CN220772394U - 一种多功能拉力传感组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能拉力传感组件，涉及健身器材技术领域，包括面壳和底壳，所述面壳和底壳之间设置有位于拉力传感组件内部的传感器弹性体，所述面壳的表面设置有按键帽，所述按键帽的内部设置有位于面壳内部的PCBA，所述PCBA的下方设置有位于面壳内部的应变片，所述传感器弹性体的两侧均设置有拉扣，所述拉扣的内部套接有拉绳。该多功能拉力传感组件，可以计算出实时拉力大小、平均拉力大小、拉力峰值大小、拉力角度、拉力次数、拉力频率、拉力曲线、拉力做功、拉力功率，通过蓝牙和移动通讯技术实时上发到云端和APP端,科学合理的指导运动，提高运动效率，记录日常的运动信息。

Description

一种多功能拉力传感组件

技术领域

本实用新型涉及健身器材技术领域，具体为一种多功能拉力传感组件。

背景技术

随着经济的发展，人们也越来越注重自身的身体状态。而良好的身体状态往往离不开健身，健身往往离不开健身器材,拉力绳是一个很普通健身器材配件，他的功能很简单，在运动中只起到了一个支撑的作用。在使用拉力绳中、实时拉力大小、平均拉力大小、拉力峰值大小、拉力角度、拉力次数、拉力频率、拉力曲线、拉力做功、拉力功率等运动信息对于科学健身是必不可少的。而市面上各种各样的拉力绳都没有这个功能，通过拉力绳获取的运行信息来健康合理的指导运动必不可少的。

为了解决上述问题，我们提出了一种多功能拉力传感组件。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种多功能拉力传感组件，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多功能拉力传感组件，包括面壳和底壳，所述面壳和底壳之间设置有位于拉力传感组件内部的传感器弹性体，所述面壳的表面设置有按键帽，所述按键帽的内部设置有位于面壳内部的PCBA，所述PCBA的下方设置有位于面壳内部的应变片，所述底壳的内部设置有电池；

所述传感器弹性体的两侧均贯穿并延伸至拉力传感组件的外部，所述传感器弹性体的两侧均设置有拉扣，所述拉扣的内部套接有拉绳；

所述拉力传感组件的内部还包括有MCU，所述MCU的端口分别连接有六轴传感器、拉力传感器、蓝牙模块以及UI指示。

进一步优化本技术方案，所述底壳表面的四角设置有螺纹孔，所述面壳和底壳通过螺纹孔上的螺丝进行螺纹固定。

进一步优化本技术方案，所述MCU包括SPI端口、IIC端口以及IO端口；所述MCU的SPI端口与六轴传感器、拉力传感器进行连接，所述MCU的IIC端口与蓝牙模块进行连接，所述MCU的IO端口与UI指示进行连接。

进一步优化本技术方案，所述拉力传感组件还设置有手机端和云端，所述拉力传感组件通过蓝牙模块将传感数据传递给手机端上的APP，并由手机端通过移动网络将传感数据传递至云端进行存储。

进一步优化本技术方案，所述传感数据包括拉力信息和运动信息；

所述拉力信息包括实时拉力、平均拉力、峰值拉力、拉力次数、拉力频率以及拉力曲线；

所述运动信息包括实时角度、实时速度、实时位移以及运动轨迹。

进一步优化本技术方案，所述拉力信息通过六轴传感器进行采集，所述运动信息通过拉力传感器进行采集。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种多功能拉力传感组件，具备以下有益效果：

该多功能拉力传感组件，可以计算出实时拉力大小、平均拉力大小、拉力峰值大小、拉力角度、拉力次数、拉力频率、拉力曲线、拉力做功、拉力功率，通过蓝牙和移动通讯技术实时上发到云端和APP端,科学合理的指导运动，提高运动效率，记录日常的运动信息。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种多功能拉力传感组件的结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种多功能拉力传感组件的结构爆炸图；

