置的鞋垫的部分截面图。

具体实施方式

图1是示出了本发明的发送器10的框图。发送器包括集成电路S14010，其连接到多个按钮12、14和16。按钮生成信号以使得在鞋垫内相应地生成高、中和无加热状况。用户选择要被激活的按钮以控制鞋垫内的温度。

LED 18可以连接到发送器以指示发送器正在发送和/或指示发送器处于接通(on)并且能够进行发送。与发送器连接的天线19将在发送器10中生成的电子信号无线发送到鞋垫中的电路。

发送器10通过确定选择了哪个按钮来对用户命令进行解码，并且发送器提供了信息或电信号的四个包的突发，其中每个包(packet)包括地址和数据。包长度例如是在长度上为120ms，并且整个四个包花费大约512ms来进行发送。为了确保命令被适当地接收到，在下一分钟内每15秒重复四个包的序列，从而总计20个包。这是符合当前的FCC条例的。

参见图2，示出了位于鞋垫内的电路。通过与微控制器26相连接的接收器24来对所发送的数据包进行接收和解码。将被解码的信号发送到微控制器以进行处理，其创建了用于加热器控制28的控制信号来实现鞋垫的期望温度状况。此外，地址数据识别出要被控制的鞋垫。加热器控制28连接到位于鞋垫内的加热器组件30，以将鞋垫加热到期望的温度。加热器组件还包括温度感应装置(例如，热敏电阻器)，以确定被加热的鞋垫的实时温度，来确定在微控制器26的控制下是否需要进一步的加热。

微控制器26和加热器组件30是由具有内部安全电路34的4.2伏特锂离子聚合物电池32进行供电的。

通过使用与位于鞋垫内的输入插孔36相连接的外部DC充电器22来对锂电池32进行再充电。因此是在鞋垫之外来控制充电。电压限制器38连接到外部充电输入的输出以确保供应到再充电电池32的电压被维持在特定水平之下。通过使用外部充电器来控制到电池的电压和电流以实现电池充电，并且电压限制器38提供了良好的电压控制以最优化电池充电。LED 23被提供有外部DC充电器22以显示电池状态，从而能够确定何时电池已经被完全充电并且可以从鞋垫拔下外部充电器。提供了三个电压调节器电路42以确保微控制器和加热器组件适当地进行操作。图2中所示的系统的控制电路包括电压调节器42来控制微控制器36处的电压。

在电池内放置保护电路34是对在锂电池之外具有保护电路的改进。在锂电池的内部设置保护电路是重要的，这是因为如果电池导致短路，则可以通过在其中设置保护电路来防范风险。如果保护电路远离锂电池，则将无法防范这样的短路对电池的损害。

在正常的使用中，用户将鞋垫中的通/断开关44设置到接通的位置，以使得电池电压能够控制其中的电路。微控制器26从RF接收器24接收命令信号，并且对信息进行解码以查看唯一的地址是否匹配鞋垫的地址。如果发现这样的匹配，则微控制器随后根据命令信号确定期望的加热设置。一旦这样的加热设置被解码，则微控制器26随后命令控制电路28接通加热器并且维持期望的加热设置点。这个状况继续，直到用户关断通/断开关或者电池电力耗尽为止。此外，在也能够关断加热单元的发送器中存在加热控制(无加热)。

本发明包括电池供电的电加热的一双鞋垫，该一双鞋垫与密钥卡R/F发送器8进行无线电通信(参见图1)。发送器10发送出可以被唯一的一双鞋垫接收和解码的编码信号。当鞋垫中的开关处于接通时，鞋垫并不产生热量，但鞋垫中的R/F系统准备好从密钥卡发送器接收命令。每一个鞋垫具有其自身的通/断开关。当两个开关都为接通(on)时，两个鞋垫可以根据地址数据响应于密钥卡发送器。用户可以通过按压密钥卡发送器8上的适当按钮，利用密钥卡发送器8在不加热、中度加热和高度加热之间进行选择。

当在密钥卡发送器8上选择了加热设置时，鞋垫中的RF接收器24检测到信号并且激活微处理器26。微处理器26感测到位于加热器附近的用于温度测量的热敏电阻器的状态，并且如果温度对于所选择的设置而言过低，则电流从电池32流到加热器30，直到热敏电阻器到达期望的温度为止。随后，微处理器26减小电流的流动来保持预定的温度。该温度被维持，直到用户选择了另一个设置为止。

