ITTO20120833A1 - Dispositivo contapassi dotato di funzionalita' di raccolta di energia e metodo di conteggio dei passi - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
"DISPOSITIVO CONTAPASSI DOTATO DI FUNZIONALITÀ' DI RACCOLTA DI ENERGIA E METODO DI CONTEGGIO DEI PASSI"
La presente invenzione è relativa ad un dispositivo contapassi, cosiddetto "pedometro", dotato di funzionalità di raccolta di energia, cosiddetta "energy harvesting" o "energy scavenging", in grado in tal modo di autoalimentarsi, ovvero di provvedere autonomamente alla propria alimentazione di energia elettrica; la presente invenzione è inoltre relativa ad un metodo di conteggio dei passi.
Sono noti dispositivi contapassi, che, indossati o portati in altro modo da un utilizzatore, permettono di misurare il numero di passi effettuati e di calcolare la distanza percorsa, oltre a fornire informazioni aggiuntive, quali ad esempio la velocità media, o il consumo di calorie.
I dispositivi contapassi sono ad esempio utilizzati in sistemi di navigazione inerziale (cosiddetta Dead Reckoning) applicata all'uomo, che consentono di tracciare i movimenti di un utilizzatore, individuando e misurando i suoi spostamenti a partire da un punto di partenza noto, senza ricorrere all'utilizzo di un sistema GPS (Global Positioning System), o agendo come ausilio ad un sistema GPS. In tali sistemi, una bussola fornisce l'informazione legata alla direzione di spostamento, ed il dispositivo contapassi fornisce l'informazione legata all'entità di tale spostamento.
I dispositivi contapassi vengono inoltre utilizzati in svariate applicazioni in ambito clinico (ad esempio in riabilitazione), e in generale nel campo del "fitness" (come strumenti di monitoraggio dell'attività fisica svolta dall'utente).
In particolare, sono noti dispositivi contapassi utilizzanti accelerometri integrati di tipo microelettromeccanico (MEMS - Micro Electro Mechanical System) per il rilevamento dei passi.
In particolare, tali dispositivi presentano dimensioni particolarmente compatte, tanto che possono essere comodamente indossati dall'utilizzatore, o vantaggiosamente integrati all'interno di apparecchi elettronici portatili, quali telefoni cellulari, smartphone, PDA, tablet, riproduttori di audio digitale, fotocamere o videocamere. I suddetti dispositivi contapassi implementano un metodo di rilevamento dei passi basato sull'analisi dell'andamento di un'accelerazione verticale che si genera durante le varie fasi del passo a causa dell'appoggio del piede al suolo, e che viene rilevata dall 'accelerometro solidale al corpo dell'utilizzatore . In particolare, 1'occorrenza di un passo viene determinata individuando picchi di accelerazione che si manifestano nel segnale di accelerazione, e tali picchi vengono rilevati confrontando il segnale di accelerazione con una determinata soglia di riferimento .
Nonostante l'impiego di sensori MEMS, a ridotto utilizzo di energia, i dispositivi contapassi noti richiedono una sorgente di alimentazione, tipicamente a batteria, per il loro utilizzo, e per la trasmissione delle informazioni rilevate a dispositivi esterni (ad esempio, un apparecchio elettronico portatile quale uno smartphone).
È inoltre noto che sistemi per la raccolta di energia da fonti energetiche ambientali suscitano oggi notevole interesse in svariati campi della tecnologia, data la sempre più diffusa richiesta di miniaturizzazione dei sistemi elettronici, in particolare portatili, e la relativa esigenza di alimentare gli stessi sistemi elettronici con batterie di ridotte dimensioni o ove possibile con fonti di alimentazione propria (cosiddetta auto-alimentazione) .
Tipicamente, i sistemi di raccolta di energia sono atti a raccogliere, accumulare e trasferire energia generata da sorgenti meccaniche ad un generico carico elettrico. L'energia meccanica è convertita da uno o più trasduttori (ad esempio trasduttori piezoelettrici o elettromagnetici) in energia elettrica, che può essere quindi utilizzata, dopo opportune trasformazioni ed elaborazioni, per alimentare il carico elettrico. In questo modo, lo stesso carico elettrico non necessita di batterie o altri sistemi di alimentazione aggiuntivi. Ad esempio, vibrazioni a bassa frequenza, come ad esempio vibrazioni meccaniche di disturbo in sistemi con parti in movimento, possono costituire una valida sorgente di energia.
