CN203274757U - 自动计步器及自动计步鞋 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动计步器，其主要包含有一供电模组、一计步模组以及一显示模组。供电模组用于储存一电能以供应电能，而计步模组则自供电模组取得一电能并藉由固态三轴加速度感测晶片来对使用者的作动进行感测进而统计有一步数，进而藉由显示模组予以显示。藉由本实用新型的设计，使用者得以精准地对其步数进行统计。

Description

自动计步器及自动计步鞋

技术领域

本实用新型关于一种自动计步器，更明确的，特别是指一种整合有计步模组以及显示模组的自动计步鞋，其用于统计并显示使用者已踏持的步数。

背景技术

随着时代的不断进步，人们日渐地正视运动的重要性。人们为了于运动时得知其己踏持的步数，往往需要准备一计步器并固定于其肢体以进行计步。然而，计步器于使用时，常因滑脱或其过分紧束于肢体而造成使用者使用上的不适。据此，将计步器与鞋具进行结合，即得为一解。另一方面，现存的计步器，有些以弹簧式振动开关，来感测进行计步，也有其他电子式计步器利用压电材料所产生的信号以为步数的统计，惟应用此方式的计步器的精度将有所限制，故此，如何提升计步器的精度，实为各家厂商积极研究的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于一种自动计步器与自动计步鞋，其结构简单，可以精确地感测使用者己踏持的步数。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种自动计步器，显示一使用者运动或步行的步数，其特征在于包含:

一储存有电能的供电模组；

一耦接该供电模组的计步模组，该计步模组包含有：

一依据外加于该计步模组的外力感测第一轴加速度、第二轴加速度及第三轴加速度的固态三轴加速度感测晶片；以及

一耦接该供电模组以显示该使用者运动或步行步数的显示模组。

其中，进一步包含有一耦接该计步模组以及该显示模组的控制模组。

其中，该固态三轴加速度感测晶片更包含分别储存该第一轴加速度、该第二轴加速度及该第三轴加速度的感测数值的三个暂存器。

其中，该控制模组藉由I²C总线与该固态三轴加速度感测晶片耦接从而以串列方式读取储存于该固态三轴加速度感测晶片中该三个暂存器内不同轴的加速度感测数值。

还公开了一种自动计步鞋，显示一使用者运动或步行的步数，其特征在于包含：

一鞋体，该鞋体具有一外侧表面以及一底部；

一储存有电能的供电模组，埋设于该底部；

一耦接该供电模组的计步模组，埋设于该底部，该计步模组包含有：

一依据外加于该鞋体的外力感测第一轴加速度、第二轴加速度及第三轴加速度的固态三轴加速度感测晶片；以及

一耦接该供电模组并显示该使用者运动或步行步数的显示模组，设置于该外侧表面。

其中，该显示模组进一步包含有一发光颜色或发光频率相对应于该步数的发光二极体单元。

其中，进一步包含有:

一耦接该计步模组以及该显示模组的控制模组。

其中，该固态三轴加速度感测晶片更包含分别储存该第一轴加速度、该第二轴加速度及该第三轴加速度的感测数值的三个暂存器。

其中，进一步包含有：

一耦接于该供电模组以将该供电模组与一外部模组耦接的接口模组。

其中，其进一步包含有：

一表达该供电模组剩余电量的第二显示模组，设置于该外侧表面，该显示模组耦接该供电模组，该第二显示模组具有发光颜色相对应于该剩余电量的至少一发光二极体单元。

综上所述，本实用新型透过固态三轴加速度感测晶片来进行步数的感测。解决了习知技术中，踏步侦测精度不足的问题，且结合至鞋中，各模块组合简单，成本更低，还能提供外部元件的充电，功能多样，实用性更强。

关于本实用新型的优点与精神可以藉由以下的创作详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1：绘述了本实用新型的一具体实施例的自动计步鞋的示意图。

