CN114858311A - 一种雪上运动平板压力传感器及其数据采集电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雪上运动平板压力传感器及其数据采集电路，属于运动器械和电路领域。雪上运动平板压力传感器包括一对足型平板压力传感器，每个足型平板压力传感器用于测量足底的八种点位压力信号，所述的八种点位包括第1跖骨位、第2跖骨位、第3跖骨位、第4跖骨位、足跟前内侧位、足跟后内侧位、足跟前外侧位、足跟后外侧位；每一个点位处均设有一个压力测量单元，用于获得对应点位的压力信号。数据采集电路，包括传感器模块、系统控制模块和数据传输模块；所述的传感器模块与系统控制模块连接，系统控制模块与数据传输模块连接；本发明通过采集足底压力信号，精确掌握运动员滑雪过程中的各种动作特点，指导滑雪运动员科学训练。

Description

一种雪上运动平板压力传感器及其数据采集电路

技术领域

本发明属于运动器械领域，涉及一种智能雪上运动设备数据智能采集技术，具体涉及一种雪上运动平板压力传感器及其数据采集电路。

背景技术

为了测试和分析滑雪运动员在运动过程中展示各种标准动作时的动作特点，方便运动员掌握技术要领，需要测量运动员脚底压力在运动过程中的变化情况，薄膜压力传感器虽然精度高、响应快，但是量程小、测量数据容易受环境及使用时长漂移，无法满足人体受力测量。因此，为了快速、准确地测量运动员脚底受力情况，本发明设计了高精度、大量程平板压力传感器，设计了一种平板压力传感器及其数据采集电路，不仅能够采集、放大和多种方式传输足底压力信号，而且进行了防水保护设计，防止冰雪融化的水造成短路。通过足底压力的采集，精准掌握运动员滑雪过程中的各种动作特点，指导滑雪运动员科学训练。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种雪上运动平板压力传感器及其数据采集电路，具有高精度、大量程的特点，将传感器感应到的压力信号通过信号处理电路进行放大，并将数据传输至数据终端中进行储存并分析雪上运动员的姿态信息，方便动作指导。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种雪上运动平板压力传感器，包括一对足型平板压力传感器，每个足型平板压力传感器用于测量足底的八种点位压力信号，所述的八种点位包括第1跖骨位、第2跖骨位、第3跖骨位、第4跖骨位、足跟前内侧位、足跟后内侧位、足跟前外侧位、足跟后外侧位；每一个点位处均设有一个压力测量单元，用于获得对应点位的压力信号。

进一步的，根据对各个点位的压力信号大小获得滑雪者的落地动作和滑行动作，所述的落地动作包括正常落地和全脚掌落地，所述的滑行动作包括直滑和直线欧力跳跃；

当足跟内侧＞足跟外侧＞第3跖骨＞第4跖骨＞第1跖骨＞第2跖骨时，属于正常落地；当足跟内侧＞足跟外侧＞第3跖骨＞第4跖骨＞第2跖骨＞第1跖骨时，属于全脚掌落地；

当第1跖骨＞第2跖骨＞第3跖骨＞第4跖骨＞足跟前内外侧位＞足跟后内外侧位时，属于直滑；当足跟内侧＞足跟外侧＞第1跖骨＞第2跖骨＞第3跖骨＞第4跖骨时，属于直线欧力跳跃；

所述的足跟内侧的压力值取足跟前内侧位、足跟后内侧位的均值，所述的足跟外侧的压力值取足跟前外侧位、足跟后外侧位的均值。

一种上述的雪上运动平板压力传感器的数据采集电路，包括传感器模块、系统控制模块和数据传输模块；所述的传感器模块与系统控制模块连接，系统控制模块与数据传输模块连接；

所述的传感器模块至少包括十六个压力传感器电路，分别读取一对足型平板压力传感器中每一个压力测量单元的初始压力信号值；所述的压力传感器电路包括二脚接插件J1、电阻R41、电容C1；二脚接插件J1为每一个压力测量单元的接线端子，电阻R41为分压电阻，电容C1为滤波电容；所述的接插件J1的第一引脚接地，第二引脚作为初始压力信号的输出端；所述的电阻R41一端引脚接+5V电源，另一端引脚连接接插件J1的第二引脚，起到分压电阻的作用，电阻值为10K；所述的电容C1一端引脚连接地，另一端引脚连接接插件J1的第二引脚，起到滤波电容的作用，电容值为100nF；

所述的系统控制模块包括防水保护电路、电源电路和信号处理电路，所述的电源电路用于为信号处理电路、压力传感器电路、防水保护电路和数据传输模块供电，所述的信号处理电路包括信号放大电路和滤波电路，信号放大电路与压力传感器电路连接，用于获取各个压力测量单元的初始压力信号并进行放大，滤波电路与信号放大电路连接，用于对放大后的压力信号进行滤波；所述的防水保护电路与信号处理电路连接，通过防水保护电路判断电路是否发生故障，若故障，则断开电源电路；