In particolare, sono stati proposti sistemi per il recupero di energia a partire dalla camminata umana, mediante opportuni sistemi di raccolta di energia alloggiati all'interno delle, o accoppiati alle, scarpe di un utilizzatore.
A questo riguardo, si possono ad esempio citare:
"Shoe-mounted PVDF Piezoelectric Transducer for Energy Harvesting", D. Fourie, MIT Undergraduate Research Journal 19, pag. 66-70, primavera 2010; o
"Energy Scavenging with Shoe-Mounted Piezoelectrics", N.S. Shenck, J.A. Paradiso, Micro IEEE, voi. 21, no. 3 pag. 30-42, maggio/giugno 2001.
Tali sistemi prevedono, mediante trasduttori piezoelettrici, il recupero di parte dell'energia meccanica dissipata nell'appoggio del piede a terra durante il cammino. L'energia recuperata può ad esempio essere utilizzata per alimentare dispositivi elettronici portatili, oppure per attivare trasmissioni wireless di informazioni.
Come mostrato in generale in figura 1, un sistema di raccolta di energia di tipo noto, indicato con 1, comprende un trasduttore 2, ad esempio di tipo piezoelettrico, soggetto durante l'uso a vibrazioni o altre sollecitazioni meccaniche ambientali e configurato per convertire energia meccanica in energia elettrica, tipicamente in segnali AC (in corrente alternata); un'interfaccia di raccolta 4, ad esempio comprendente un circuito rettificatore a ponte di diodi, configurata per ricevere in ingresso i segnali AC generati dal trasduttore 2 e fornire in uscita un segnale DC (in corrente continua) per caricare un condensatore 5 collegato all'uscita del circuito rettificatore; e un convertitore o regolatore di tensione 6, ad esempio un convertitore DC/DC, collegato al condensatore 5 per ricevere in ingresso l'energia elettrica immagazzinata dallo stesso condensatore 5 e fornirla ad un carico elettrico 8. Il condensatore 5 ha dunque la funzione di elemento di immagazzinamento di energia, che viene resa disponibile, quando richiesto, al carico elettrico 8 per il funzionamento di quest'ultimo.
L'efficienza energetica del sistema di raccolta di energia 1 viene valutata in funzione del rapporto tra la potenza in ingresso fornita dal trasduttore 2 (indicata con
PTRASD)r e la potenza fornita in uscita dall'interfaccia di raccolta 4 (indicata con PSCAV) O la potenza disponibile sul carico (indicata con PLOAD)·
In generale, è sicuramente sentita l'esigenza di perfezionare ulteriormente i dispositivi contapassi di tipo noto, in particolare per quanto riguarda la relativa alimentazione elettrica e la relativa efficienza energetica.
Scopo della presente invenzione è quello di soddisfare, almeno in parte, tale esigenza.
Secondo la presente invenzione vengono pertanto forniti un dispositivo contapassi dotato di funzionalità di raccolta di energia, ed un metodo di conteggio dei passi, come definiti nelle rivendicazioni allegate.
Per una migliore comprensione della presente invenzione, ne vengono ora descritte forme di realizzazione preferite a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la figura 1 mostra un diagramma a blocchi di un sistema di raccolta di energia, di tipo noto;
- la figura 2 mostra un diagramma a blocchi di un dispositivo contapassi dotato di un sistema di raccolta di energia, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione ;
- la figura 3 mostra uno schema circuitale di uno stadio di interfaccia di raccolta di energia nel dispositivo contapassi di figura 2;
- le figure 4a e 4b sono modelli circuitali dello stadio di interfaccia di figura 3, in rispettive condizioni operative ;
- le figure 5a e 5b mostrano andamenti di una corrente elettrica nello stadio di interfaccia di figura 3, riferiti ai modelli circuitali di figure 4a e, rispettivamente, 4b;
- la figura 6 mostra il grafico di una grandezza elettrica di uscita nello stadio di interfaccia di figura 3;
- la figura 7 mostra l'andamento di un segnale elettrico di trasduzione generato da un trasduttore del dispositivo contapassi di figura 2;
- le figure 8a e 8b mostrano diagrammi di flusso relativi ad un algoritmo di rilevamento del passo eseguito da un'unità di elaborazione del dispositivo contapassi di figura 2; e
- la figura 9 mostra l'andamento di grandezze elettriche nel dispositivo contapassi di figura 2.
