DE69710586T2

DE69710586T2 - Geschwindigkeitsmesser für In-Line-Skating

Info

Publication number: DE69710586T2
Application number: DE1997610586
Authority: DE
Inventors: Brent A. Goetzl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1997-11-17
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: EP0917893B1; EP0917893A1; DE69710586D1; ES2171818T3

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Rollschuhen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Datenübertragungssystem und insbesondere einen Geschwindigkeitsmesser, der sich zur Verwendung bei einem Rollschuh eignet.

STAND DER TECHNIK

Rollschuhfahren auf Inline-Rollschuhen wird rasch zu einer der populärsten Freiluftaktivitäten. In letzter Zeit gab es eine Zunahme der Wettkampfsportaktivitäten, die sich um den Inline-Rollschuh entwickelt haben, wie z. B. Inline- Geschwindigkeitsfahren und Rollschuhstraßenhockey. Diese Wettkampfsportarten haben viele Inline-Rollschuh-Sportler dazu gebracht, stärker reglementierte Trainingseinheiten zu unternehmen. Bedeutend für die Ermittlung der Qualität einer Trainingseinheit ist das Kennen der Geschwindigkeit, mit der man Rollschuh fährt, und der zurückgelegten Strecke, sowie einer Information hinsichtlich seines kardiovaskulären Systems, z. B. der Herzfrequenz. Außerdem haben viele lokalen Gemeinden in verschiedenen Bereichen, die von Inline-Rollschuhfahrern häufig besucht werden, Geschwindigkeitsgesetze verhängt, wodurch die Notwendigkeit gesteigert wird, die während einer Trainingseinheit gefahrene Geschwindigkeit zu kennen.
Es gibt viele Vorrichtungen, die die vorstehend erwähnte Information für einen Sportler vorsehen können. Das US-Pat. Nr. 5 177 432, Waterhouse et al., offenbart einen drahtlosen Geschwindigkeitsdetektor für ein Fährrad mit einem Sender, der an der Nabe eines Rades montiert ist, und einem Empfänger, der an der Lenkstange montiert ist. Der Sender umfaßt einen LC-Oszillator, der ein Signal mit einer vordefinierten Frequenz erzeugt, und ein Paar von Quecksilberschaltern, um sicherzustellen, daß der Sender nur bei Feststellen einer Drehbewegung gespeist wird. Eine Spule ist zum Empfangen des Signals vom LC-Oszillator angeschlossen und wirkt als Strahlungselement des Senders. Die Spule strahlt ein Magnetfeld in der Ebene des Rades aus, einmal für jede Umdrehung des Senders. Die Geschwindigkeit des Drehmagnetfeldes ist zur Frequenz der Raddrehung proportional. Der Empfänger umfaßt eine CPU, eine LCD, die von der CPU angesteuert wird, und einen Satz von Spulen. Der Satz von Spulen erfaßt das Magnetfeld, das vom Sender erzeugt wird, um sich kontinuierlich ändernde analoge Signale zu erzeugen. Die analogen Signale werden durch einen Analog-Digital-Wandler digitalisiert und dann zur CPU weitergeleitet. Die CPU verarbeitet die Signale und zeigt die durch diese dargestellte Information auf der LCD an. Die Signale können beispielsweise die Geschwindigkeit, U/min des Rades oder die zurückgelegte Strecke darstellen.
Das US-Pat. Nr. 4 780 864, Houlihan, offenbart eine Armbanduhr, die auch als Computer zum Anzeigen der Geschwindigkeit, Strecke und des Pedaltrittrhythmus dient. Die Armbanduhr wirkt als Empfänger und ist in einer speziellen Halterung angeordnet, die an der Lenkstange des Fahrrades befestigt ist. Ein erster Permanentmagnet ist an einem der Räder befestigt und ein zweiter Permanentmagnet ist am Kettenzahnrad des Pedals befestigt. Sensoren sind am Rahmen des Fahrrades angeordnet und zum Erfassen der Magnete positioniert. Die Armbanduhr ist mit jedem Sensor über die spezielle Halterung festverdrahtet. In dieser Weise erfassen die Sensoren die Umdrehungsfrequenz für sowohl das Rad als auch das Kettenzahnrad des Pedals und übertragen diese zur Armbanduhr. Die Armbanduhr umfaßt eine CPU zum Verarbeiten der Daten, die von den Sensoren empfangen werden, und zum Erzeugen der erforderlichen Information, wie z. B. Geschwindigkeit und zurückgelegte Strecke.
Das US-Pat. Nr. 4 546 650, Cameron, offenbart einen Geschwindigkeits- und Streckenrechner für Skis, der ein Zahnrad umfaßt, das sich von der Rückseite eines Skis erstreckt, um mit dem Schnee in Reihungskontakt zu kommen. Zwei Magnete sind an dem Zahnrad befestigt, die das Zahnrad induktiv mit einer Halleffektvorrichtung koppeln, die auf der Rückseite des Skis montiert ist. In dieser Weise wirkt das Zahnrad als Sender und die Halleffektvorrichtung wirkt als Empfänger. Die Halleffektvorrichtung ist mit einem Mikroprozessor festverdrahtet. Der Mikroprozessor empfängt Signale von der Halleffektvorrichtung, die die Drehfrequenz des Zahnrades anzeigen, und verarbeitet diese Signale, um die vom Ski zurückgelegte Strecke zu ermitteln.