所述的数据传输模块用于将由系统控制模块中的信号处理电路放大、滤波后的压力信号传输给外部终端设备。

作为本发明的优选，所述的信号放大电路包括芯片H1、H2、H3，LM324PT芯片U1.1、U1.2、U1.3、U1.4、U1.5、U1.6、U1.7、U1.8，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40；芯片H2的1引脚和2引脚接电源，3引脚和4引脚接地；芯片U1.1，U1.2，U1.3，U1.4集成为一个芯片，芯片U1.5，U1.6，U1.7，U1.8集成为一个芯片；

芯片U1.1的1引脚接电阻R25的一端和芯片H3的19引脚，芯片U1.1的2引脚接电阻R25的另一端和电阻R26的一端，电阻R26的另一端接电阻R2和电阻R3的一端，电阻R2的另一端接电阻R1的一端并接地，电阻R1的另一端接芯片U1.1的3引脚和芯片H1的1引脚，电阻R3的另一端接电源和芯片H1的3引脚，芯片U1.1的4引脚接电源，芯片U1.1的11引脚接地；

芯片U1.2的7引脚接电阻R33的一端和芯片H3的17引脚，芯片U1.2的6引脚接电阻R33的另一端和电阻R27的一端，电阻R27的另一端接电阻R5和电阻R6的一端，电阻R5的另一端接电阻R4的一端并接地，电阻R4的另一端接芯片U1.2的5引脚和芯片H1的5引脚，电阻R6的另一端接电源和芯片H1的7引脚；

芯片U1.3的8引脚接电阻R34的一端和芯片H3的15引脚，芯片U1.3的9引脚接电阻R34的另一端和电阻R28的一端，电阻R28的另一端接电阻R8和电阻R9的一端，电阻R8的另一端接电阻R7的一端并接地，电阻R7的另一端接芯片U1.3的10引脚和芯片H1的9引脚，电阻R9的另一端接电源和芯片H1的11引脚；

芯片U1.4的14引脚接电阻R35的一端和芯片H3的13引脚，芯片U1.4的13引脚接电阻R35的另一端和电阻R29的一端，电阻R29的另一端接电阻R11和电阻R12的一端，电阻R11的另一端接电阻R10的一端并接地，电阻R10的另一端接芯片U1.4的12引脚和芯片H1的13引脚，电阻R12的另一端接电源和芯片H1的15引脚；

芯片U1.5的1引脚接电阻R36的一端和芯片H3的11引脚，芯片U1.5的2引脚接电阻R36的另一端和电阻R30的一端，电阻R30的另一端接电阻R22和电阻R24的一端，电阻R22的另一端接电阻R23的一端并接地，电阻R23的另一端接芯片U1.5的3引脚和芯片H1的16引脚，电阻R24的另一端接电源和芯片H1的14引脚，芯片U1.5的4引脚接电源，芯片U1.1的11引脚接地；

芯片U1.6的7引脚接电阻R37的一端和芯片H3的9引脚，芯片U1.6的6引脚接电阻R37的另一端和电阻R31的一端，电阻R31的另一端接电阻R20和电阻R19的一端，电阻R20的另一端接电阻R21的一端并接地，电阻R21的另一端接芯片U1.6的5引脚和芯片H1的12引脚，电阻R19的另一端接电源和芯片H1的10引脚；

芯片U1.7的8引脚接电阻R38的一端和芯片H3的7引脚，芯片U1.7的9引脚接电阻R38的另一端和电阻R32的一端，电阻R32的另一端接电阻R16和电阻R17的一端，电阻R16的另一端接电阻R18的一端并接地，电阻R18的另一端接芯片U1.7的10引脚和芯片H1的8引脚，电阻R17的另一端接电源和芯片H1的6引脚；

芯片U1.8的14引脚接电阻R39的一端和芯片H3的5引脚，芯片U1.8的13引脚接电阻R39的另一端和电阻R40的一端，电阻R40的另一端接电阻R13和电阻R14的一端，电阻R13的另一端接电阻R15的一端并接地，电阻R15的另一端接芯片U1.8的12引脚和芯片H1的4引脚，电阻R14的另一端接电源和芯片H1的2引脚；

此外，芯片H1的17引脚、18引脚、19引脚、20引脚悬空；芯片H3的1引脚、2引脚、3引脚、4引脚、6引脚、8引脚、10引脚、12引脚、14引脚、16引脚、18引脚、20引脚悬空。

作为本发明的优选，所述的滤波电路包括16个滤波模块电路；所述滤波模块电路包括LM358AD芯片U5.1，电阻R50、R51、R52，电容C12；U5.1的1引脚接R51的一端，且作为滤波处理后的信号输出，2引脚接R50和C12的一端，R50的另一端接由信号放大电路传递过来的待处理信号，C12的另一端接地，U5.1的3引脚接R51和R52的一端，R52的另一端接地，U5.1的4引脚接+15V，11引脚接-15V。