Come sarà chiarito in dettaglio in seguito, un aspetto della presente invenzione prevede di implementare, in un dispositivo contapassi, un sistema di recupero di energia, comprendente un trasduttore di energia meccanica in energia elettrica, in particolare di tipo elettromagnetico, e di utilizzare lo stesso trasduttore come elemento di rilevamento del passo dell'utente, sulla base del quale eseguire il conteggio dei passi. Il dispositivo contapassi risulta in tal modo estremamente compatto ed efficiente dal punto di vista energetico, essendo in grado di auto alimentarsi.
Facendo riferimento alla figura 2, un dispositivo contapassi, indicato in generale con 10, comprende un trasduttore 12, ad esempio di tipo elettromagnetico, mostrato schematicamente e costituito in modo di per sé noto da un corpo 13, dotato di magnetizzazione permanente, configurato in modo da muoversi all'interno di una bobina 14, in risposta a sollecitazioni meccaniche provenienti dall'ambiente esterno, in tal modo causando la generazione di un segnale di trasduzione Strasd?in particolare una tensione elettrica, tra terminali di uscita 14a, 14b della stessa bobina 14. In particolare, il trasduttore 12 è atto ad essere accoppiato ad una scarpa di un utilizzatore, in modo tale da essere soggetto a sollecitazioni meccaniche in conseguenza dei passi eseguiti dallo stesso utilizzatore e dell'impatto del piede con il suolo.
Il dispositivo contapassi 10 comprende inoltre uno stadio di interfaccia di raccolta (cosiddetta "scavenger interface") 15, ed un elemento condensatore di accumulo 16.
Lo stadio di interfaccia di raccolta 15 presenta un primo ed un secondo terminale di ingresso 15a, 15b accoppiati elettricamente ad un rispettivo terminale di uscita 14a, 14b del trasduttore 12, in modo da ricevere il segnale di trasduzione Strasdfed un primo ed un secondo terminale di uscita 15c, 15d tra cui è collegato il condensatore di accumulo 16 e tra cui è presente una tensione di uscita Vout·
Il dispositivo contapassi 10 comprende inoltre: uno stadio regolatore di tensione 17, ad esempio costituito da un convertitore di tensione DC/DC, che riceve in ingresso la tensione di uscita Voute fornisce in uscita una tensione regolata Vreg, ad esempio di valore pari a 1,8 V; un'unità di elaborazione 18, ad esempio a microprocessore o microcontrollore (o analogo strumento di calcolo); ed uno stadio di trasmissione 19, accoppiato ad un'antenna di trasmissione 20.
L'unità di elaborazione 18 è alimentata dalla tensione regolata Vreged è inoltre collegata al primo ed al secondo terminale di ingresso 15a, 15b dello stadio di interfaccia 15; come sarà descritto in dettaglio in seguito, l'unità di elaborazione 18 è configurata in modo da eseguire un opportuno algoritmo per rilevare l'occorrenza di un passo in funzione delle caratteristiche del segnale di trasduzione Strasdgenerato dal trasduttore 12, così da svolgere la funzione di conteggio dei passi dell'utente.
L'unità di elaborazione 18 è inoltre configurata per azionare lo stadio di trasmissione 19, e la relativa antenna di trasmissione 20, per la trasmissione wireless a distanza delle informazioni elaborate relativamente al conteggio dei passi dell'utente, ad esempio con tecnologia di trasmissione Bluetooth (BT), o ad infrarossi (IR), Wifi, NFC, o analoga.