Das US-Pat. Nr. 4 454 411, Hale et al., offenbart einen herkömmlichen Kilometerzähler, der am hinteren Rollgestell eines Rollschuhs befestigt ist. Der Kilometerzähler umfaßt eine Vielzahl von Ziffern tragenden Scheiben, die alle durch geeignete Wellen und Zahnräder miteinander verbunden sind, um eine sequentielle Anzeige in einem Vergrößerungsfenster zu erzeugen, welche eine vom Rollschuh zurückgelegte Strecke anzeigt. Ein Gummirad, das sich von der Rückseite des Rollschuhs erstreckt, steht mit dem Boden in Reibungseingriff. Das Gummirad ist mit einer Welle des Kilometerzählers verbunden, um die Anzahl von Umdrehungen, die das Gummirad durchgemacht hat, zu übertragen. Der Kilometerzähler wird geeignet kalibriert, um die vom Rollschuh zurückgelegte Strecke als Funktion der Umdrehungen des Gummirades korrekt anzuzeigen.
Ein Problem bei den vorstehend erwähnten Vorrichtungen des Standes der Technik besteht darin, daß der Sender und der Empfänger dazu ausgelegt sind, über einen festen radialen Abstand in Verbindung zu stehen, was sie zur Bereitstellung einer visuellen Echtzeit-Darstellung für einen Benutzer eines Rollschuhs ungeeignet macht.
In DE-4-297 08 535 ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 offenbart. In dieser Vorrichtung wird ein herkömmlicher Fahrradcomputer verwendet, für den die Impulse des Sensors übertragen werden.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen drahtlosen Geschwindigkeitsmesser zu haben, der eine visuelle Echtzeit-Darstellung von Informationen, wie z. B. der Geschwindigkeit und der zurückgelegten Strecke, für einen Benutzer eines Rollschuhs vorsieht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die obige Aufgabe wurde durch Versehen eines Inline- Rollschuhs mit einem Wandlerteil, der in der Lage ist, die Drehbewegung von mindestens einem Rad am Rollschuh abzutasten und die Information hinsichtlich derselben in drahtloser Weise zu übertragen, nach Anspruch 1 erfüllt. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt der Wandlerteil einen Magneten, der an mindestens einem der Vielzahl von Rädern angebracht ist, und einen Sensor, der in einem Schuhteil des Rollschuhs angeordnet ist, um den Magneten zu erfassen, wodurch Impulse entsprechend der Winkelgeschwindigkeit des Rades erzeugt werden. Der Wandlerteil umfaßt auch eine Mikrosteuereinheit, einen Sender und eine Antenne. Die Mikrosteuereinheit ist mit sowohl dem Detektor als auch dem Sender elektronisch gekoppelt. Die Mikrosteuereinheit und der Sender können beide auf einem Halbleiterchip ausgebildet sein. Der Sender ist mit der Antenne elektronisch gekoppelt. Die Mikrosteuereinheit bereitet die Zeit zwischen Impulsen, die vom Sensor erzeugt werden, auf und mittelt diese, wobei ein digitaler Datenstrom erzeugt wird, der eine Information entsprechend der Winkelgeschwindigkeit des Rades enthält. Die Mikrosteuereinheit moduliert dann eine Trägerwelle, die vom Sender erzeugt wird, mit dem digitalen Datenstrom und einer Vielzahl von Steuersignalen, einschließlich eines Identifikationscodes, wobei codierte Signale erzeugt werden. Der Identifikationscode ordnet den Wandlerteil eindeutig den codierten Signalen zu. Der Sender sendet die codierten Signale zum Empfänger. Der Empfänger umfaßt eine Antenne, einen Mikroprozessor und eine Anzeige, die vom Mikroprozessor angesteuert wird. Die Antenne empfängt die codierten Signale und sendet sie zum Mikroprozessor. Der Detektor demoduliert die codierten Signale, wobei der digitale Datenstrom reproduziert wird. Der Mikroprozessor verarbeitet den Datenstrom, wobei er aus diesem Informationen hinsichtlich der Geschwindigkeit und der vom Rollschuh zurückgelegten Strecke ableitet. Die Anzeige wird vom Mikroprozessor angesteuert, um eine visuelle Echtzeit- Darstellung von ausgewählten Teilen der Information zu erzeugen.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel umfaßt das Steuerrad eine Kammer nahe dem Zentrum des Rades, in der eine Lichtquelle enthalten ist. Die Lichtquelle kann eine LED oder eine Laserdiode sein. Mindestens ein Bohrungsloch erstreckt sich von der Kammer und endet in mindestens einer Öffnung am Umfang des Steuerrades. Der Sendeempfänger umfaßt einen optischen Detektor, der nahe einem Loch im Schuhteil angeordnet sein kann. Der optische Detektor tastet Licht ab, das durch die Öffnungen emittiert wird, und erzeugt ein elektrisches Signal entsprechend der Winkelgeschwindigkeit des Steuerrades.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Inline-Rollschuhs mit einem Wandlerteil und einem Empfänger gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine aufgeschnittene Draufsicht auf den Wandlerteil, der in einem Trägergehäuse eingekapselt ist, das in Fig. 1 dargestellt ist.
Fig. 3 ist eine vereinfachte schematische Ansicht der Schaltungsanordnung des in Fig. 2 gezeigten Wandlerteils.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines in Fig. 1 gezeigten Empfängers in auseinandergezogener Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist eine vereinfachte schematische Ansicht der Schaltungsanordnung des in Fig. 4 gezeigten Empfängers.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm des in Fig. 1 gezeigten Wandlerteils gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel.
Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines Umdrehungsdetektors des in Fig. 1 gezeigten Wandlerteils gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel.

BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 1 ist ein Inline-Rollschuh 10 mit einem Schuhteil 12 gezeigt, der dazu ausgelegt ist, ein entnehmbares Futter 14 mit einer Form, so daß es über einen menschlichen Fuß und den unteren Teil eines sich vom Fuß erstreckenden Beins paßt, aufzunehmen. Der Schuhteil 12 umfaßt eine Sohle mit einer ersten 16 und einer zweiten 18 entgegengesetzten Hauptfläche, die sich entlang der gesamten Längsachse 20 des Rollschuhs 10 erstrecken. Das Futter 14 umfaßt eine untere Oberfläche 15, die benachbart zur ersten Hauptfläche 16 liegt, nachdem das Futter 14 eine Endsitzposition erreicht. Der Rollschuh 10 wird als Inline betrachtet, da eine Vielzahl von Rädern 22, die rollbar an der zweiten Hauptfläche 18 angebracht sind, koaxial entlang der Längsachse 20 ausgerichtet sind. Nahe der ersten Hauptfläche 16 ist ein Wandlerteil 24 montiert, um modulierte Signale zu erzeugen, die Daten entsprechend der Drehbewegung der Räder 22 enthalten. Ein Empfänger 26 steht mit dem Wandlerteil 24 in Verbindung, um die modulierten Signale zu empfangen. Der Empfänger 26 umfaßt eine Anzeigevorrichtung wie z. B. eine LCD, um eine Echtzeitanzeige von ausgewählten Teilen einer Information, die von den Daten abgeleitet wird, einschließlich Geschwindigkeit und vom Rollschuh 10 zurückgelegter Strecke, zu erzeugen. Die vom Wandlerteil 24 erzeugten Signale können akustisch sein. In dieser Weise sind der Wandlerteil 24 und der Empfänger 26 akustisch gekoppelt, wobei sie in akustische Verbindung gebracht sind. Es ist jedoch bevorzugt, daß der Wandlerteil 24 elektromagnetische Signale erzeugt, wobei der Empfänger 26 mit diesem in Funkverbindung gebracht ist. Bei niedrigeren Frequenzen, d. h. 10 bis 250 kHz, würde die Verbindung zwischen dem Wandlerteil 24 und dem Empfänger 26 hauptsächlich durch ein Magnetfeld erreicht werden. Bei höheren Frequenzen, d. h. 100 MHz bis 2,5 GHz, würde die Verbindung hauptsächlich durch ein elektrisches Feld erreicht werden.
Eine Magnetbasis 28, die einen oder mehrere Permanentmagnete enthält, ist an mindestens einem der Räder befestigt, welches ein Steuerrad 23 festlegt. Die Magnetbasis 28 kann am Steuerrad 23 mit einem geeigneten Klebstoff befestigt sein oder die Magnetbasis 28 kann einteilig mit dem Steuerrad 23 geformt sein. Einteiliges Formen der Magnetbasis 28 mit dem Steuerrad 23 ermöglicht, daß die Magnete nahe der Mittellinie des Rades angeordnet werden, wodurch sie eine geringe Wirkung auf das Radgleichgewicht aufweisen. Der Wandlerteil 24 umfaßt einen Umdrehungsdetektor 30, der zum Abtasten der Magnetbasis 28 angeordnet ist. Der Umdrehungsdetektor 30 kann eine Sondenspule oder ein anderer induktiver Kopplungsmechanismus sein, wie z. B. ein Reed-Schalter oder eine Halleffektvorrichtung. Typischerweise ist der Umdrehungsdetektor 30 über dem Steuerrad 23 angeordnet und wirkt als Wandler zum Erfassen des sich ändernden Magnetfeldes, das von der Magnetbasis 28 erzeugt wird, und zum Erzeugen von Impulsen entsprechend der Drehbewegung der Räder 22. Insbesondere erzeugt der Umdrehungsdetektor 30 Impulse, die Rohdaten entsprechend der Drehfrequenz des Steuerrades 23 enthalten.
Mit Bezug auch auf Fig. 2 ist der Wandlerteil 24 an einem Trägerkörper 32 mit einem Profil, das dem Profil der ersten Hauptfläche 16 des Schuhteils 12 entspricht, befestigt dargestellt. Zusätzlich zum Detektor 30 umfaßt der Wandlerteil 24 eine Mikrosteuereinheit 34, einen Sender 35 und eine Antenne 36. Auch eine geeignete Stromquelle 38 wie z. B. Batterien sind enthalten, um den Wandlerteil 24 zu speisen. Die Mikrosteuereinheit 34 und der Sender 35 können beide auf einem einzelnen Halbleiterchip ausgebildet sein, sind jedoch für Demonstrationszwecke separat dargestellt. Die Mikrosteuereinheit 34 ist zum Empfangen der Impulse vom Umdrehungsdetektor 30 elektronisch gekoppelt. Der Sender 35 ist sowohl mit der Mikrosteuereinheit 34 als auch der Antenne 36 elektronisch gekoppelt. Die