CN208096179U - 一种带发电功能的计步鞋垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带发电功能的计步鞋垫，包括鞋垫主体；鞋垫主体内置有夹层空间；夹层空间中放置有发电装置、动态感应装置和步数记录装置；发电装置包括摩擦电池；摩擦电池包括由上至下依次固定于夹层空间的后端的上表面的第一基板、第一导电电极和第一摩擦材料；还包括由下至上依次固定于夹层空间的后端的下表面的第二基板、第二导电电极和第二摩擦材料；第一摩擦材料和第二摩擦材料的位置相对应。本实用新型在鞋垫中放置了摩擦电池，摩擦电池可以保证穿戴者在运动过程中，鞋垫能够持续的保证电量供应而保持计步效果。

Description

一种带发电功能的计步鞋垫

技术领域

本实用新型涉及鞋垫，具体涉及一种带发电功能的计步鞋垫。

背景技术

人们对自己的健康状态的关注程度随着生活水平的发展而日益增高。统计每天的行走步数是统计日常运动量的直观的方法之一。在现有技术中，也有一些可以实现计步功能的鞋垫。但是现有技术中的计步鞋垫的计步功能，均需要额外的电源来保证其正常运行。但是往往需要进行统计的运动过程都是一个十分漫长的过程，如使用者经常需要统计一整天的行走步数，如果此时电源断掉就会十分不便。

实用新型内容

在现有技术的基础之上，本实用新型提出了一种带发电功能的计步鞋垫。

本实用新型的技术方案如下：

一种带发电功能的计步鞋垫，包括鞋垫主体；鞋垫主体内置有夹层空间；夹层空间中放置有发电装置、动态感应装置和步数记录装置；

发电装置包括摩擦电池；摩擦电池包括由上至下依次固定于夹层空间的后端的上表面的第一基板、第一导电电极和第一摩擦材料；还包括由下至上依次固定于夹层空间的后端的下表面的第二基板、第二导电电极和第二摩擦材料；第一摩擦材料和第二摩擦材料的位置相对应；当人的脚踩下时，鞋垫后端被挤压，第一摩擦材料和第二摩擦材料相互接触摩擦；当人的脚抬起时，鞋垫后端松开，第一摩擦材料和第二摩擦材料相互分离；第一导电电极和第二导电电极均有引出的导电线，分别接于储能元件的能量输入端；动态感应装置设置于夹层空间的前端，包括加速度传感器和数据接收器；储能元件为动态感应装置提供电源；加速度传感器连接于数据接收器的第一同步串行端口；步数记录装置包括蓝牙芯片和移动终端；蓝牙芯片设置于夹层空间中，蓝牙芯片连接于数据接收器的第二同步串行端口；蓝牙芯片与移动终端之间通信连接。

其进一步的技术方案为，第一摩擦材料和第二摩擦材料为所带电荷不同的材料。

其进一步的技术方案为，第一摩擦材料为铁氟龙，第二摩擦材料为玻璃；或者第一摩擦材料为涤纶，第二摩擦材料为铁；或者第一摩擦材料为铝，第二摩擦材料为铜；或者第一摩擦材料为丝绸，第二摩擦材料为橡胶；或者第一摩擦材料为羊毛，第二摩擦材料为聚氨酯；或者第一摩擦材料为尼龙，第二摩擦材料为聚丙烯；或者第一摩擦材料为云母，第二摩擦材料为氯乙烯。

其进一步的技术方案为，所述加速度传感器的型号为ADXL345；数据接收器为芯片型号为PIC18F452的微处理器；加速度传感器的数据输出端连接于数据接收器的第一同步串行端口；蓝牙芯片的型号为CC2541；蓝牙芯片的数据输入端连接于数据接收器的第二同步串行端口。

其进一步的技术方案为，所述发电装置还包括纽扣电池，作为备用电源向动态感应装置供电。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型设计了一种可随着运动踏步而发电的鞋垫，可以实际解决运动计步装置中的供能问题，使得穿戴者可以有效使用本装置进行步数统计。本实用新型在鞋垫中放置了摩擦电池，摩擦电池可以保证穿戴者在运动过程中，鞋垫能够持续的保证电量供应而保持计步效果。所以本实用新型使用不受时间限制，可适应长时间的运动穿戴，进行步数统计，使用更加方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是鞋垫后端松开示意图。