图2：绘述了本实用新型的另一具体实施例的自动计步鞋的示意图。

图3：绘述了本实用新型的计步模组于一具体实施例中的电路配接图。

图4：绘述了本实用新型的控制模组及显示模组于一具体实施例中的电路配接图。

具体实施方式

本实用新型的自动计步器可包含一供电模组10、一计步模组30以及一显示模组60。其中计步模组30耦接供电模组10，计步模组30并包含有一固态三轴加速度感测晶片，该加速度感测晶片依据外加于该计步模组的外力可以感测一第一轴加速度、一第二轴加速度及一第三轴加速度用以决定使用者是否有步行。显示模组耦接供电模组。显示模组60可具有至少一发光二极体单元，用于表达累积的步数。本实用新型更得选择性地包含有一控制模组40与一第二显示模组70。控制模组40耦接计步模组以及显示模组60，用以控制该显示模组以表达累积的步数。而第二显示模组70则耦接供电模组10，该第二显示模组70可具有至少一发光二极体单元，该第二显示模组70系用于表达该供电模组10的剩余电量。

藉由该固态三轴加速度感测晶片的应用，使用者运动或步行的步数将得以被精准的计算。藉此，设计者得预设一判断准则，依据上述不同轴的感测数值与上述判断准则进行比较，来对使用者的踏步模式进行分析而更进一步且精准的感测及判读使用者是否有步行。例如，该固态三轴加速度感测晶片可包含三个暂存器分别储存不同轴的感测数值。固态三轴加速度感测晶片可藉由数个信号与控制模组40耦接，使控制模组40可读取储存于暂存器内不同轴的感测数值。于一实施例中数个信号可包含属于I²C总线(bus)规格的SCL信号与SDA信号，以串列方式读取储存于暂存器内不同轴的感测数值。而前述的判断准则可以是该第一轴加速度、该第二轴加速度及该第三轴加速度的感测数值，个别平方后相加再进行开根号而产生的计算数值，如果此计算数值大于一预设值则可以得知使用者是有踏步。而控制模组40则可累计使用者运动或步行的步数，进而控制显示模组60以表达累积的步数。

另外，本实用新型亦揭露了一种自动计步鞋，用以计步及显示其统计的步数。请参见图1，图1绘述了本实用新型的一具体实施例的自动计步鞋的示意图。如图1所示，自动计步鞋1大致上的包含有一供电模组10、一鞋体20、一计步模组30、一控制模组40、一显示模组60、一第二显示模组70、一接口模组80以及一重设模组90。

由图可见，鞋体20大致上的包含有一底部21以及一外侧表面22。鞋体20于使用者行进时将随之承受有一外力。于本具体实施例中，上述外力指使用者在作动时而产生的加速度或作用力。除此之外，上述提及的外侧表面22一词被定义为处于鞋体20的外部的表面，或为相反于与使用者脚部接触方向的表面。需注意的是上述的外侧表面22一词并不以鞋体20的上方表面为限，其亦得指鞋体20的头端或尾端等其他外部表面。

供电模组10用于储存一电能以对其他模组或装置提供电能。于本具体实施例中，本实用新型的供电模组10可以由多个钮扣型电池串联而成且被埋设于鞋体20的底部21相对于其鞋跟处。然而，供电模组10所设置的位置并不以此为限，供电模组10亦得设置于鞋体20的任意位置，本实用新型不对此进行限制。另外，供电模组10的组成元件(电池)的形状、数量、连接方式均得根据供电模组10的设置位置而作一相对应的更变，举例来说，按使用者的需要，供电模组10得为单一板状可充式电池或其他形式的电池，如锂电池，即为一例。除此之外，供电模组10亦得为一发电装置，如片状压电材料或是应用电动势以为发电的发电元件所组成。

另外，本实用新型的计步模组30耦接供电模组10并自其取得电能。计步模组30用于统计一步数。于本例中，计步模组30包含有一固态三轴加速度感测晶片。而前述的固态加速度感测晶片指用以感测一第一轴加速度、一第二轴加速度及一第三轴加速度的半导体微机电加速度感测晶片。于一实施例中，此三轴可为座标轴上的X、Y、Z轴的轴线方向，亦即前述的晶片具有侦测三轴加速度的能力。在受加速度时，感测晶片中的不同轴的微机电硅半导体元件将产生感测数值，藉由对不同轴的感测数值进行运算，即得以算出各轴所受的加速度为何。

