CN219783719U - 一种便携式健身锻炼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式健身锻炼器，包括主控芯片、测力模块、震动与灯效反馈模块、心率测量模块、陀螺仪模块、无线传输模块、DC‑DC降压模块、功耗监测模块、锂电池充电管理模块；所述测力模块及震动与灯效反馈模块的输出端分别连接主控芯片的输入端；所述锂电池充电管理模块的输出端连接DC‑DC降压模块的输入端，所述DC‑DC降压模块的输出端连接主控芯片的输入端；本实用新型方便携带，且结构简单易于实现。

Description

一种便携式健身锻炼器

技术领域

本实用新型涉及健身设备领域，尤其涉及一种便携式健身锻炼器。

背景技术

目前，不少人由于办公、学习、差旅等缘故，大部分时间都处于久坐不动，如长时间使用手机和键盘，久坐不动、缺少锻炼时间和场地、传统健身枯燥乏味，难以坚持，这都使得大部分人由于缺少运动而致使身体亚健康症状严重。

CN112807633A公开了一种便携式智能健身装置，包括顶部具有开口的外壳，盖合在外壳顶部开口的顶盖，所述外壳内设置有电路主板，测力机构和电池模块，所述测力机构与所述顶盖连接，所述外壳的侧壁设置有开关按钮和显示模块，所述测力机构、电池模块，开关按钮以及显示模块均与所述电路主板电连接，所述电路主板包括有蓝牙模块与反馈模块。本发明提供的便携式智能健身装置，其测力机构的测力精度高，且用户可以分别通过触觉感受以及视觉感受来感受对力量的变化，从而可以更好引导用户在健身过程中进行发力/保持/放松；同时还设置有蓝牙模块，可使得移动终端可以结合用户的健身历史数据给予用户合理的健身建议。

因此，为了更好让上述人士获得每日的健身锻炼量，科学地利用碎片化时间以及场地，做到随时随地健身，因此有必要提供一种便携小巧，具互动易上手，适配任何场地的健身设备，从而让人们做到办公、学习、差旅等情况下依然可以随时随地健身。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中克服现有技术的不足，而提出的一种便携式健身锻炼器，方便携带，且结构简单易于实现。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种便携式健身锻炼器，包括主控芯片、测力模块、震动与灯效反馈模块、心率测量模块、陀螺仪模块、无线传输模块、DC-DC降压模块、功耗监测模块、锂电池充电管理模块；所述测力模块及震动与灯效反馈模块的输出端分别连接主控芯片的输入端；所述锂电池充电管理模块的输出端连接DC-DC降压模块的输入端，所述DC-DC降压模块的输出端连接主控芯片的输入端；所述无线传输模块的输出端连接主控芯片的输入端；所述心率测量模块及陀螺仪模块分别连接主控芯片的输入端；所述功耗监测模块的输出端连接主控芯片的输入端；所述测力模块、震动与灯效反馈模块与主控芯片之间设置一第一滤波电路，所述心率测量模块、陀螺仪模块与主控芯片之间设置一第二滤波电路。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述主控芯片由以ARM架构的STM32F103RET6芯片组成，该控制电路的系统是以ARM架构的STM32F103RET6为系统核心，配置了DC-DC降压模块、功耗监测模块、锂电池充电管理模块、滤波电路模块、测力模块、震动反馈模块、灯效反馈模块、心率测量模块、陀螺仪模块以及无线传输模块。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述功耗监测模块由型号为INA199-20的控制芯片组成。本实用新型所述的功耗监测模块使用控制芯片是INA199-20,实现对参考电阻的电流信号转换成电压信号。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述DC-DC降压模块由型号为ME6211-3.0的芯片组成。所述DCDC降压模块使用控制芯片为ME6211-3.0,实现对输入电压3.0V～5.5V，稳定输出3.0V。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述锂电池充电管理模块由型号为IP5306的芯片组成。所述锂电池充电管理模块使用控制芯片是IP5306,具有5V3A的充电功能，支持边充边放，为整个系统提供电源。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述第一滤波电路及第二滤波电路采用无源7阶椭圆滤波器。所述第一滤波电路及第二滤波电路采用的是无源7阶椭圆滤波器，由电阻、电容、电感组成。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述测力模块由型号为采用HX711的控制芯片组成。所述测力模块使用控制芯片为HX711,具有26位精度的分辨率，可以捕获测力传感器的微弱电压值。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述震动与灯效反馈模块由震动反馈模块及灯效反馈模块组成，所述震动反馈模块基于1034型号的单频脉冲转子马达，所述灯效反馈模块基于256RGB灯模块，所述控制芯片采用型号为WS2812B的芯片。所述震动反馈模块基于1034型号的单频脉冲转子马达，可以对用户测发力大小进行实时震动强度反馈。所述灯效反馈模块基于256RGB灯模块，其控制芯片型号为WS2812B，可以以灯光颜色、光强弱以及灯珠数量多少的方式反馈用户的发力强弱。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述心率测量模块采用型号为TCS34725的芯片，所述陀螺仪模块基于MPU6050芯片。所述心率测量模块使用芯片为TCS34725，该模块用于检测用户的心率以及血氧浓度情况，可以实时监测用户运动后的健康状况以及评估健康水平。所述陀螺仪模块：基于MPU6050芯片，使用通信协议为IIC，可以对设备的整体状态进行测量判断，对位置信息进行获取从而判断用户是否停止锻炼，作为关机的一个依据或者判断用户拿起要进行锻炼而由关机状态进入启动状态。

