CN206631112U - 基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球，属于微电子技术领域，包括主控芯片、反相比例放大器芯片、A/D转换芯片、压力传感器、电源电路、双轴加速计、三轴陀螺仪和蓝牙无线传输装置；压力传感器依次通过反相比例放大器芯片和A/D转换芯片与主控芯片相连接，电源电路与主控芯片相连接，双轴加速计器通过A/D转换芯片与主控芯片相连接，三轴陀螺仪与主控芯片相连接，蓝牙无线传输装置与主控芯片相连接。本实用新型的足球可以完整的通过智能手机终端APP查看球员在短距离(25米以内)直接任意球的射门水准，为日后训练提供可靠的依据，完善了足球功能。

Description

基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球

技术领域

本实用新型涉及一种足球，特别涉及一种基于MEMS(微机电系统)运动追踪采集功能芯片的足球，属于微电子技术领域。

背景技术

足球，有“世界第一运动”的美誉，是全球体育界最具影响力的单项体育运动。当今，无论是在训练中还是国际足联官方比赛用球中，现代足球均以皮革或其它高级材料制成，极大的提高了球体在运动中的稳定性。然而，随着现代足球水平的不断提高，对运动员的技战术能力也提出更高的要求，这就需要在平日的训练里，教练员对每一名球员，都要按照自己的战术意图进行有针对性的训练和指导。当然，这就离不开有高科技的支持，来弥补现代足球功能单一的设计缺陷。

现代足球比赛中，短距离(25米以内)直接任意球是常见的得分手段，而比赛用球仅仅提供了更为舒适的脚感和更稳定的运动特性，却不能在训练和比赛中通过仪器或设备来监测定位球球体的运动轨迹来分析球员的射门技术水平。

这就需要在球体内植入微型芯片来捕捉球体运动时的一举一动，并可由专业的软件来帮助球员和教练员分析数据以此达到提高球员水平的目的。

因此，提供一种能够帮助球员和教练员分析数据以此达到提高球员水平的功能足球就成为该技术领域急需解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够帮助球员和教练员分析数据，以此达到提高球员水平的足球。

本实用新型的上述目的是通过如下技术方案达到的：

一种基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球，包括足球本体，其特征在于：所述足球本体内部设有基于微机电系统运动追踪采集功能芯片系统，所述基于微机电系统运动追踪采集功能芯片系统包括压力传感器和微机电系统运动追踪采集功能芯片，所述压力传感器位于所述足球本体的外层下表面，所述微机电系统运动追踪采集功能芯片位于所述足球本体的内部中心，所述压力传感器与所述微机电系统运动追踪采集功能芯片之间通过杜邦线相连接。

优选地，所述压力传感器为薄膜压力传感器，6对，均匀分布。

优选地，所述微机电系统运动追踪采集功能芯片为圆形球体，由主控芯片、蓝牙无线传输装置、A/D转换芯片、反相比例放大器芯片、双轴加速计、三轴陀螺仪和电源电路集成在一起；所述压力传感器通过杜邦线、反相比例放大器芯片和A/D 转换芯片与所述主控芯片相连接，所述电源电路与所述主控芯片相连接，所述双轴加速计通过A/D转换芯片与所述主控芯片相连接，所述三轴陀螺仪与所述主控芯片相连接，所述蓝牙无线传输装置与所述主控芯片相连接。

优选地，所述双轴加速计通过所述A/D转换芯片与所述主控芯片的双轴加速计采集信息输入端口电连接。

优选地，所述三轴陀螺仪的数据输出端分别与所述主控芯片的三轴陀螺仪采集信息输入端口电连接。

优选地，所述压力传感器的输出端与所述反相比例放大器芯片和A/D转换芯片的压力信息输入端口串联。

优选地，所述蓝牙无线传输装置的信息输入端口与所述主控芯片的信息输出端口连接。

优选地，所述主控芯片分别与所述A/D转换芯片及三轴陀螺仪通过电连接。

优选地，所述压力传感器用于采集击球压力，所述双轴加速计用于采集球体直线速度信息，所述三轴陀螺仪用于采集球体运行轨迹及旋转角速度信息，所述反相比例放大器芯片用于将压力传感器接收到的电压信号放大。