图3为本实用新型提出的一种多功能拉力传感组件的三个视角结构示意图；

图4为本实用新型提出的一种多功能拉力传感组件的集成主控示意图；

图5为实施例中提出的一种多功能拉力传感组件的传感系统中姿态解析单元的示意图；

图6为实施例中提出的一种多功能拉力传感组件的传感系统中力学解析单元的示意图；

图7为实施例中提出的一种多功能拉力传感组件的传感系统中运动做功的计算示意图；

图8为实施例中提出的一种多功能拉力传感组件的传感系统中运动功率的计算示意图。

图中：1、面壳；2、底壳；3、传感器弹性体；4、按键帽；5、PCBA；6、应变片；7、电池；8、拉扣；9、拉绳；10、螺纹孔；11、螺丝。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”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。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。

另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例：

请参阅图1-3，一种多功能拉力传感组件，包括面壳1和底壳2，所述面壳1和底壳2之间设置有位于拉力传感组件内部的传感器弹性体3，所述面壳1的表面设置有按键帽4，所述按键帽4的内部设置有位于面壳1内部的PCBA5，所述PCBA5的下方设置有位于面壳1内部的应变片6，所述底壳2的内部设置有电池7。

所述传感器弹性体3的两侧均贯穿并延伸至拉力传感组件的外部，所述传感器弹性体3的两侧均设置有拉扣8，所述拉扣8的内部套接有拉绳9。

所述拉力传感组件的内部还包括有MCU，所述MCU的端口分别连接有六轴传感器、拉力传感器、蓝牙模块以及UI指示。

该多功能拉力传感组件，可以计算出实时拉力大小、平均拉力大小、拉力峰值大小、拉力角度、拉力次数、拉力频率、拉力曲线、拉力做功、拉力功率，通过蓝牙和移动通讯技术实时上发到云端和APP端,科学合理的指导运动，提高运动效率，记录日常的运动信息。

在本实施例中，所述底壳2表面的四角设置有螺纹孔10，所述面壳1和底壳2通过螺纹孔10上的螺丝11进行螺纹固定。

如图4所示，在本实施例中，所述MCU包括SPI端口、IIC端口以及IO端口；所述MCU的SPI端口与六轴传感器、拉力传感器进行连接，所述MCU的IIC端口与蓝牙模块进行连接，所述MCU的IO端口与UI指示进行连接。

六轴传感器可以采集到运动的速度信息和旋转角度信息，经过算法分析可以得到运动的实时角度、实时速度、实时位移、运动轨迹。拉力传感器可以获取到实时的拉力信息，可以得到运动的拉力曲线，结合六轴传感器得出来的运动信息可以计算出运动的功率和运动的做功。运动功率是衡量运动的一个重要指标。MCU主要用于算法运行，蓝牙模块用信息数据的传递，UI部分可以实时显示一些运动信息。

在本实施例中，所述拉力传感组件还设置有手机端和云端，所述拉力传感组件通过蓝牙模块将传感数据传递给手机端上的APP，并由手机端通过移动网络将传感数据传递至云端进行存储。

在本实施例中，所述传感数据包括拉力信息和运动信息；

所述拉力信息包括实时拉力、平均拉力、峰值拉力、拉力次数、拉力频率以及拉力曲线；

所述运动信息包括实时角度、实时速度、实时位移以及运动轨迹。

在本实施例中，所述拉力信息通过六轴传感器进行采集，所述运动信息通过拉力传感器进行采集。

一种多功能拉力传感组件的传感系统，基于上述的多功能拉力传感组件进行数据解析，包括姿态解析单元以及力学解析单元；

所述姿态解析单元包括六轴传感器、ADC转换器、信号滤波器以及姿态解析模块；

所述力学解析单元包括拉力传感器、ADC转换器以及信号滤波器。

如图5所示，在本实施例中，所述姿态解析单元中的六轴传感器经过ADC模数转换后得到六轴信号，六轴信号包括三轴加速度和三轴陀螺仪，之后对信号数据进行滤波，滤除运动中的高频信号和低频信号，以保证后期数据处理的精度，得到滤波数据后，使用角速度和加速度相互结合进行姿态解析可以得出拉力传感组件的实时欧拉角、实时速度、实时位移以及运动轨迹。