作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述无线传输模块采用型号为JDY-16的模块。所述无线传输模块使用模块为JDY-16，该模块使用的是蓝牙通信协议，与主控通信采用串口通信，可以实现与手机进行数据信息的互联互通。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种便携式健身锻炼器，具备以下有益效果：

1.设置DC-DC降压模块，使得整个锻炼器保持稳定输出；

2.设置功耗监测模块,实现对参考电阻的电流信号转换成电压信号；

3.设置锂电池充电管理模块，支持边充边放，为整个系统提供电源；

4.设置震动反馈模块，对用户测发力大小进行实时震动强度反馈；

5.设置灯效反馈模块，用以灯光颜色、光强弱以及灯珠数量多少的方式反馈用户的发力强弱；

6.设置心率测量模块，用于检测用户的心率以及血氧浓度情况，可以实时监测用户运动后的健康状况以及评估健康水平；

7.设置陀螺仪模块，用于对设备的整体状态进行测量判断，对位置信息进行获取从而判断用户是否停止锻炼，作为关机的一个依据或者判断用户拿起要进行锻炼而由关机状态进入启动状态；

8.设置无线传输模块，用于与主控通信采用串口通信，可以实现与手机进行数据信息的互联互通。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的主控芯片电路原理图；

图3为本实用新型的锂电池充放电管理系统以及DC-DC降压系统电路原理图；

图4为本实用新型的功耗监测模块电路原理图；

图5为本实用新型的陀螺仪模块以及无线传输模块电路原理图；

图6为本实用新型的第一滤波电路及第二滤波电路的电路原理图；

图7为本实用新型的震动反馈模块及灯效反馈模块的电路原理图；

图8为本实用新型的测力模块的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例：

本实用新型的整体结构示意图如图1所示，一种便携式健身锻炼器，包括主控芯片、测力模块、震动与灯效反馈模块、心率测量模块、陀螺仪模块、无线传输模块、DC-DC降压模块、功耗监测模块、锂电池充电管理模块；所述测力模块及震动与灯效反馈模块的输出端分别连接主控芯片的输入端；所述锂电池充电管理模块的输出端连接DC-DC降压模块的输入端，所述DC-DC降压模块的输出端连接主控芯片的输入端；所述无线传输模块的输出端连接主控芯片的输入端；所述心率测量模块及陀螺仪模块分别连接主控芯片的输入端；所述功耗监测模块的输出端连接主控芯片的输入端；所述测力模块、震动与灯效反馈模块与主控芯片之间设置一第一滤波电路，所述心率测量模块、陀螺仪模块与主控芯片之间设置一第二滤波电路。