优选地，所述电源电路与无线充电底座无线连接。

优选地，所述蓝牙无线传输装置与带APP的智能手机终端无线连接。

优选地，所述主控芯片用于根据压力传感器、双轴加速计及三轴陀螺仪采集的信息进行计算并通过蓝牙无线传输装置完成与智能手机终端APP通信。

本实用新型的优点：

与现有足球装备相比，本实用新型的基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球，在功能技术方面进行了优化：通过智能手机终端APP与球体内部的蓝牙无线传输装置(芯片)进行连接，可实时监测球体受力情况及运行轨迹，有效的分析球员特点，为他日训练提供更加全面可靠的数据支持；通过对无线充电技术与蓝牙无线传输技术的应用，也使得功能足球内部芯片的信息传输及供电问题得以解决，对功能足球的诞生起到决定性作用。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明，但并不意味着对本实用新型保护范围的限制。

附图说明

图1为本实用新型基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球的结构示意图。

图2为本实用新型基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球中MEMS(微机电系统)运动追踪采集功能芯片系统的连接结构示意图。

主要附图标记：

1 主控芯片 2 蓝牙无线传输装置

3 A/D转换芯片 4 反相比例放大器芯片

5 薄膜压力传感器 6 双轴加速计

7 三轴陀螺仪 8 电源电路

9 无线充电底座 10 带APP的智能手机终端

11 MEMS(微机电系统)运动追踪采集功能芯片

具体实施方式

实施例1

如图1所示，为本实用新型基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球的结构示意图，其中，5为薄膜压力传感器(具体为FlexiforceA201-100薄膜压力传感器)， 11为MEMS(微机电系统)运动追踪采集功能芯片；在球体外层下表面均匀嵌入6 对(12个)FlexiforceA201-100薄膜压力传感器5，球体内部中心设有一个MEMS (微机电系统)运动追踪采集功能芯片11，该MEMS(微机电系统)运动追踪采集功能芯片11为圆形球体，由主控芯片1、蓝牙无线传输装置2、A/D转换芯片3、反相比例放大器芯片4、双轴加速计6、三轴陀螺仪7和电源电路8的芯片集成在一起，其与球体外层的6对FlexiforceA201-100薄膜压力传感器5通过包裹在塑料硬管中的6对杜邦线相连接。

如图2所示，为本实用新型基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球中 MEMS(微机电系统)运动追踪采集功能芯片系统的连接结构示意图，其中，1为主控芯片(Intel奔腾G3420)，2为蓝牙无线传输装置(CC2540)，3为A/D转换芯片(ADC0809)，4为反相比例放大器芯片(MCP6001)，5为薄膜压力传感器 (FlexiforceA201-100)，6为双轴加速计(XD2020)，7为三轴陀螺仪(L3G4200D)， 8为电源电路(IDTP9025A接受模块及200mAH锂电池)，9为无线充电底座 (IDTP9038发射模块)，10为带APP的智能手机终端(可接收并读取CC2540蓝牙信号)。

本实用新型的基于MEMS(微机电系统)运动追踪采集功能芯片的足球，包括足球本体，足球本体内部设有基于微机电系统运动追踪采集功能芯片，与无线充电底座和带相应APP的智能手机终端组成运动追踪采集和分析系统。蓝牙无线传输装置2是一个蓝牙无线传输芯片，独立于足球本体外部的无线充电底座9用于对球体内部电源电路充电。MEMS(微机电系统)运动追踪采集功能芯片系统包括主控芯片1、蓝牙无线传输装置2、A/D转换芯片3、反相比例放大器芯片4、薄膜压力传感器5、双轴加速计6、三轴陀螺仪7、电源电路8。其中，电源电路8的输出端与主控芯片1的输入端口相连，双轴加速计6的数据输出端与A/D转换芯片3的双轴加速计采集信息输入端口电连接，三轴陀螺仪7的数据输出端与主控芯片1的三轴陀螺仪信息输入端口电连接，蓝牙无线传输装置2的信息输入端口与主控芯片1的信息输出端口连接，薄膜压力传感器5的输出端与反相比例放大器芯片4的压力信息输入端口串联，反相比例放大器芯片4的压力信息输出端口与A/D转换芯片3的输入端口串联，A/D转换芯片3的输出端口与主控芯片1的输入端口串联。

主控芯片1用于根据传感器单元(包括薄膜压力传感器5 (FlexiforceA201-100)、双轴加速计6和三轴陀螺仪7)采集的信息进行计算并通过蓝牙无线传输装置2完成与带APP的智能手机终端10的通信；A/D转换芯片3 的模数转换单元用于对薄膜压力传感器5采集到的经过反相比例放大器芯片4和双轴加速计6采集到的电压信号进行模数转换；双轴加速计6用于采集球体直线速度信息；三轴陀螺仪7用于采集球体运行轨迹及旋转角速度信息；电源电路8通过无线充电底座9作为内部芯片工作的供电电源。