藉由该三轴加速度感测晶片的应用，使用者脚步的状况将得以被精准的控制，藉此，设计者得预先的于晶片中或他处设定有一判断准则，依据上述不同轴的感测数值与上述判断准则进行比较，来对使用者的踏步模式进行分析而更进一步且精准的感测及判读使用者的作动。

另一方面，本实用新型的显示模组60与上述供电模组10耦接以自其取得电能并用于表达其步数。显示模组60可具有至少一发光二极体单元且得被任意的设置于鞋体20外侧表面22上的任一位置。另外，为让使用者得轻松地得知其步数，本实用新型的显示模组60建议设置于鞋体20的上方靠近鞋带或其鞋头、鞋尖处。然而，本实用新型并不以上述设计为限，显示模组60亦得设置于鞋体20的尾部以兼作警示灯之用，如图1所绘述。需注意的是，图1所绘述的多个显示模组60仅为表达显示模组60所可能被设置的位置或显示模组60可行的设计，本实用新型不以同时具有多个显示模组60为限，于实际应用时，设计者得按其需求择一为之。

举例来说，显示模组60可具有至少一发光二极体单元，各个发光二本体单元指包含有至少一发光二极体晶片的发光二极体模组，如表面粘着型发光二极体或子弹型发光二极体。其中，请参阅图1，其己同时的揭露了数种可行的显示模组60设计。于其中一设计中，显示模组60由多个发光二极体单元所组成，各个二极体单元件被排列成一二维矩阵，用以显示一二维图案以表达该步数。需知道的是，本实用新型的显示模组60不以显示文字为限，按使用者的需要，其亦得用于显示一预设的图案或符号。除此之外，本实用新型的显示模组60中的发光二极体单元不以直接显示该数字为限，其亦得利用各个发光二极体发光数量来表示其是否满足一预设条件如图1中的另一显示模组60所绘述。举例来说，当发光二极体单元点亮的数量为一颗时，其代表步数大于一千，点亮的数量为两颗时则代表其步数大于五千，点亮的数量为三颗时则代表其步数大于一万。

除此之外，显示模组60亦得利用单一发光二极体单元来以不同的闪动频率来表示使用者于一指定时间内己踏持的步数。举例来说，发光二极体单元的闪烁频率得按累积步数的增加而作一相对应的改变。

又或者，显示模组60得藉由不同的发光颜色或其发光的强度来表达步数的大小、数量。举例来说，显示模组60中的发光二极体单元可以，但不限于，包含有三颗分别相对应于三原色的发光二极体晶片，用以单独或混合地产生不同频色的光线并随步数的改变来作一相对应的改变。于实际应用时，步数的大小与该发光颜色的波长得成一反比的关系。举例来说，当步数为小于一千时，其发光颜色为红色，而当步数介于一千至一万之间时，其发光颜色为黄灯，而步数大于一万时，则其发光产色为绿灯，藉此让使用者得知其己踏持步数的多寡。

用另一角度来说明，当步数处于一第一区间、一第二区间以及一第三区间时，其发光颜色分别为第一颜色、第二颜色以及第三颜色，于本具体实施例中，第一颜色、第二颜色以及第三颜色分别为红、黄以及绿。第一区间小于第二区间，第二区间小于该第三区间。而于本实施例中，第一区间指步数小于一千步，而第二区间为步数介于一千零一至一万步之间，而第三区间则系指步数大于一万零一步。需知道的，上述说明仅为举例，本实用新型于实际使用时的发光颜色、发光强度与步数的关系得由使用者或设计者自行设定，本实用新型将不予以限制。另外，在以颜色表达该显示模组60的步数时，显示模组60的出光方向得面向于路面，以透过地板、路面对的反射的光线来让使用者知悉其己踏持的步数。除此之外，显示模组60亦得利用一黑白或彩色液晶显示屏来进行步数的显示。