作为本发明的优选，所述的电源电路包括AMS1117芯片U2，7805芯片U3，两脚接插件J2，电阻R42、R43，电容C3、C5、C6、C7，极性电容C2、C4，LED灯LED1、LED2。所述的电阻R42、R43为限流电阻；电容C3、C5、C6、C7为滤波电容；极性电容C2、C4为滤波电容；

所述的AMS1117芯片U2作为产生+3.3V电源的电压转换芯片，其中3引脚接收输入的+5V电源，2引脚输出+3.3V电源，1引脚接地，4引脚悬空；电容C5一端引脚连接+3.3V电源，另一端引脚接地；极性电容C4正极连接+3.3V电源，负极接地；所述的电容C5、极性电容C4作为产生+3.3V电源的电压转换芯片的AMS1117芯片U2中的滤波电容使用；

所述的7805芯片U3用于产生+5V参考电压，其中1引脚接收输入的+12V电源，2引脚接地，3引脚输出+5V电源；电容C6一端引脚连接+12V电源，另一端引脚接地；电容C7一端引脚连接+5V电源，另一端引脚接地；所述的电容C6、电容C7作为产生+5V参考电压的7805芯片U3中的滤波电容使用；

所述的两脚接插件J1用于连接外接电源的正极与负极，从而提供7805芯片U3中的1引脚所需的电压源；接插件J2的一个引脚连接+12V电源，另一个引脚接地；

LED1、LED2分别用于显示电路是否接通3.3V和5V的电源；其中，LED1的正极连接电阻R42一端引脚使之相互串联，串联后电阻R42的另一端引脚连接+3.3V电源，LED1的负极接地；LED2的正极连接电阻R43一端引脚使之相互串联，串联后电阻R43的另一端引脚连接+5V电源，LED2的负极接地；

电容C3一端引脚连接+5V电源，另一端引脚接地；极性电容C2的正极连接+5V电源，负极接地；极性电容C2和电容C3用于对电压进行滤波，稳定转换后的电源。

作为本发明的优选，所述的防水保护电路包括LM2904D芯片U4，电阻R44、R45、R46、R47、R48、R49，电容C8、C9、C10、C11；，所述的LM2904D芯片U4用于放大由所述的电源电路提供的电源的电压变化大小，从而判断电路是否需要被保护；电阻R46、R47、R48为分压电阻；电阻R44、R45、R49为限流电阻；电容C8、C9、C10、C11为滤波电容；

芯片U4的1引脚与电阻R49的一端相连，电阻R49的另一端与电容C9的一端相连，电容C9的另一端接地，且电阻R49的另一端传递短路信号；芯片U4的2引脚与电阻R48的一端相连，电阻R48的另一端与电阻R49的一端相连，电阻R48的两端并联上电容C11，电阻R48连接芯片U4的2引脚的一端与电阻R45的一端相连，电阻R45的另一端接地；U4的3引脚与电阻R44、R46、R47的一端相连，电阻R46的另一端接3.3V电源，电阻R44的另一端接12V电源，电阻R47的另一端接地；电容C8并联在U4的2引脚和3引脚之间；U4的8引脚接电容C10的一端和+12V电源，电容C10的另一端接地。

本发明的有益效果是：

(1)本发明设计了平面压力传感器，实现了高精度、大量程的压力测量。

(2)本发明设计了平板压力传感器采集电路，实现了压力传感器的信号去燥、采集。

(3)本发明设计了平板压力传感器放大电路，对所采集的传感器信号放大1000倍，实现了毫伏级信号到伏级信号的放大，为信号传输和分析打下基础。

(4)本发明设计了滤波电路，对经过放大的传感器信号进行滤波，保证了所得数据的可靠性与真实性。

(5)本发明设计了wifi和蓝牙双采集电路，实现了多种信号传输方式集成。

(6)本发明设计了防水保护电路，实现了冰雪融化时对电路的保护。

附图说明

图1为雪上运动数据智能采集控制系统。

图2为本发明的压力传感器信号采集点位排布图。

图3为本发明的压力传感器电路原理图。

图4为本发明的信号放大电路原理图。

图5为本发明的滤波模块电路原理图。

图6为本发明的电源电路原理图。

图7是本发明的保护电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步描述。

本发明设计了一种能够代替传统薄膜压力传感器的大量程、高精度平板压力传感器，满足人体受力的测量需求，适用于在运动员滑雪过程中实时获取运动员的足部不同点位的发力大小，精准掌握运动员滑雪过程中的各种动作特点。