Mikrosteuereinheit 34 bereitet die Zeit zwischen Impulsen, die vom Detektor 30 erzeugt werden, auf und mittelt diese, wobei ein digitaler Datenstrom aus den Rohdaten erzeugt wird. Die Mikrosteuereinheit 34 mißt vorzugsweise die Dauer von Flanke zu Flanke von jedem der vom Detektor 30 erzeugten Impulse. Dies sieht große Genauigkeit, insbesondere für geringe Umdrehungen pro Sekunde des Steuerrades 23, vor. Die Mikrosteuereinheit 34 moduliert dann eine Trägerwelle, die vom Sender 35 erzeugt wird, mit dem digitalen Datenstrom und einer Vielzahl von Steuersignalen, einschließlich eines Identifikationscodes zum Erzeugen von codierten Signalen. Die Steuersignale werden nachstehend genauer erörtert. Der Sender 35 überträgt die codierten Signale über die Antenne 36 zum Empfänger 26.
Mit Bezug auch auf Fig. 3 ist darin ein vereinfachtes Diagramm des Wandlerteils gezeigt, welches den Umdrehungsdetektor 30 in elektrischer Verbindung mit dem Eingang 31 der Mikrosteuereinheit 34 zeigt. Der Eingang 37 des Senders 35 steht mit dem Ausgang 33 der Mikrosteuereinheit 34 in elektrischer Verbindung. Der Ausgang 39 des Senders 35 steht mit der Antenne 36 in elektrischer Verbindung. Der Sender 35 kann eine beliebige gewünschte Konstruktion aufweisen, weist jedoch vorzugsweise eine kleine Montagefläche auf und ist mit der Stromquelle 38 kompatibel. Die Mikrosteuereinheit 34 ist vorzugsweise eine MC68HC785P9 und ist von Motorola, Inc. erhältlich. Die Mikrosteuereinheit 34 ist typischerweise mit einem Algorithmus programmiert, um die Impulse geeignet aufzubereiten, so daß sie zur Übertragung durch den Sender 35 geeignet sind.
Der Trägerkörper 32 ist dazu ausgelegt, zwischen einem Fuß eines Benutzers, der den Rollschuh trägt, und der ersten Hauptfläche 16 zu liegen. Zu diesem Zweck ist der Wandlerteil 24 gewöhnlich auf einer einzelnen Leiterplatte 33 hergestellt und weist eine verringerte Dicke auf, so daß der Trägerkörper 32 den Wandlerteil 24 vollständig einkapseln kann. Der Trägerkörper 32 ist starr, um den Wandlerteil 24 vor Beanspruchungen zu schützen, die mit dem Rollschuhlaufen verbunden sind. Außerdem kann der Trägerkörper 32 hermetisch abgedichtet sein, um den Wandlerteil 24 ebenso vor Feuchtigkeit zu schützen.
Aufgrund der Größe der Stromquelle 38 ist sie typischerweise so angeordnet, daß sie unter dem Spann des Fußes des Benutzers des Rollschuhs 10 liegt. Die Stromquelle 38 sieht daher zusätzlichen Halt für den Benutzer des Rollschuhs 10 in einer unauffälligen Weise vor. Um zur Stromquelle 38 Zugang zu gewähren, kann eine abnehmbare Abdeckung vorhanden sein.
Der Trägerkörper 32 kann einteilig mit dem Schuhteil 12 des Rollschuhs 10 ausgebildet sein. Es ist jedoch bevorzugt, daß der Trägerkörper 32 abnehmbar an der ersten Hauptfläche 16 befestigt ist. Eine Art und Weise, in der die abnehmbare Befestigung des Trägerkörpers 32 zu erreichen ist, besteht darin, den Trägerkörper 32 an der unteren Oberfläche 15 des Futters 14 zu befestigen, oder alternativ kann der Trägerkörper 32 zwischen das Futter 14 und die erste Hauptfläche 16 eingefügt werden. Dies ermöglicht, daß die vorliegende Erfindung als Folgemarktzubehör für Inline- Rollschuhe zur Verfügung steht. Um die Herstellung des Trägerkörpers 32 zu erleichtern, kann er so konstruiert werden, daß er zur größten erhältlichen Schuhgröße paßt. Die Herstellung eines Trägerkörpers 32 mit nur einer Größe verringert die Bearbeitungskosten. Der Endbenutzer kann den Trägerkörper 32 auf die geeignete Größe des Schuhteils 12 unter Verwendung von beispielsweise einer Schere zuschneiden. Zu diesem Zweck kann der Trägerkörper 32 Markierungen 40, wie z. B. Nuten oder Linien, umfassen, um unterschiedliche Größen anzugeben. Der Endbenutzer würde entlang der entsprechenden Markierungen 40 schneiden, um eine zufriedenstellende Anpassung an die erste Hauptfläche 16 des entsprechenden Schuhteils 12 vorzusehen.