欧拉角(Yaw,Pitch,Roll)计算：

使用加速度和陀螺互滤波可以计算出旋转四元素Q(q0,q1,q2,q3)。再计算出欧拉角：

Yaw＝arctan(2(q0*q1+q2*q3)/(1-2(q1^2+q1^2)))；

Pitch＝arcsin(2(q0*q2-q1q3))；

Roll＝arctan(2(q0*q3+q1*q2)/(1-2(q2^2+q3^2)))；

实时速度(V)：

根据加速度计读取的值a[x,y,z],和四元素Q，可以得出手杆相对地球坐标系的加速度a’；用a'对时间进行积分就可以得到实时速度。

a’＝Q^-1*a*Q；

V＝V0+a’*△t；(△t是两个时刻的时间差，V0是上一个时间的速度)

实时位移(S):

实时位移通过每个时刻走的位进行积分得到。

S＝S0+V*△t；(S0是上一个时刻壶铃的位移)。

运动轨迹：

知道实时位移后就可以得出每个时刻的坐标点，从而得出运动轨迹。

如图6所示，在本实施例中，所述力学解析单元中的拉力传感器经过ADC模数转换后得到拉力信号，之后对数据进行滤波，滤除运动中的高频信号和低频信号，以保证后期数据处理的精度，之后就可以获取到实时的拉力、平均拉力、峰值拉力、拉力次数、拉力频率以及拉力曲线图。

如图7和图8所示，在本实施例中，所述传感系统通过实时位移计算出运动做功，通过实时拉力以及实时速度计算出运动功率。

运动做功算法流程，运动所做的功W＝F*S。

运动功率算法流程，运动功率P＝F*V。

本实用新型的有益效果是：

该多功能拉力传感组件，可以计算出实时拉力大小、平均拉力大小、拉力峰值大小、拉力角度、拉力次数、拉力频率、拉力曲线、拉力做功、拉力功率，通过蓝牙和移动通讯技术实时上发到云端和APP端,科学合理的指导运动，提高运动效率，记录日常的运动信息。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种多功能拉力传感组件，其特征在于，包括面壳和底壳，所述面壳和底壳之间设置有位于拉力传感组件内部的传感器弹性体，所述面壳的表面设置有按键帽，所述按键帽的内部设置有位于面壳内部的PCBA，所述PCBA的下方设置有位于面壳内部的应变片，所述底壳的内部设置有电池；

所述传感器弹性体的两侧均贯穿并延伸至拉力传感组件的外部，所述传感器弹性体的两侧均设置有拉扣，所述拉扣的内部套接有拉绳；

所述拉力传感组件的内部还包括有MCU，所述MCU的端口分别连接有六轴传感器、拉力传感器、蓝牙模块以及UI指示。

2.根据权利要求1所述的一种多功能拉力传感组件，其特征在于，所述底壳表面的四角设置有螺纹孔，所述面壳和底壳通过螺纹孔上的螺丝进行螺纹固定。

3.根据权利要求1所述的一种多功能拉力传感组件，其特征在于，所述MCU包括SPI端口、IIC端口以及IO端口；所述MCU的SPI端口与六轴传感器、拉力传感器进行连接，所述MCU的IIC端口与蓝牙模块进行连接，所述MCU的IO端口与UI指示进行连接。

4.根据权利要求1所述的一种多功能拉力传感组件，其特征在于，所述拉力传感组件还设置有手机端和云端，所述拉力传感组件通过蓝牙模块将传感数据传递给手机端上的APP，并由手机端通过移动网络将传感数据传递至云端进行存储。

5.根据权利要求4所述的一种多功能拉力传感组件，其特征在于，所述传感数据包括拉力信息和运动信息；

所述拉力信息包括实时拉力、平均拉力、峰值拉力、拉力次数、拉力频率以及拉力曲线；

所述运动信息包括实时角度、实时速度、实时位移以及运动轨迹。

6.根据权利要求5所述的一种多功能拉力传感组件，其特征在于，所述拉力信息通过六轴传感器进行采集，所述运动信息通过拉力传感器进行采集。