如图2所示，本实施例示出了一种双足型结构的平板压力传感器，可对运动员足底的八种点位进行压力信号采集，所述的八种点位包括第1跖骨位、第2跖骨位、第3跖骨位、第4跖骨位、足跟前内侧位、足跟后内侧位、足跟前外侧位、足跟后外侧位。以图2为例，4、9号为第1跖骨位，3、10号为第2跖骨位，2、11号为第3跖骨位，1、12号为第4跖骨位，6、13号为足跟前内侧位，8、15号为足跟后内侧位，5、14号为足跟前外侧位，7、16为足跟后外侧位。每一个点位均设有一个压力测量单元，用于获得对应点位的压力信号。

通过对各个点位压力大小的比较分析，可以对滑雪运动员的滑雪动作进行分析。比如，正常落地时足底各区压力大小依次为足跟内侧＞足跟外侧＞第3跖骨＞第4跖骨＞第1跖骨＞第2跖骨，全脚掌落地时足底各区压力依次为足跟内侧＞足跟外侧＞第3跖骨＞第4跖骨＞第2跖骨＞第1跖骨；直滑降时足底各区压力大小依次为第1跖骨＞第2跖骨＞第3跖骨＞第4跖骨＞足跟前内外侧位＞足跟后内外侧位；直线欧力跳跃起跳时足底各区压力大小依次为足跟内侧＞足跟外侧＞第1跖骨＞第2跖骨＞第3跖骨＞第4跖骨；更为复杂的动作还可以通过对左右脚同一点位的压力大小比较进行分析。

本发明还提出了一种用于测量上述每一个压力测量单位的数据采集电路。传统的采集电路只能采集量程小的压力传感器信号，不适用本发明的大量程信号采集。此外，因雪上运动的平板传感器受外界环境影响较大，信号处理更加困难。

为了实现对雪上运动平板压力传感器数据的高精度采集，本发明提出了如图1所示的数据采集电路，包括传感器模块、系统控制模块和数据传输模块。所述的传感器模块与系统控制模块连接，系统控制模块与数据传输模块连接。

所述的数据传输模块包括wifi模块电路和蓝牙模块，用于将由系统控制模块中的信号处理电路放大、滤波后的压力信号传输给外部终端设备。

所述的传感器模块至少包括十六个压力传感器电路，分别读取双足型结构的平板压力传感器中每一个压力测量单元的信号值。如图3所示，所述的压力传感器电路包括二脚接插件J1、电阻R41、电容C1；二脚接插件J1为每一个压力测量单元的接线端子，电阻R41为分压电阻，电容C1为滤波电容。本实施例中，所述的接插件J1的第一引脚接地，第二引脚作为压力信号的输出端；所述的电阻R41一端引脚接+5V电源，另一端引脚连接接插件J1的第二引脚，起到分压电阻的作用，电阻值为10K；所述的电容C1一端引脚连接地，另一端引脚连接接插件J1的第二引脚，起到滤波电容的作用，电容值为100nF。

所述的系统控制模块包括防水保护电路、电源电路和信号处理电路，所述的电源电路用于为信号处理电路、压力传感器电路、防水保护电路和数据传输模块供电，所述的信号放大电路与压力传感器电路连接，用于获取各个压力测量单元的初始压力信号，对所述的初始压力信号进行滤波、放大；所述的防水保护电路与信号放大电路连接，通过防水保护电路判断电路是否发生故障。

所述信号处理电路包括信号放大电路和滤波电路，将通过压力传感器电路采集到的压力信号经由信号处理电路进行放大、滤波。

如图4所示，所述的信号放大电路包括芯片H1、H2、H3，LM324PT芯片U1.1、U1.2、U1.3、U1.4、U1.5、U1.6、U1.7、U1.8，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40；芯片H2的1引脚和2引脚接电源，3引脚和4引脚接地；芯片U1.1，U1.2，U1.3，U1.4集成为一个芯片，芯片U1.5，U1.6，U1.7，U1.8集成为一个芯片；

芯片U1.1的1引脚接电阻R25的一端和芯片H3的19引脚，芯片U1.1的2引脚接电阻R25的另一端和电阻R26的一端，电阻R26的另一端接电阻R2和电阻R3的一端，电阻R2的另一端接电阻R1的一端并接地，电阻R1的另一端接芯片U1.1的3引脚和芯片H1的1引脚，电阻R3的另一端接电源和芯片H1的3引脚，芯片U1.1的4引脚接电源，芯片U1.1的11引脚接地；

芯片U1.2的7引脚接电阻R33的一端和芯片H3的17引脚，芯片U1.2的6引脚接电阻R33的另一端和电阻R27的一端，电阻R27的另一端接电阻R5和电阻R6的一端，电阻R5的另一端接电阻R4的一端和接地，电阻R4的另一端接芯片U1.2的5引脚和芯片H1的5引脚，电阻R6的另一端接电源和芯片H1的7引脚；