Mit Bezug auch auf Fig. 4 ist der Empfänger 26 mit einem Gehäuse 42 und einem Band 44, das am Gehäuse 42 befestigt ist, gezeigt. Der Empfänger 26 ist so gestaltet, daß er von einem Benutzer in einer Weise ähnlich einer Armbanduhr angelegt werden kann. Die Schaltungsanordnung ist typischerweise an einer Leiterplatte 46 befestigt, die durch Batterien 47 oder irgendeine andere geeignete Stromquelle gespeist wird, und kann eine Vielzahl von Antennen 48 umfassen, die mit einem Mikroprozessor 50 über eine Empfängerschaltungsanordnung 49 elektronisch gekoppelt sind. Die Antenne 48 bringt den Empfänger 26 mit dem Wandlerteil 24 in Funkverbindung, um die codierten Signale, die Informationen entsprechend der Drehbewegung des Steuerrades 23 enthalten, zu empfangen. Typischerweise ist nur eine Antenne 48 vorhanden. Es können jedoch zwei Antennen 48 vorhanden sein, die zueinander orthogonal orientiert sind, wie gezeigt. Das Vorliegen von zwei Antennen, die wie in Fig. 4 gezeigt orientiert sind, sieht eine empfindlichere Kopplung mit dem Magnetfeld, das zu den codierten Signalen gehört, vor.
Die modulierte Trägerwelle, die von der Antenne 48 empfangen wird, wird zur Empfängerschaltungsanordnung 49 gesandt, die das codierte Signal demoduliert und den digitalen Datenstrom zur Verarbeitung durch den Mikroprozessor 50 reproduziert. Eine Anzeige 52 wie z. B. eine LCD ist am Gehäuse 42 befestigt, um für einen Benutzer, der den Empfänger 26 trägt, sichtbar zu sein. Der Mikroprozessor 50 empfängt den digitalen Datenstrom von der Empfängerschaltungsanordnung 49. Wenn der Durchmesser des Steuerrades 23 im Speicher vorprogrammiert ist, berechnet der Mikroprozessor verschiedene Informationen entsprechend der Drehbewegung des Steuerrades 23 unter Verwendung eines geeigneten Algorithmus. Der Mikroprozessor 50 kann beispielsweise eine Information hinsichtlich der Geschwindigkeit und der vom Rollschuh zurückgelegten Strecke ermitteln. Die Anzeige 52 wird durch den Mikroprozessor 50 angesteuert, um eine visuelle Echtzeit- Darstellung der Geschwindigkeit und der zurückgelegten Strecke in beliebigen gewünschten Einheiten, z. B. metrisch oder englisch, zu erzeugen. In dieser Weise werden ausgewählte Teile der Information entsprechend der Drehbewegung der Räder 22 auf der Anzeige 52 erzeugt. Eine Vielzahl von Schaltern 53 sind wirksam mit dem Mikroprozessor 50 gekoppelt, um die Information, die auf der LCD-Anzeige 52 visuell dargestellt wird, zu ändern und Daten einzugeben.
Außerdem kann der Mikroprozessor 50 mit einem nichtflüchtigen Speicher 51 elektronisch gekoppelt sein, der vorprogrammierte Daten entsprechend dem Gewicht und der Größe eines Benutzers enthalten kann. Der Mikroprozessor 50 kann auch auf der Basis von sowohl der Information entsprechend der Drehbewegung des Steuerrades 23 als auch der vorprogrammierten Information Parameter hinsichtlich der vom Benutzer verbrannten Kalorien ermitteln. Außerdem würde eine orthogonale Orientierung der Antennen 48 die Erfassung von Signalen, die von Herzfrequenz- Überwachungsvorrichtungen des Standes der Technik übertragen werden, welche an der Außenseite des Brustkorbs getragen werden können, erleichtern. Alternativ kann der Empfänger 26 eine Schaltungsanordnung enthalten, die in der Lage ist, die Herzfrequenz eines Benutzers direkt zu erfassen. In dieser Weise kann der Mikroprozessor 50 Signale verarbeiten, die mit der Herzfrequenz eines Benutzers verbunden sind, und kann diese Signale zur LCD- Anzeige 52 übertragen. Der Mikroprozessor 50 kann auch eine Information hinsichtlich der Herzfrequenz in die Berechnungen einbeziehen, um die Menge an vom Benutzer verbrannten Kalorien zu ermitteln, was eine genauere Messung derselben vorsieht. Der Speicher 51 kann auch gespeicherte Informationen hinsichtlich einer Geschichte von vergangenen Distanzen und Geschwindigkeiten, die zu vorherigen Trainingseinheiten gehören, enthalten.