图2为本实用新型的主控芯片电路原理图；主控芯片使用的芯片型号是STM32F103RET6,这是ST公司提出的基于Cortex-M3内核的ARM控制器，该控制器具有1.25DMips/MHz的处理性能，使用内嵌的8MHz的RC振荡器，也可以使用外部的时钟震荡源，内部9倍频后到72MHz的处理速度，能满足测量需求，如图2所示，图中使用的是外部晶振，大小为8MHz，电容均为滤波电容。MPU_SCL(PC1)以及MPU_SDA(PC3)为IIC通信协议引脚，用于与MPU6050进行IIC通信。ADC9(PB1)连接电池分压电阻的中心点，用于电池电压的检测。ADC14(PC4)、ADC15(PC5)为ADC输入通道，用于功耗监测。

U3-TX(PB10)、U3-RX(PB11)为串口3的发送与接收引脚，用于于蓝牙模块进行串口数据通信。TXD(PA10)、RXD(PA9)为串口1的发送与接收引脚，用于开发过程中的设备调试。PA0用于连接唤醒按键，实现对芯片的睡眠模式唤醒。PB0用于开启或者关断蓝牙模块以及PU6050模块的电源，实现对功耗的控制。PB8连接外部的256RGB，用于驱动256RGB灯带中的WS2812B芯片。PB5、PB6、PB7、PC13为心率传感器的接线引脚，通过IIC协议与TCS34725芯片进行数据通信。PA4连接震动反馈模块的运放同相输入端，用于驱动转子马达按照特定频率转动。PA1、PA2连接HX711芯片的数据传输接口，实现对数据的读取。PA5、PA7连接HX711芯片的数据传输接口，实现对数据的读取。PB9连接电源指示灯接口，用于控制电源指示灯的亮灭。

图3为本实用新型的锂电池充放电管理系统以及DC-DC降压系统电路原理图；电源管理系统分为锂电池充放电管理系统以及DCDC降压系统，外部电源输入采用TYPE-C的充电端口，充电芯片为IP5306,外部电路需搭配一颗电感方可实现5V3A的充电速度，其中1号引脚为电源输入，7好引脚通过一颗电感连接到电池端口。DCDC降压采用的是ME6211芯片，该芯片的输入电压范围为3.0V～5.5V，输出电压恒定在3.0V，其中1脚为输入引脚，5脚为输出引脚。图中电容均作滤波的作用。

图4为本实用新型的功耗监测模块电路原理图；功耗监测模块的控制芯片为INA199，图中所示两颗INA199，U1用于监测充电功耗，U2用于监测放电功耗，两颗电阻R1、R2均为功率电阻，R1为0.01Ω，R2为0.075Ω，两颗电阻是电流的主要通道，通过INA199芯片，可以将其电流信号转换成电压信号，并将转换的电压信号同步到OUT1、OUT2引脚，这两个引脚连接到主控ADC上，最后由主控采集。R3、R4组成分压网络，对电池电压进行分压，通过OUT3与主控ADC连接，实现主控ADC对该点电压的采集，从而实现对电池电压的实时检测，上图中电容均作滤波作用，P1为电源指示灯。

图5为本实用新型的陀螺仪模块以及无线传输模块电路原理图；陀螺仪模块使用芯片为MPU6050，该传感器为6轴运动传感器，整合3轴陀螺仪和3轴加速度。通过IIC协议与外部主机进行通信。作为IIC协议，R1和R2是上拉电阻，SR05芯片可以防止IIC线路受到外部的影响，上图中的ME6211并没有用于降压功能，而是用作电源开关，PB0为高电平时，芯片导通，低电平时芯片关断。U2为蓝牙模块，与主控的通信采用串口通信，PC10、PC11联通的是主控的串口2，PD2是模块复位接口，PA12是模块启动传输标志位引脚，当开启蓝牙传输时，PA12为该电平，完成传输PA12为低电平，上图的电容均作为滤波电容。