芯片U1.3的8引脚接电阻R34的一端和芯片H3的15引脚，芯片U1.3的9引脚接电阻R34的另一端和电阻R28的一端，电阻R28的另一端接电阻R8和电阻R9的一端，电阻R8的另一端接电阻R7的一端并接地，电阻R7的另一端接芯片U1.3的10引脚和芯片H1的9引脚，电阻R9的另一端接电源和芯片H1的11引脚；

芯片U1.4的14引脚接电阻R35的一端和芯片H3的13引脚，芯片U1.4的13引脚接电阻R35的另一端和电阻R29的一端，电阻R29的另一端接电阻R11和电阻R12的一端，电阻R11的另一端接电阻R10的一端并接地，电阻R10的另一端接芯片U1.4的12引脚和芯片H1的13引脚，电阻R12的另一端接电源和芯片H1的15引脚；

芯片U1.5的1引脚接电阻R36的一端和芯片H3的11引脚，芯片U1.5的2引脚接电阻R36的另一端和电阻R30的一端，电阻R30的另一端接电阻R22和电阻R24的一端，电阻R22的另一端接电阻R23的一端并接地，电阻R23的另一端接芯片U1.5的3引脚和芯片H1的16引脚，电阻R24的另一端接电源和芯片H1的14引脚，芯片U1.5的4引脚接电源，芯片U1.1的11引脚接地；

芯片U1.6的7引脚接电阻R37的一端和芯片H3的9引脚，芯片U1.6的6引脚接电阻R37的另一端和电阻R31的一端，电阻R31的另一端接电阻R20和电阻R19的一端，电阻R20的另一端接电阻R21的一端并接地，电阻R21的另一端接芯片U1.6的5引脚和芯片H1的12引脚，电阻R19的另一端接电源和芯片H1的10引脚；

芯片U1.7的8引脚接电阻R38的一端和芯片H3的7引脚，芯片U1.7的9引脚接电阻R38的另一端和电阻R32的一端，电阻R32的另一端接电阻R16和电阻R17的一端，电阻R16的另一端接电阻R18的一端接地，电阻R18的另一端接芯片U1.7的10引脚和芯片H1的8引脚，电阻R17的另一端接电源和芯片H1的6引脚；

芯片U1.8的14引脚接电阻R39的一端和芯片H3的5引脚，芯片U1.8的13引脚接电阻R39的另一端和电阻R40的一端，电阻R40的另一端接电阻R13和电阻R14的一端，电阻R13的另一端接电阻R15的一端并接地，电阻R15的另一端接芯片U1.8的12引脚和芯片H1的4引脚，电阻R14的另一端接电源和芯片H1的2引脚；

此外，芯片H1的17引脚、18引脚、19引脚、20引脚悬空；芯片H3的1引脚、2引脚、3引脚、4引脚、6引脚、8引脚、10引脚、12引脚、14引脚、16引脚、18引脚、20引脚悬空。

所述的滤波电路包括16个滤波模块电路。所述滤波模块电路包括LM358AD芯片U5.1，电阻R50、R51、R52，电容C12；U5.1的1引脚接R51的一端，且作为滤波处理后的信号输出，2引脚接R50和C12的一端，R50的另一端接由信号放大电路传递过来的待处理信号，C12的另一端接地，U5.1的3引脚接R51和R52的一端，R52的另一端接地，U5.1的4引脚接+15V，11引脚接-15V。

如图6所示，所述的电源电路包括AMS1117芯片U2，7805芯片U3，两脚接插件J2，电阻R42、R43，电容C3、C5、C6、C7，极性电容C2、C4，LED灯LED1、LED2。所述的电阻R42、R43为限流电阻；电容C3、C5、C6、C7为滤波电容；极性电容C2、C4为滤波电容。

所述的AMS1117芯片U2作为产生+3.3V电源的电压转换芯片，其中3引脚接收输入的+5V电源，2引脚输出+3.3V电源，1引脚接地，4引脚悬空。本实施例中，电容C5一端引脚连接+3.3V电源，另一端引脚接地；极性电容C4正极连接+3.3V电源，负极接地。所述的电容C5、极性电容C4作为产生+3.3V电源的电压转换芯片的AMS1117芯片U2中的滤波电容使用。

所述的7805芯片U3用于产生+5V参考电压，其中1引脚接收输入的+12V电源，2引脚接地，3引脚输出+5V电源。本实施例中，电容C6一端引脚连接+12V电源，另一端引脚接地；电容C7一端引脚连接+5V电源，另一端引脚接地。所述的电容C6、电容C7作为产生+5V参考电压的7805芯片U3中的滤波电容使用。

所述的两脚接插件J1用于连接外接电源的正极与负极，从而提供7805芯片U3中的1引脚所需的电压源；本实施例中，接插件J2的一个引脚连接+12V电源，另一个引脚接地。