Um das schnelle Verständnis eines Benutzers von den visuellen Darstellungen auf der Anzeige 52 zu erleichtern, können zusammen mit der entsprechenden Information international bekannte graphische Piktogramme 55 gezeigt werden. Anstatt als Armbanduhr getragen zu werden, kann der Empfänger 26 in einem Schutzhelm enthalten sein und so montiert sein, daß er für einen Träger sichtbar ist. Außerdem kann der Empfänger 26 als Brille ausgebildet sein, um am Kopf eines Benutzers getragen zu werden.
Mit Bezug auch auf Fig. 5 ist eine vereinfachte schematische Ansicht des Empfängers 26 mit der Antenne 48 in elektrischer Verbindung mit dem Eingang 57 der Empfängerschaltungsanordnung 49 dargestellt. Der Ausgang 58 der Empfängerschaltungsanordnung 49 steht mit dem Eingang 59 des Mikroprozessors 50 in elektrischer Verbindung. Der Ausgang 60 des Mikroprozessors 50 steht mit dem Eingang 61 der Anzeige 52 in elektrischer Verbindung. Vorzugsweise ist die Empfängerschaltungsanordnung 49 ein Operationsverstärker. Der Mikroprozessor 50 ist ein LC58E68 und wird von Sanyo Inc. hergestellt und ist von dieser erhältlich.
Beim Betrieb befindet sich der Wandlerteil 24 immer in einem Zustand zum Abtasten eines Drehmagnetfeldes, wenn sich das Steuerrad 23 dreht. Das Magnetfeld dreht sich direkt proportional zur Drehfrequenz des Steuerrades 23. Der Umdrehungsdetektor 30 erzeugt Impulse, die Rohdaten entsprechend dem Drehmagnetfeld enthalten, welche zur Mikrosteuereinheit 34 gesandt werden. Nach der Aufbereitung werden die Impulse in einen digitalen Datenstrom umgewandelt und durch die Mikrosteuereinheit 34 auf eine Trägerwelle aufmoduliert. Die Mikrosteuereinheit 34 moduliert die Trägerwelle auch mit einem Identifikationscode zusammen mit anderen Steuersignalen, was ein codiertes Signal erzeugt. Eine beliebige Anzahl von Modulationsschemen können verwendet werden, z. B. Amplituden-, Phasen- oder Frequenzumtastmodulation. Der Identifikationscode ordnet das codierte Signal eindeutig dem Wandlerteil 24 zu. Der Sender 35 überträgt das codierte Signal in variablen Zeitintervallen über die Antenne 36. In dieser Weise kann der digitale Datenstrom periodisch, z. B. alle ein bis zwei Sekunden, übertragen werden, was eine Serie von Daten erzeugt.
Schalter 53 können herabgedrückt werden, um den Empfänger 26 in eine von drei Betriebsarten zu bringen: energiesparende Betriebsart, Einschaltbetriebsart oder Betriebsart mit zeitverzögerter Deaktivierung. In der Einschaltbetriebsart empfängt und demoduliert die Antenne 48 des Empfängers 26 das codierte Signal, was den digitalen Datenstrom entsprechend der Dreh-/Winkelgeschwindigkeit des Steuerrades 23 reproduziert. Die Empfängerschaltungsanordnung 49 stellt fest, ob der entsprechende Code darin vorliegt. Wenn der entsprechende Code nicht darin vorliegt, ignoriert der Empfänger 26 den digitalen Datenstrom. Wenn der entsprechende Code vorliegt, sendet die Empfängerschaltung 49 den digitalen Datenstrom zum Mikroprozessor 50. Der Mikroprozessor 50 führt verschiedene vorstehend beschriebene Berechnungen aus, um die Geschwindigkeit und die zurückgelegte Strecke sowie die vom Benutzer verbrannten Kalorien zu ermitteln. Nachdem Durchführen der vorstehend erwähnten Berechnungen steuert der Mikroprozessor 50 die Anzeige 52 an, um eine visuelle, Echtzeit-Darstellung von ausgewählten Teilen der Information vorzusehen.
In der Betriebsart mit zeitverzögerter Deaktivierung wird eine Aktivierungs-/Deaktivierungs-Schaltung 54, die in den Empfänger 26 integriert ist, aktiviert. Die Schaltung 54 kann einen Mikroprozessor umfassen, um die Antenne 48 aufzurufen und festzustellen, ob ein codiertes Signal vorliegt. Wenn ein solches Signal vorliegt, bringt die Aktivierungs-/Deaktivierungs-Schaltung 54 automatisch den Empfänger 26 in die Einschaltbetriebsart. Der Empfänger 26 hält die Einschaltbetriebsart bei Abwesenheit eines codierten Signals für eine vorbestimmte Menge an Zeit aufrecht. Nachdem eine vorbestimmte Menge an Zeit abgelaufen ist, bringt die Aktivierungs-/Deaktivierungs- Schaltung 54 den Empfänger 26 automatisch in einen Wartezustand, wodurch er deaktiviert wird. Nachdem die Antenne 48 ein codiertes Signal empfängt, würde der Empfänger 26 durch die Aktivierungs-/Deaktivierungs- Schaltung 54 wiederum in die Einschaltbetriebsart gebracht werden. In der energiesparenden Betriebsart ist der Empfänger 26 nicht betriebsbereit.