RF接收器的位置、在鞋内、与地面相邻需要进行特别考量来克服信号损失。现有技术的无线电控制的鞋垫沿着鞋垫的中线定位有线天线40(参见图3b)。由于信号强度不充足，因此这成为了问题。所发送的大量信号被地面阻挡而不能到达位于鞋垫内的接收器天线。穿着者的足部和身体也容易阻挡信号。本发明的接收器天线42位于鞋垫的外部边缘附近(参见图3a)。

当用户准备好对电池进行再充电时，可以从鞋中移除鞋垫，并且开关被放置为处于关断的位置。或者，通过充电插孔的适当的保护性防水，可以使得充电插孔从鞋的外部可利用。

应当注意的是，描述了优选实施例来提供对本发明的主旨及其实际应用的最佳的说明，从而使得本领域一般技术人员能够在各个实施例以及适合于所构思的具体使用的各个变形例中利用本发明。当根据法律上相当并且权利上等同的幅度内进行解释时，所有这样的修改和变更在由所附权利要求确定的本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种用于远程地使得一只鞋的鞋垫被加热的改进系统，所述系统包括：

远程发送器，用于发送无线控制信号，所述无线控制信号初始化过程来增加所述鞋垫中的温度以调整所述鞋垫中的加热元件的温度，所述无线控制信号包括一系列的电信号，

在所述鞋垫中包括的电路，

所述电路包括：

接收器，包括所述接收器来接收所述无线控制信号，

微处理器，

所述微处理器包括用于感测所述鞋垫的实时温度的装置，

所述微处理器生成控制信号以使得所述鞋垫中的所述加热元件被调整为实现所述期望的温度，

在响应于所述控制信号初始化所述过程来控制所述鞋垫的加热时，所述系统生成周期性重复的控制信号。

2.如权利要求1所述的改进系统，其中在初始化所述过程以增加所述鞋垫中的温度之后，由所述发送器自动发送所述周期信号。

3.如权利要求2所述的改进系统，其中通过在所述发送器中生成的单个控制信号来初始化所述周期信号。

4.如权利要求3所述的改进系统，其中通过所述发送器中的开关来触发所述单个控制信号。

5.如权利要求4所述的改进系统，其中所述开关被按下一次来初始化所述加热过程。

6.如权利要求1所述的改进系统，其中在从所述远程发送器接收到所述控制信号时，由所述微处理器来生成所述周期信号。

7.如权利要求1所述的改进系统，其中在短于五分钟的总时间周期内生成所述周期信号。

8.如权利要求6所述的改进系统，其中在短于两分钟的总时间周期内生成所述周期信号。

9.如权利要求7所述的改进系统，其中大约每十五秒钟生成所述周期信号。

10.如权利要求1所述的改进系统，其中所述鞋垫包括扁平的可再充电的锂离子电池，所述电路还包括与所述锂离子电池相连接的电压调节器来调节所述锂电池的电压。

11.如权利要求10所述的改进系统，其中所述鞋垫中的所述电路还包括与所述锂电池相连接的电压限制器。

12.如权利要求1所述的改进系统，还包括在所述鞋垫中的用于所述锂电池的壳体装置，所述壳体装置使得所述锂电池能够被容易地从所述鞋垫中移除，并且替换的锂电池能够被放置在所述壳体中来为所述鞋垫提供电能。

13.如权利要求1所述的改进系统，还包括所述电路中的天线，所述天线位于所述鞋垫的外围中。

14.如权利要求1所述的改进系统，其中所述无线控制信号包括唯一的鞋垫标识数据和控制数据，通过所述鞋垫标识数据来标识要被加热的所述鞋垫。

15.如权利要求14所述的改进系统，其中所述唯一的鞋垫标识数据包括用于标识多于一个要被加热的鞋垫的数据。

16.如权利要求1所述的改进系统，还包括通过锂离子聚合物电池供电的被加热的鞋垫，所述电池具有位于所述电池中的安全电路，并且安全电路位于电池电极和连接线之间。

17.如权利要求16所述的改进系统，其中所述电池包括与所述鞋垫外部的再充电源相连接的输入插孔。