LED灯LED1、LED2分别用于显示电路是否接通3.3V和5V的电源。其中，LED灯LED1的正极连接电阻R42一端引脚使之相互串联，串联后电阻R42的另一端引脚连接+3.3V电源，LED灯LED1的负极接地；LED灯LED2的正极连接电阻R43一端引脚使之相互串联，串联后电阻R43的另一端引脚连接+5V电源，LED灯LED2的负极接地；

电容C3一端引脚连接+5V电源，另一端引脚接地；极性电容C2的正极连接+5V电源，负极接地；极性电容C2和电容C3主要是对电压进行滤波，稳定转换后的电源。

所述的防水保护电路包括LM2904D芯片U4，电阻R44、R45、R46、R47、R48、R49，电容C8、C9、C10、C11；，所述的LM2904D芯片U4用于放大由所述的电源电路提供的电源的电压变化大小，从而判断电路是否需要被保护；电阻R46、R47、R48为分压电阻；电阻R44、R45、R49为限流电阻；电容C8、C9、C10、C11为滤波电容。

本实施例中，芯片U4的1引脚与电阻R49的一端相连，电阻R49的另一端与电容C9的一端相连，电容C9的另一端接地，且电阻R49的另一端传递短路信号；芯片U4的2引脚与电阻R48的一端相连，电阻R48的另一端与电阻R49的一端相连，电阻R48的两端并联上电容C11，电阻R48连接芯片U4的2引脚的一端与电阻R45的一端相连，电阻R45的另一端接地；U4的3引脚与电阻R44、R46、R47的一端相连，电阻R46的另一端接3.3V电源，电阻R44的另一端接12V电源，电阻R47的另一端接地；电容C8并联在U4的2引脚和3引脚之间；U4的8引脚接电容C10的一端和+12V电源，电容C10的另一端接地。

图3中的接插件J1可以外接压力传感器，根据压力的变化而产生不同的电阻，从而使电压发生变化。而电压就是输出的压力信号，传输给信号放大电路。

图4中的信号放大电路可以将压力传感器电路传递来的压力信号放大1000倍，实现毫伏级信号到伏级信号的放大。

图5中的滤波电路可以将信号放大电路传递的信号中大于1kHz的部分过滤，从而实现滤波去噪的目的。

图6中的电源电路主要功能是将外接电池给出的+12V电压转换成其他电路能够使用的电源。转换的+5V电源主要用于图3中的接插件的供电。电阻R42、R43主要起限流作用。电容C3、C5、C6、C7以及极性电容C2、C4主要是对电压进行滤波，稳定转换后的电源。

本实施例中，电源电路可进一步分为系统电源、第一电压电路和第二电压电路，第一电压电路与系统电源连接，第二电压电路与第一电压电路连接。第一电压电路包括芯片U3、电容C6和电容C7等。第二电压电路包括芯片U2、电容C4、电容C5等。

图7中的防水保护电路主要功能是读取外界给系统的电源电压，从而判断电路是否发生故障，并将短路信号传递给电源电路，将电源断开，从而使电路得到保护。

尽管本发明较多地使用了图中附图标记对应的术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质。此外，以上列举的仅是本发明的具体实施例；显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种雪上运动平板压力传感器，其特征在于，包括一对足型平板压力传感器，每个足型平板压力传感器用于测量足底的八种点位压力信号，所述的八种点位包括第1跖骨位、第2跖骨位、第3跖骨位、第4跖骨位、足跟前内侧位、足跟后内侧位、足跟前外侧位、足跟后外侧位；每一个点位处均设有一个压力测量单元，用于获得对应点位的压力信号。

2.根据权利要求1所述的雪上运动平板压力传感器，其特征在于，根据对各个点位的压力信号大小获得滑雪者的落地动作和滑行动作，所述的落地动作包括正常落地和全脚掌落地，所述的滑行动作包括直滑和直线欧力跳跃；

当足跟内侧＞足跟外侧＞第3跖骨＞第4跖骨＞第1跖骨＞第2跖骨时，属于正常落地；当足跟内侧＞足跟外侧＞第3跖骨＞第4跖骨＞第2跖骨＞第1跖骨时，属于全脚掌落地；

当第1跖骨＞第2跖骨＞第3跖骨＞第4跖骨＞足跟前内外侧位＞足跟后内外侧位时，属于直滑；当足跟内侧＞足跟外侧＞第1跖骨＞第2跖骨＞第3跖骨＞第4跖骨时，属于直线欧力跳跃；

所述的足跟内侧的压力值取足跟前内侧位、足跟后内侧位的均值，所述的足跟外侧的压力值取足跟前外侧位、足跟后外侧位的均值。

3.一种如权利要求1或2所述的雪上运动平板压力传感器的数据采集电路，其特征在于，包括传感器模块、系统控制模块和数据传输模块；所述的传感器模块与系统控制模块连接，系统控制模块与数据传输模块连接；