与其他相关足球装备相比，本实用新型提供的功能足球，具有更强的实用性，也具备满足较大市场需求的优点。

本实用新型的基于MEMS(微机电系统)运动追踪采集功能芯片的足球(以下简称“功能足球”)的操作流程如下：

步骤①：当功能足球脱离无线充电底座9后，主控芯片1、蓝牙无线传输装置 2、A/D转换芯片3、反相比例放大器芯片4、FlexiforceA201-100薄膜压力传感器5、双轴加速计6、三轴陀螺仪7、电源电路8同时开启；

步骤②：球员摆定功能足球，同时持带APP的智能手机终端10的监测人员站在功能足球与球门之间(距离中点处3米范围以内)，在运动员击球的瞬间， FlexiforceA201-100薄膜压力传感器5、双轴加速计6、三轴陀螺仪7开始采集数据；

步骤③：FlexiforceA201-100薄膜压力传感器5将采集到的压力信号经反相比例放大器芯片4、A/D转换模块3最后传送至主控芯片1；双轴加速计6采集球体直线速度信息，并将此信息通过A/D转换模块3输入至主控芯片1；三轴陀螺仪7采集球体运行轨迹及旋转角速度信息，并将此信息传送至主控芯片1；

步骤④：主控芯片1接收到数据信号，经过蓝牙无线传输装置2发送到带APP 的智能手机终端10，供监测人员查看。

本实用新型使得“足球”这一概念不仅仅停留在传统定义上，更是高新技术的应用典范。它更多的成为一种学习工具，可为运动员的技术特点提供详实的依据。

上述说明不是对本实用新型的结构、工艺的限定，任何对本实用新型作简单变换后的结构，或具有相同功能的工艺，具有类似形状但改变结构比例、尺寸，关键部位具有相同功能的不同工艺处理方法，均属于本实用新型专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球，包括足球本体，其特征在于：所述足球本体内部设有基于微机电系统运动追踪采集功能芯片系统，所述基于微机电系统运动追踪采集功能芯片系统包括压力传感器和微机电系统运动追踪采集功能芯片，所述压力传感器位于所述足球本体的外层下表面，所述微机电系统运动追踪采集功能芯片位于所述足球本体的内部中心，所述压力传感器与所述微机电系统运动追踪采集功能芯片之间通过杜邦线相连接。

2.根据权利要求1所述的基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球，其特征在于：所述压力传感器为薄膜压力传感器，6对，均匀分布。

3.根据权利要求2所述的基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球，其特征在于：所述微机电系统运动追踪采集功能芯片为圆形球体，由主控芯片、蓝牙无线传输装置、A/D转换芯片、反相比例放大器芯片、双轴加速计、三轴陀螺仪和电源电路集成在一起；所述压力传感器通过杜邦线、反相比例放大器芯片和A/D转换芯片与所述主控芯片相连接，所述电源电路与所述主控芯片相连接，所述双轴加速计通过A/D转换芯片与所述主控芯片相连接，所述三轴陀螺仪与所述主控芯片相连接，所述蓝牙无线传输装置与所述主控芯片相连接。

4.根据权利要求3所述的基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球，其特征在于：所述双轴加速计与三轴陀螺仪的数据输出端分别与所述A/D转换芯片的双轴加速计采集信息输入端口和主控芯片的三轴陀螺仪采集信息输入端口电连接。

5.根据权利要求4所述的基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球，其特征在于：所述压力传感器的输出端与所述反相比例放大器芯片和A/D转换芯片的压力信息输入端口串联。

6.根据权利要求5所述的基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球，其特征在于：所述蓝牙无线传输装置的信息输入端口与所述主控芯片的信息输出端口连接。

7.根据权利要求6所述的基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球，其特征在于：所述主控芯片分别与所述A/D转换芯片及三轴陀螺仪通过电连接。

8.根据权利要求7所述的基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球，其特征在于：所述压力传感器用于采集击球压力，所述双轴加速计用于采集球体直线速度信息，所述三轴陀螺仪用于采集球体运行轨迹及旋转角速度信息，所述反相比例放大器芯片用于将压力传感器接收到的电压信号放大。

9.根据权利要求8所述的基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球，其特征在于：所述电源电路与无线充电底座无线连接。

10.根据权利要求9所述的基于微机电系统运动追踪采集功能芯片的足球，其特征在于：所述蓝牙无线传输装置与带APP的智能手机终端无线连接。