另外，本实用新型的控制模组40得同时或个别地耦接本实用新型的各个模组。控制模组40的主要功能在于根据计步模组30的信号来控制显示模组60以表达计步模组30所量测到的步数。举例来说，控制模组40亦得用于控制计步模组30或显示模组60的开关或更进一步的按照计步模组30的信号来控制显示模组60进行频率、颜色或强度的改变以表达计步模组30所能量测得到的步数。于本具体实施例中，控制模组40为一主要由印刷电路板以及设置于其中的运算电路所组成，控制模组40得从供电模组10取得电能。值得一提的是，上述控制模组40不以独立设置为限，其亦得整合于上述的计步模组30或显示模组60中。

另外，于需要时，设计者得对控制模组40独立增设一开关，用于控制控制模组40开或关。该开关得为一按压式开关，且嵌设于控制模组40的表面并藉由鞋体的传动所触发。然而，其不以此为限，该开关得以一导线或其他方式引导至鞋体20的外侧表面22处，以供使用者进行手动控制。另外，控制模组40得具有一自动开启及自动关闭功能，当控制模组40未自其开关感测到鞋体对其的外力时，其将于一指定时间后自动关闭，以达省电之效，反之，当控制模组40处于关闭状态时得由鞋体20所触发而自动开启并对各元件进行控制以达其效。

另外，于本具体实施例中，本实用新型的自动计步鞋1更得包含有一接口模组80。接口模组80指一接口，上述接口又得指一如USB2.0或USB3.0格式的电能传输接口，然而其不以此为限，使用者得按其需求自由选用适当的连接端头，本实用新型不对此进行限制。于本具体实施例中，接口模组80耦接于上述的供电模组10以将其电能藉一传导线传输并供应予一外部模组2；反之，外部模组2亦可以藉一传导线与传输接口模组80，供应电能予供电模组10以对其充电。另外，于本具体实施例中，接口模组80设置于鞋体20的外侧表面22处，用以供一外部模组2的连接端头插持以对其进行电能的传输。然而其不以此为限，接口模组80亦得被埋设于鞋体20的底部21并只露出一相对应的插接接口以供电子元件的连接端头插持。除此之外，上述的接口模组80外更得包含有一盖体(未绘示于图)，用以于接口模组80未使用时予以盖持，进而隔绝外部环境以及接口模组80的接触。前述的外部模组2得指一手提电话、一行动电源、一可充式电池等。当有电能的传输需求时，使用者得将外部模组2藉由其连接端耦接于接口模组80中以进行电能的传输，以使供电模组10对该外部模组2进行充电或自该外部模组2取得电能。

另外，附带一提，本实用新型得选择性的按其需求于鞋体20的外侧表面22处增设有一第二显示模组70，如图1所绘述。第二显示模组70与供电模组10耦接，用于表达供电模组10中所剩余的电量，第二显示模组70的设计及其配置得与显示模组60大致相同。举例来说，第二显示模组70得藉由供电模组10的输出电压或输出电流值的大小来评估供电模组10尚存的电量多寡进而将藉一光信号通知使用者。举例来说，第二显示模组70大致上的包含有至少一发光二极体单元，如内嵌有一控制电路的表面粘着型LED模组，即为一例。于本具体实施例中，第二显示模组70利用不同的颜色来表达供电模组10中剩余电量的多寡。例如，当供电模组10存量仅为其最大存量的61%至100%时，第二显示模组70将发出绿光，当存量仅为其最大存量的21%至60%时，第二显示模组70将发出蓝光。而当存量仅为其最大存量的20%以下时，第二显示模组70将发出红光，藉此通知使用者供电模组10中剩余电量的多寡。然而，其不以颜色的转变为限，第二显示模组70亦得利用光点数量、光强度或光闪烁的频率等其他以发光为手段通知使用者其供电模组10中剩余电量的多寡的手段为之。