所述的传感器模块至少包括十六个压力传感器电路，分别读取一对足型平板压力传感器中每一个压力测量单元的初始压力信号值；所述的压力传感器电路包括二脚接插件J1、电阻R41、电容C1；二脚接插件J1为每一个压力测量单元的接线端子，电阻R41为分压电阻，电容C1为滤波电容；所述的接插件J1的第一引脚接地，第二引脚作为初始压力信号的输出端；所述的电阻R41一端引脚接+5V电源，另一端引脚连接接插件J1的第二引脚，起到分压电阻的作用；所述的电容C1一端引脚连接地，另一端引脚连接接插件J1的第二引脚，起到滤波电容的作用；

所述的系统控制模块包括防水保护电路、电源电路和信号处理电路，所述的电源电路用于为信号处理电路、压力传感器电路、防水保护电路和数据传输模块供电，所述的信号处理电路包括信号放大电路和滤波电路，信号放大电路与压力传感器电路连接，用于获取各个压力测量单元的初始压力信号并进行放大，滤波电路与信号放大电路连接，用于对放大后的压力信号进行滤波；所述的防水保护电路与信号处理电路连接，通过防水保护电路判断电路是否发生故障，若故障，则断开电源电路；

所述的数据传输模块用于将由系统控制模块中的信号处理电路放大、滤波后的压力信号传输给外部终端设备。

4.根据权利要求3所述的雪上运动平板压力传感器的数据采集电路，其特征在于，所述的信号放大电路包括芯片H1、H2、H3，LM324PT芯片U1.1、U1.2、U1.3、U1.4、U1.5、U1.6、U1.7、U1.8，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40；芯片H2的1引脚和2引脚接电源，3引脚和4引脚接地；芯片U1.1，U1.2，U1.3，U1.4集成为一个芯片，芯片U1.5，U1.6，U1.7，U1.8集成为一个芯片；

芯片U1.1的1引脚接电阻R25的一端和芯片H3的19引脚，芯片U1.1的2引脚接电阻R25的另一端和电阻R26的一端，电阻R26的另一端接电阻R2和电阻R3的一端，电阻R2的另一端接电阻R1的一端并接地，电阻R1的另一端接芯片U1.1的3引脚和芯片H1的1引脚，电阻R3的另一端接电源和芯片H1的3引脚，芯片U1.1的4引脚接电源，芯片U1.1的11引脚接地；

芯片U1.2的7引脚接电阻R33的一端和芯片H3的17引脚，芯片U1.2的6引脚接电阻R33的另一端和电阻R27的一端，电阻R27的另一端接电阻R5和电阻R6的一端，电阻R5的另一端接电阻R4的一端并接地，电阻R4的另一端接芯片U1.2的5引脚和芯片H1的5引脚，电阻R6的另一端接电源和芯片H1的7引脚；

芯片U1.3的8引脚接电阻R34的一端和芯片H3的15引脚，芯片U1.3的9引脚接电阻R34的另一端和电阻R28的一端，电阻R28的另一端接电阻R8和电阻R9的一端，电阻R8的另一端接电阻R7的一端并接地，电阻R7的另一端接芯片U1.3的10引脚和芯片H1的9引脚，电阻R9的另一端接电源和芯片H1的11引脚；

芯片U1.4的14引脚接电阻R35的一端和芯片H3的13引脚，芯片U1.4的13引脚接电阻R35的另一端和电阻R29的一端，电阻R29的另一端接电阻R11和电阻R12的一端，电阻R11的另一端接电阻R10的一端并接地，电阻R10的另一端接芯片U1.4的12引脚和芯片H1的13引脚，电阻R12的另一端接电源和芯片H1的15引脚；

芯片U1.5的1引脚接电阻R36的一端和芯片H3的11引脚，芯片U1.5的2引脚接电阻R36的另一端和电阻R30的一端，电阻R30的另一端接电阻R22和电阻R24的一端，电阻R22的另一端接电阻R23的一端并接地，电阻R23的另一端接芯片U1.5的3引脚和芯片H1的16引脚，电阻R24的另一端接电源和芯片H1的14引脚，芯片U1.5的4引脚接电源，芯片U1.1的11引脚接地；

芯片U1.6的7引脚接电阻R37的一端和芯片H3的9引脚，芯片U1.6的6引脚接电阻R37的另一端和电阻R31的一端，电阻R31的另一端接电阻R20和电阻R19的一端，电阻R20的另一端接电阻R21的一端并接地，电阻R21的另一端接芯片U1.6的5引脚和芯片H1的12引脚，电阻R19的另一端接电源和芯片H1的10引脚；