Das Übertragen einer modulierten Trägerwelle mit einem Identifikationscode, der dem Wandlerteil 24 eindeutig zugeordnet ist, ermöglicht, daß viele dieser Systeme in unmittelbarer Nähe ohne Nebensprechen arbeiten, da jeder Empfänger programmiert sein kann, um nur einen Identifikationscode zu erkennen. Dies stellt sicher, daß jeder Empfänger mit nur einem Wandlerteil in Funkverbindung steht. Die restlichen Steuersignale sind ein Batteriezustandssignal und ein Prüfsummensignal. Das Batteriezustandssignal enthält eine Information hinsichtlich des Ladungszustands der Stromquelle 38. Das Prüfsummensignal enthält eine Information hinsichtlich der Menge an Daten, die im Datenstrom vorhanden sind. Typischerweise arbeiten der Wandlerteil 24 und der Empfänger 26 bei einer Frequenz, die das Filtern von unbewollten Signalen ermöglicht, die in einer Umgebung vorliegen können. Dies ermöglicht, daß der Wandlerteil 24 und der Empfänger 26 in Abhängigkeit von der Leistung des Wandlerteils 24 über größere radiale Abstände in Verbindung stehen, wodurch mehr Flexibilität bezüglich der Abstände, über die der Wandlerteil 24 und der Empfänger 26 in Verbindung stehen können, vorgesehen wird, d. h. der Abstand muß nicht festgelegt sein.
Obwohl der Wandlerteil 24 als eine Trägerwelle mit einem digitalen Datenstrom modulierend erörtert wurde, könnte die Trägerwelle ebenso mit einem analogen Signal moduliert werden, wodurch der Bedarf für die Mikrosteuereinheit 34 außer Kraft gesetzt wird. Der Empfängerchip 49 würde eine Schaltungsanordnung zum Demodulieren des von der Antenne 48 empfangenen Signals und auch zum Umwandeln desselben in einen digitalen Datenstrom, so daß dieser durch den Mikroprozessor 50 verarbeitet werden kann, umfassen. Anstatt eine modulierte Radiofrequenz zu übertragen, kann der Wandlerteil 24 überdies eine periodische magnetische Welle übertragen, die die Drehbewegung der Räder darstellt. Ein Verfahren, bei dem eine Drehmagnetwelle übertragen und erfaßt wird, ist im US-Pat. Nr. 5 177 432, Waterhouse et al., erörtert. In dieser Weise würde das Steuerrad eine Batterie 138, einen Drehdetektor 130 und eine PCB mit einem LC-Oszillator 131 enthalten, wie in Fig. 6 gezeigt und in Waterhouse et al. erörtert.
Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 7 gezeigt, umfaßt ein Steuerrad 300 mit einer Kammer 302 nahe dem Zentrum des Rades, in der eine Lichtquelle 304 enthalten ist. Die Lichtquelle kann eine LED oder eine Laserdiode sein. Ein oder mehrere Bohrungslöcher 306, 308 und 310 können sich von der Kammer 302 erstrecken und in einer oder mehreren Öffnungen 312, 314 und 316, die gleichmäßig um den Umfang 318 des Rades 300 beabstandet sind, enden. Der Umdrehungsdetektor 330 umfaßt einen optischen Detektor, der nahe einem Loch 332 in der ersten Hauptfläche 316 angeordnet sein könnte, um Licht festzustellen, das durch die Öffnungen 312, 314 und 316 emittiert wird. Der Umdrehungsdetektor 330 würde jedesmal, wenn Licht festgestellt wird, einen Impuls erzeugen. In dieser Weise würde der Umdrehungsdetektor 332 Impulse entsprechend der Drehbewegung des Steuerrades 300 erzeugen. Die Impulse würden wie vorstehend erörtert zum Empfänger übertragen werden.
Ein erwähnenswerter Punkt bezüglich Fig. 1, 2 und 7 ist, daß die Schaltungsanordnung mit dem Wandlerteil 24 nicht wie in den Figuren gezeigt angeordnet sein muß. Der Trend geht von einem entnehmbaren Innenfutter weg. Die Wandlerschaltungsanordnung kann in den Rollschuh in einer beliebigen einer Anzahl von Weisen integriert werden, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Geschwindigkeitsmeßsystem für Rollschuhe, welches umfaßt:

einen Rollschuh (10) mit einer Sohle mit einer ersten und einer zweiten entgegengesetzten Hauptfläche und einer Vielzahl von Rädern (22), die rollbar an der zweiten Hauptfläche angebracht sind;

ein Wandlermittel (24), das an dem Rollschuh angeordnet ist, zum Erzeugen von elektrischen Signalen als Reaktion auf eine Drehbewegung von zumindest einem der Vielzahl von Rädern;

einen Sender (35), der an dem Rollschuh angeordnet ist, zum Übertragen von Daten, die von dem Wandlermittel (24) erzeugt werden;

ein drahtloses Empfängermittel (26) in Verbindung mit dem Sender (35) zum Empfangen der von dem Sender (35) übertragenen Daten;

ein Empfangsverarbeitungsmittel (50) in Verbindung mit dem Empfängermittel (26) zum Verarbeiten der vom Empfängermittel (26) empfangenen Daten, um Informationen bezüglich der Drehbewegung zu erzeugen, wobei die Informationen die Geschwindigkeit des Rollschuhs umfassen;

ein Anzeigemittel (52) in elektrischer Verbindung mit dem Empfängermittel (26) zum Erzeugen einer visuellen Darstellung der Informationen; und

ein Gehäuse (42), das das Verarbeitungsmittel und das Anzeigemittel (52) enthält,

gekennzeichnet durch

ein Verarbeitungsmittel (34) in Verbindung mit dem Wandlermittel zum Umwandeln der elektrischen Signale in digitalisierte Daten bezüglich der Drehbewegungen des mindestens einen der Vielzahl von Rädern (22),

ein Mittel (34) zum Aufmodulieren der digitalisierten Daten auf eine Trägerwelle,

wobei der Sender (35) die von dem Verarbeitungsmittel (34) umgewandelten digitalisierten Daten empfängt und entsprechende Signale, die die digitalisierten Daten enthalten, aussendet.

2. System nach Anspruch 1, wobei das drahtlose Empfängermittel (26) mit dem Sender (35) in Funkverbindung steht.

3. System nach Anspruch 1, wobei das drahtlose Empfängermittel (26) mit dem Sender (35) in akustischer Verbindung steht.

4. Geschwindigkeitsmeßsystem nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die digitalisierten Daten die Anzahl von Drehungen des mindestens einen der Vielzahl von Rädern (22), die während einer Zeitdauer erzeugt werden, betreffen.

5. Geschwindigkeitsmesser-System nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die digitalisierten Daten die Winkelgeschwindigkeit des mindestens einen der Vielzahl von Rädern (22) betreffen.

6. System nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Wandlermittel ein Mittel (28), das an dem mindestens einen der Vielzahl von Rädern (22) angebracht ist, zum Erzeugen eines Drehmagnetfelds; und einen Sensor (30), der induktiv gekoppelt ist, um das Magnetfeld zu erfassen und diesem entsprechend die elektrischen Impulse zu erzeugen, umfaßt.

7. System nach Anspruch 6, wobei das Magnetfeld von einem Magneten (28) erzeugt wird, der einteilig mit dem Rad (22) ausgebildet ist.

8. System nach jedem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Wandlermittel ein Mittel (304), das an mindestens einem der Vielzahl von Rädern (22) angebracht ist, zum Erzeugen eines Lichtsignals, und ein Sensormittel (330), das nahe dem Rad (22) montiert ist und das optische Signal erfaßt und elektrische Impulse erzeugt, die mit einer Drehgeschwindigkeit der Räder (22) in Beziehung stehen, umfaßt.

9. Geschwindigkeitsmeßsystem nach jedem der Ansprüche 1 bis 8, welches ferner ein Mittel (34), das in Verbindung mit dem Verarbeitungsmittel (34) arbeitet, zum Integrieren eines Identifikationscodes in das digitale Datensignal umfaßt, und wobei das Empfangsverarbeitungsmittel (50) ferner durch Erkennen nur jener digitalen Datensignale, die den Identifikationscode enthalten, gekennzeichnet ist.

10. System nach jedem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Gehäuse (42) ein Mittel zum Befestigen des Gehäuses nahe dem Kopf eines Benutzers umfaßt und das Anzeigemittel (52) ein Blickfeld-Darstellungsgerät ist.

11. System nach jedem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Gehäuse ein Mittel (44) zum Befestigen des Gehäuses an einem Handgelenk des Benutzers umfaßt.