图6为本实用新型的第一滤波电路及第二滤波电路的电路原理图；滤波模块采用的是无源7阶椭圆滤波电路，OUT1、OUT2、OUT3为信号输入口，ADC9、ADC15、ADC14为信号输出口，经过滤波电路，可以降低外界噪声对信号的干扰，同时规范信号的带宽，可以获得精确的信号。

图7为本实用新型的震动反馈模块及灯效反馈模块的电路原理图；上图包含震动反馈模块以及心率测量模块，P1用于连接256RGB灯带，256RGB灯采用的是WS2812B芯片，该芯片仅需一个引脚进行驱动，PB8则为驱动256RGB灯的引脚，P2为连接1034转子马达的接口，前级QI(SS8050)、LM7321组成负反馈放大器，实现对PA4引脚的信号进行放大后用于驱动转子马达。U1适用于连接心率传感器的接口，感传感器芯片型号为TCS34725,采用IIC通信协议，PB5、PB6为IIC通信引脚，PB7用于检测TCE34725的工作状态，PC13用于驱动模块上的灯珠亮灭。图中的ME6211用于电源开关，通过PA3引脚进行控制，高电平为芯片导通，低电平关闭。

图8为本实用新型的测力模块的电路原理图。测力模块由测力传感器以及AD转换芯片组成，该系统采用两组测力模块，供电均采用3.0V，上下两组测力模块完全相同，P1为外部测力传感器的接线端口，电路中R3、R4为限流电阻，通过上图的电路模块转换，最终将P1口的信号采集并转换成26位精度的电压信号反馈到PA1、PA2口，SR05用于防止两根信号线的信号受到外界噪声的干扰。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式健身锻炼器，其特征在于：包括主控芯片、测力模块、震动与灯效反馈模块、心率测量模块、陀螺仪模块、无线传输模块、DC-DC降压模块、功耗监测模块、锂电池充电管理模块；所述测力模块及震动与灯效反馈模块的输出端分别连接主控芯片的输入端；所述锂电池充电管理模块的输出端连接DC-DC降压模块的输入端，所述DC-DC降压模块的输出端连接主控芯片的输入端；所述无线传输模块的输出端连接主控芯片的输入端；所述心率测量模块及陀螺仪模块分别连接主控芯片的输入端；所述功耗监测模块的输出端连接主控芯片的输入端；所述测力模块、震动与灯效反馈模块与主控芯片之间设置一第一滤波电路，所述心率测量模块、陀螺仪模块与主控芯片之间设置一第二滤波电路。

2.根据权利要求1所述的便携式健身锻炼器，其特征在于：所述主控芯片由以ARM架构的STM32F103RET6芯片组成。

3.根据权利要求1所述的便携式健身锻炼器，其特征在于：所述功耗监测模块由型号为INA199-20的控制芯片组成。

4.根据权利要求1所述的便携式健身锻炼器，其特征在于：所述DC-DC降压模块由型号为ME6211-3.0的芯片组成。

5.根据权利要求1所述的便携式健身锻炼器，其特征在于：所述锂电池充电管理模块由型号为IP5306的芯片组成。

6.根据权利要求1所述的便携式健身锻炼器，其特征在于：所述第一滤波电路及第二滤波电路采用无源7阶椭圆滤波器。

7.根据权利要求1所述的便携式健身锻炼器，其特征在于：所述测力模块由型号为采用HX711的控制芯片组成。

8.根据权利要求1所述的便携式健身锻炼器，其特征在于：所述震动与灯效反馈模块由震动反馈模块及灯效反馈模块组成，所述震动反馈模块基于1034型号的单频脉冲转子马达，所述灯效反馈模块基于256RGB灯模块，控制芯片采用型号为WS2812B的芯片。

9.根据权利要求1所述的便携式健身锻炼器，其特征在于：所述心率测量模块采用型号为TCS34725的芯片，所述陀螺仪模块基于MPU6050芯片。

10.根据权利要求1所述的便携式健身锻炼器，其特征在于：所述无线传输模块采用型号为JDY-16的模块。