芯片U1.7的8引脚接电阻R38的一端和芯片H3的7引脚，芯片U1.7的9引脚接电阻R38的另一端和电阻R32的一端，电阻R32的另一端接电阻R16和电阻R17的一端，电阻R16的另一端接电阻R18的一端并接地，电阻R18的另一端接芯片U1.7的10引脚和芯片H1的8引脚，电阻R17的另一端接电源和芯片H1的6引脚；

芯片U1.8的14引脚接电阻R39的一端和芯片H3的5引脚，芯片U1.8的13引脚接电阻R39的另一端和电阻R40的一端，电阻R40的另一端接电阻R13和电阻R14的一端，电阻R13的另一端接电阻R15的一端并接地，电阻R15的另一端接芯片U1.8的12引脚和芯片H1的4引脚，电阻R14的另一端接电源和芯片H1的2引脚；

此外，芯片H1的17引脚、18引脚、19引脚、20引脚悬空；芯片H3的1引脚、2引脚、3引脚、4引脚、6引脚、8引脚、10引脚、12引脚、14引脚、16引脚、18引脚、20引脚悬空。

5.根据权利要求3所述的雪上运动平板压力传感器的数据采集电路，其特征在于，所述的滤波电路包括16个滤波模块电路；所述滤波模块电路包括LM358AD芯片U5.1，电阻R50、R51、R52，电容C12；U5.1的1引脚接R51的一端，且作为滤波处理后的信号输出，2引脚接R50和C12的一端，R50的另一端接由信号放大电路传递过来的待处理信号，C12的另一端接地，U5.1的3引脚接R51和R52的一端，R52的另一端接地，U5.1的4引脚接+15V，11引脚接-15V。

6.根据权利要求3所述的雪上运动平板压力传感器的数据采集电路，其特征在于，所述的电源电路包括AMS1117芯片U2，7805芯片U3，两脚接插件J2，电阻R42、R43，电容C3、C5、C6、C7，极性电容C2、C4，LED灯LED1、LED2。所述的电阻R42、R43为限流电阻；电容C3、C5、C6、C7为滤波电容；极性电容C2、C4为滤波电容；

所述的AMS1117芯片U2作为产生+3.3V电源的电压转换芯片，其中3引脚接收输入的+5V电源，2引脚输出+3.3V电源，1引脚接地，4引脚悬空；电容C5一端引脚连接+3.3V电源，另一端引脚接地；极性电容C4正极连接+3.3V电源，负极接地；所述的电容C5、极性电容C4作为产生+3.3V电源的电压转换芯片的AMS1117芯片U2中的滤波电容使用；

所述的7805芯片U3用于产生+5V参考电压，其中1引脚接收输入的+12V电源，2引脚接地，3引脚输出+5V电源；电容C6一端引脚连接+12V电源，另一端引脚接地；电容C7一端引脚连接+5V电源，另一端引脚接地；所述的电容C6、电容C7作为产生+5V参考电压的7805芯片U3中的滤波电容使用；

所述的两脚接插件J1用于连接外接电源的正极与负极，从而提供7805芯片U3中的1引脚所需的电压源；接插件J2的一个引脚连接+12V电源，另一个引脚接地；

LED1、LED2分别用于显示电路是否接通3.3V和5V的电源；其中，LED1的正极连接电阻R42一端引脚使之相互串联，串联后电阻R42的另一端引脚连接+3.3V电源，LED1的负极接地；LED2的正极连接电阻R43一端引脚使之相互串联，串联后电阻R43的另一端引脚连接+5V电源，LED2的负极接地；

电容C3一端引脚连接+5V电源，另一端引脚接地；极性电容C2的正极连接+5V电源，负极接地；极性电容C2和电容C3用于对电压进行滤波，稳定转换后的电源。

7.根据权利要求3所述的雪上运动平板压力传感器的数据采集电路，其特征在于，所述的防水保护电路包括LM2904D芯片U4，电阻R44、R45、R46、R47、R48、R49，电容C8、C9、C10、C11；，所述的LM2904D芯片U4用于放大由所述的电源电路提供的电源的电压变化大小，从而判断电路是否需要被保护；电阻R46、R47、R48为分压电阻；电阻R44、R45、R49为限流电阻；电容C8、C9、C10、C11为滤波电容；

芯片U4的1引脚与电阻R49的一端相连，电阻R49的另一端与电容C9的一端相连，电容C9的另一端接地，且电阻R49的另一端传递短路信号；芯片U4的2引脚与电阻R48的一端相连，电阻R48的另一端与电阻R49的一端相连，电阻R48的两端并联上电容C11，电阻R48连接芯片U4的2引脚的一端与电阻R45的一端相连，电阻R45的另一端接地；U4的3引脚与电阻R44、R46、R47的一端相连，电阻R46的另一端接3.3V电源，电阻R44的另一端接12V电源，电阻R47的另一端接地；电容C8并联在U4的2引脚和3引脚之间；U4的8引脚接电容C10的一端和+12V电源，电容C10的另一端接地。

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