图3是鞋垫后端挤压示意图。

具体实施方式

图1是本实用新型的结构示意图。如图1所示，本实用新型包括鞋垫主体。鞋垫主体内设置有夹层空间。夹层空间中放置有发电装置、动态感应装置和步数记录装置。

发电装置置于鞋垫夹层空间的后端1。发电装置包括摩擦电池。摩擦电池包括由上至下依次固定于夹层空间的后端的上表面的第一基板、第一导电电极4和第一摩擦材料5。还包括由下至上依次固定于夹层空间的后端的下表面的第二基板、第二导电电极6和第二摩擦材料7。第一摩擦材料5和第二摩擦材料7的位置相对应。当人的脚踩下时，鞋垫后端被挤压，第一摩擦材料5和第二摩擦材料7相互接触摩擦。当人的脚抬起时，鞋垫后端松开，第一摩擦材料5和第二摩擦材料7相互分离。

第一摩擦材料5和第二摩擦材料7为所带电荷不同的材料。更进一步的，第一摩擦材料5和第二摩擦材料7为所带电荷差异较大的材料。例如，第一摩擦材料和第二摩擦材料可以有如下这样的选择：

第一摩擦材料5为铁氟龙，第二摩擦材料7为玻璃；或者第一摩擦材料5为涤纶，第二摩擦材料7为铁；或者第一摩擦材料5为铝，第二摩擦材料7为铜；或者第一摩擦材料5为丝绸，第二摩擦材料7为橡胶；或者第一摩擦材料5为羊毛，第二摩擦材料7为聚氨酯；或者第一摩擦材料5为尼龙，第二摩擦材料7为聚丙烯；或者第一摩擦材料5为云母，第二摩擦材料7为氯乙烯。

两种摩擦材料不限于上述的材料范畴，还可以选择具有电荷差异较大特性的其他材料。

由于两种摩擦材料不会同时使用完全刚性的材料，所以在两种摩擦材料接触的时候，会有位置上的相互变化，即两种材料互相摩擦。则摩擦发电的原理具体如下：

1)当人的脚踩下时，即，有外力施加压力或弯曲力时，两种材料相互摩擦，发生电荷转移，形成摩擦电荷，此时有一个电极板带电荷。

2)当人的脚抬起时，即，压力或者弯曲李等形变力释放后，第一摩擦材料5和第二摩擦材料7由于弹性自动分开，此时两个材料中间夹杂空气层，两面上电荷不能完全中和，形成电势差。

3)为平衡这个电势差，通过静电感应，在另一个电极板上感应出相反电性的电荷。外部电路会形成瞬间电流。

4)再次施加压力，摩擦电荷产生的电势不断降低，感应电荷通过外电路沿相反方向流动，直至两个摩擦材料重新接触，电流归零。

如上，周期反复可产生可观的交流电压。

第一导电电极4和第二导电电极6均有引出的导电线，分别接于储能元件的能量输入端。摩擦产生的能量为储能元件充电。摩擦电池可以保证穿戴者在运动过程中，鞋垫能够持续的保证电量供应而保持计步效果。

例如，在一个实施例中，可以使用尼龙作为第一摩擦材料，使用橡胶作为第二摩擦材料。这两种材料本身是不导电的。在尼龙的外表面镀上导电的金属材料，如，可以在尼龙面料的一侧利用磁控溅射技术镀上导电的银膜作为第一导电电极，尼龙材料的另一侧不涂覆任何东西，直接与橡胶薄膜接触。橡胶薄膜的外表面一侧也利用磁控溅射技术镀上导电的银膜作为第二导电电极。在各个导电电极的外侧连接导电线，将收集到的电荷导出来。

动态感应装置设置于夹层空间的前端2。动态感应装置包括加速度传感器和数据接收器。储能元件为动态感应装置提供电源。加速度传感器连接于数据接收器的第一同步串行端口。加速度传感器可以感应X轴、Y轴和Z轴三个方向的加速度，即一旦鞋垫随着人的脚步一起运动，便可在电路中产生一次较小的电脉冲，经过放大器放大后，每一次加速度产生的电脉冲均输入至数据接收器中，数据接收器对其进行处理并计数。