另外，本实用新型得选择性的按其需求增设有一重设模组90。重设模组90连接或耦接于计步模组30，用以重设该计步模组30重新统计步数。于本具体实施例中，重设模组90可以整合于控制模组40之内，然而其不以整合于控制模组40为限，其亦得为一独立设置的控制晶片或其他具有上述功能的控制器。在运作时，重设模组90将按一预设条件来自动的对计步模组30所记录或显示模组60所显示的步数进行重置。于本具体实施例中，上述的预设条件为一预设时间周期。举例来说，当预设时间周期为一天时，则重设模组90将使重设模组90将自动的对计步模组30所记录或显示模组60所显示的步数进行归零，以让使用者能得知其每天己行走的步数。需知道，预设时间周期的长度得以天为单位外，其亦得以分钟、小时、周、月等为之，本实用新型不对其进行限制。另外，前述的预设条件不以上述的预设时间周期为限。预设条件亦得为一闲置时间，举例来说，重设模组90得于步数未增加超过一指定时间长度时，例如三个小时，计步模组30所记录或显示模组60所显示的步数进行归零，以让使用者得知其每次连续运动中所踏持的步数。除此之外，重设模组90亦得藉由一与其耦接且设置于鞋体20外侧表面22的的重置接口(未绘述于图)来手动的对计步模组30所记录或显示模组60所显示的步数进行归零，重置接口得独立设置或整合于控制模组40的外部开关中。

除此之外，相对于上述实施例将各个模组及元件均埋设于鞋体20的底部，本实用新型提出了另一具体实施例以供参考。请参阅图2，图2绘述了本实用新型的自动计步鞋的另一具体实施例，于本例中，各元件的相对关系及其设计均与前例极为相似，故以下将仅就其相异的部份作出说明。相较于前述的具体实施例，本具体实施例中的鞋体增设有一壳体3。壳体3具有一壳体表面S2以及一容置空间S1，分别用以承载或容置上述的各个元件，如供电模组10、计步模组30及控制模组40均被设置于容置空间S1之中，而显示模组60、第二显示模组70以及接口模组80则被设置于壳体表面S2上。于本具体实施例中，壳体3的表面具有一活动盖体(未绘述于图)，使用者得打开盖体并将其中的供电模组10取出及替换。

另外，壳体3藉由一扣锁结构扣持于鞋体20的外侧表面22处。然而，本实用新型不以上述的扣锁结构为限，设计者得应用其他习知的固定手段来将该壳体固设于鞋体20的外侧表面处，本实用新型将不对其进行限制。

最后，为了能更明确的教示本实用新型的整体设计，请参阅图3及图4，图3及图4分别地绘述了本实用新型的自动计步鞋的各个关键电子元件的电路布局方式的一具体实施例的示意图。更明确的说，图3绘述了本实用新型的感测晶片的电路配接图，其中感测晶片内可包含三个暂存器分别储存不同轴的感测数值。而图4则绘述本实用新型的控制模组及以液晶显示屏作为显示模组时的电路配接图。由于图中各线图的相对关系己被清晰的绘述，故申请人将不于此多加赘述。惟需强调的是，图中所绘述的全数细节，包含配线方式、接点位置、连接埠及各元件间的连接关系等，均应得作为本说明书后属修正时的依据。同时，由图3及图4可见，感测晶片系藉由INT1信号、SCL信号、SDA信号来与作为控制模组40耦接，进而读取感测晶片内不同轴的感测数值。另外，于一实施例中，SCL信号、SDA信号是属于I²C汇流排(bus)的规格，以对三个暂存器分别储存不同轴的感测数值进行读取。当读出不同轴的感测数值后，控制模组可依据上述判断准则进行比较，以决定使用者是否有踏步。

其中，该判断准则可以是该第一轴加速度、该第二轴加速度及该第三轴加速度的感测数值，个别平方后相加再进行开根号而产生的计算数值，如果此计算数值大于一预设值则可以得知使用者是有踏步。

再请参阅图4，图4绘述了本实用新型的控制模组与其他的各个元件的相对耦接关系。另一方面，由图可见，本例中，控制模组40与显示模组60藉由埠29至埠39进行耦接。而显示模组60为一液晶显示屏(LCD)，其除了步数(step)以外，更得以微控制器或其他与其连接的程序来对其高、长度(cm)、重量、距离(km)显示、热量(kcal)或是计时(timer)时间(s)等资料进行显示。