在本实施例中，加速度传感器的型号为ADXL345。数据接收器为芯片型号为PIC18F452的微处理器。加速度传感器的数据输出端连接于数据接收器的第一同步串行端口。

步数记录装置包括蓝牙芯片和移动终端。蓝牙芯片3也设置于夹层空间中，蓝牙芯片3连接于数据接收器的第二同步串行端口。蓝牙芯片3与移动终端之间通信连接。移动终端可以是智能手机登，通过其蓝牙模块与本实施例中的蓝牙芯片3通讯连接。

蓝牙芯片将数据接收器所采集并处理过的电脉冲进一步通过蓝牙传输到用户的移动终端，从而实时显示出使用者的步数记录情况。

在本实施例中，蓝牙芯片的型号为CC2541。蓝牙芯片的数据输入端连接于数据接收器的第二同步串行端口。

具体的，型号为PIC18F452的微处理器包括同步串行端口，型号为ADXL345的加速度传感器测到的三个方向的加速度，由其端口SDO、端口SDA、端口SCLK输出，分别对应输入至微处理器的端口RA0、端口RA1和端口RA2。之后微处理器可以通过其通用串行接口，以SPI总线的方式，将其传输至蓝牙芯片。

进一步的，发电装置还包括纽扣电池，作为备用电源向动态感应装置供电。纽扣电池弥补了压力电池在运动初始阶段发电量不足而使得几步效果不佳的缺点。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带发电功能的计步鞋垫，其特征在于，包括鞋垫主体；鞋垫主体内置有夹层空间；夹层空间中放置有发电装置、动态感应装置和步数记录装置；

发电装置包括摩擦电池；摩擦电池包括由上至下依次固定于夹层空间的后端的上表面的第一基板、第一导电电极和第一摩擦材料；还包括由下至上依次固定于夹层空间的后端的下表面的第二基板、第二导电电极和第二摩擦材料；第一摩擦材料和第二摩擦材料的位置相对应；当人的脚踩下时，鞋垫后端被挤压，第一摩擦材料和第二摩擦材料相互接触摩擦；当人的脚抬起时，鞋垫后端松开，第一摩擦材料和第二摩擦材料相互分离；第一导电电极和第二导电电极均有引出的导电线，分别接于储能元件的能量输入端；动态感应装置设置于夹层空间的前端，包括加速度传感器和数据接收器；储能元件为动态感应装置提供电源；加速度传感器连接于数据接收器的第一同步串行端口；步数记录装置包括蓝牙芯片和移动终端；蓝牙芯片设置于夹层空间中，蓝牙芯片连接于数据接收器的第二同步串行端口；蓝牙芯片与移动终端之间通信连接。

2.如权利要求1所述的带发电功能的计步鞋垫，其特征在于，第一摩擦材料和第二摩擦材料为所带电荷不同的材料。

3.如权利要求2所述的带发电功能的计步鞋垫，其特征在于，第一摩擦材料为铁氟龙，第二摩擦材料为玻璃；或者第一摩擦材料为涤纶，第二摩擦材料为铁；或者第一摩擦材料为铝，第二摩擦材料为铜；或者第一摩擦材料为丝绸，第二摩擦材料为橡胶；或者第一摩擦材料为羊毛，第二摩擦材料为聚氨酯；或者第一摩擦材料为尼龙，第二摩擦材料为聚丙烯；或者第一摩擦材料为云母，第二摩擦材料为氯乙烯。

4.如权利要求1所述的带发电功能的计步鞋垫，其特征在于，所述加速度传感器的型号为ADXL345；数据接收器为芯片型号为PIC18F452的微处理器；加速度传感器的数据输出端连接于数据接收器的第一同步串行端口；蓝牙芯片的型号为CC2541；蓝牙芯片的数据输入端连接于数据接收器的第二同步串行端口。

5.如权利要求1所述的带发电功能的计步鞋垫，其特征在于，所述发电装置还包括纽扣电池，作为备用电源向动态感应装置供电。