综上所述，本实用新型的自动计步鞋透过一具有三维加速度侦测能力的固态半导体晶片来进行多维加速度感测，进而进行步数的精确统计。

在对本实用新型进行进一步的说明前，本说明书目前所述者仅属本实用新型的众多实例方法的其中之一，在本实用新型的实际使用时，可使用与本说明书所述方法及模组相类似或等效的任何方法或手段为之。再者，本说明书中所提及的一数目以上或以下，系包含数目本身。另外，本说明书若提及某甲与某乙为电性连接或耦接时，其系实指某甲与某乙系具有能量、资料或信号的传输行为，其不以实际连接为限，据此，举凡藉有线、无线的方式以电、光、电磁波等手段进行的传输行为均属其义。

再者，本说明书揭示执行所揭示功能的某些方法、流程，并不以说明书中所记载的顺序为限，除说明书有明确排除，否则各步骤、流程先后顺序的安排端看使用者的要求而自由调整。另外，考量本实用新型的各元件的性质为相互类似，故各元件间的说明、标号为相互适用。另外，本说明书中所提及的模组、模组、器、元件等组成部份并不以实际上相互独立的硬体为限，其亦得以个别或整合后的软体或韧体的方式呈现。

藉由以上较佳具体实施例的详述，系希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本实用新型所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (10)

1.一种自动计步器，显示一使用者运动或步行的步数，其特征在于包含:

一储存有电能的供电模组；

一耦接该供电模组的计步模组，该计步模组包含有：

一依据外加于该计步模组的外力感测第一轴加速度、第二轴加速度及第三轴加速度的固态三轴加速度感测晶片；以及

一耦接该供电模组以显示该使用者运动或步行步数的显示模组。

2.如权利要求1所述的自动计步器，其特征在于，进一步包含有一耦接该计步模组以及该显示模组的控制模组。

3.如权利要求2所述的自动计步器，其特征在于，该固态三轴加速度感测晶片更包含分别储存该第一轴加速度、该第二轴加速度及该第三轴加速度的感测数值的三个暂存器。

4.如权利要求3所述的自动计步器，其特征在于，该控制模组藉由I²C总线与该固态三轴加速度感测晶片耦接从而以串列方式读取储存于该固态三轴加速度感测晶片中该三个暂存器内不同轴的加速度感测数值。

5.一种自动计步鞋，显示一使用者运动或步行的步数，其特征在于包含：

一鞋体，该鞋体具有一外侧表面以及一底部；

一储存有电能的供电模组，埋设于该底部；

一耦接该供电模组的计步模组，埋设于该底部，该计步模组包含有：

一依据外加于该鞋体的外力感测第一轴加速度、第二轴加速度及第三轴加速度的固态三轴加速度感测晶片；以及

一耦接该供电模组并显示该使用者运动或步行步数的显示模组，设置于该外侧表面。

6.如权利要求5所述的自动计步鞋，其特征在于，该显示模组进一步包含有一发光颜色或发光频率相对应于该步数的发光二极体单元。

7.如权利要求5所述的自动计步鞋，其特征在于，进一步包含有:

一耦接该计步模组以及该显示模组的控制模组。

8.如权利要求5所述的自动计步鞋，其特征在于，该固态三轴加速度感测晶片更包含分别储存该第一轴加速度、该第二轴加速度及该第三轴加速度的感测数值的三个暂存器。

9.如权利要求5所述的自动计步鞋，其特征在于，进一步包含有：

一耦接于该供电模组以将该供电模组与一外部模组耦接的接口模组。

10.如权利要求5所述的自动计步鞋，其特征在于，进一步包含有：

一表达该供电模组剩余电量的第二显示模组，设置于该外侧表面，该显示模组耦接该供电模组，该第二显示模组具有发光颜色相对应于该剩余电量的至少一发光二极体单元。

Images