Come mostrato schematicamente, tali informazioni possono essere inviate ad un apparecchio elettronico portatile 22, quale ad esempio uno smartphone, un tablet, un lettore audio digitale, una fotocamera, per la loro visualizzazione da parte dell'utente e/o per l'esecuzione di ulteriori elaborazioni e l'attivazione di funzioni all'interno dello stesso apparecchio elettronico portatile 22.
Il dispositivo contapassi 10 può comprendere un unico involucro, atto ad alloggiare tutti i componenti elementari precedentemente descritti ed atto ad essere accoppiato in modo opportuno alla scarpa dell' utilizzatore, ad esempio essendo disposto all'interno della stessa scarpa, annegato nella suola; in alternativa, il dispositivo contapassi 10 può comprendere distinti involucri, ad esempio per il trasduttore 12 e per la restante circuiteria elettronica ad esso associata.
Lo stadio di interfaccia di raccolta 15 è in generale configurato per convertire il segnale di trasduzione Strascu generato dal trasduttore 12 in seguito all'azione di trasduzione dell'energia meccanica legata al passo, in una forma utile per la raccolta di energia e la successiva generazione della tensione regolata Vregda parte dello stadio regolatore di tensione 17, con l'obiettivo di massimizzare l'efficienza della conversione ed in generale dell'azione di raccolta di energia.
Ad esempio, lo stadio di interfaccia di raccolta 15 può essere realizzato come descritto nella domanda di brevetto T02011A000474, a nome della stessa richiedente, depositata il 30 maggio 2011.
Come mostrato in figura 3, lo stadio di interfaccia di raccolta 15 realizza in tal caso un convertitore a commutazione di tipo boost totalmente attivo, che sfrutta direttamente l'induttanza intrinseca del trasduttore 12, quest'ultimo modellabile infatti come un generatore di tensione 24, atto a fornire una tensione Vtrasd (corrispondente al segnale di trasduzione Strasd) e collegato in serie ad un induttore 25, avente induttanza caratteristica Ls, e ad un resistore 26, avente resistenza caratteristica Rs.
Lo stadio di interfaccia di raccolta 15 comprende due coppie di interruttori, tra loro funzionalmente accoppiati, ed un'unità logica di controllo, atta a comandare in commutazione gli interruttori per gestire ciclicamente l'accumulo di energia nell'induttore 25 ed il suo trasferimento verso il condensatore di accumulo 16, per entrambe le polarità, positiva e negativa, della tensione Vtrasd· Gli interruttori sono realizzati in maniera attiva, mediante transistori per alta tensione, ad esempio MOSFET a canale N.
In dettaglio, una prima coppia di interruttori comprende un primo interruttore 28a, collegato tra il primo terminale di ingresso 15a ed un terminale di riferimento GND (ad esempio collegato alla massa elettrica del circuito); ed un secondo interruttore 28b, collegato tra lo stesso primo terminale di ingresso 15a ed il primo terminale di uscita 15c ed al condensatore di accumulo 16 (il secondo terminale di uscita 15d è collegato a massa).
La seconda coppia di interruttori comprende un terzo interruttore 28c collegato tra il secondo terminale di ingresso 15b ed il terminale di riferimento GND; ed un quarto interruttore 28d, collegato tra lo stesso secondo terminale di ingresso 15b ed il primo terminale di uscita 15c ed al condensatore di accumulo 16.
Ciascun interruttore 28a-28d presenta un rispettivo terminale di controllo che riceve un rispettivo segnale di comando dall'unità logica di controllo, qui indicata con 29.
In caso di polarità positiva della tensione Vtrasdr l'unità logica di controllo 29 tiene chiuso il terzo interruttore 28c e aperto il quarto interruttore 28d, in modo da operare in commutazione la prima coppia di interruttori 28a, 28b, ciclicamente accumulando energia nell'induttore 25 mediante la chiusura del primo interruttore 28a (con il secondo interruttore 28b aperto), e causandone successivamente il trasferimento verso il condensatore di accumulo 16 mediante la chiusura del secondo interruttore 28b (e l'apertura del primo interruttore 28a).
Il funzionamento è del tutto simmetrico e speculare per quanto riguarda la polarità negativa della tensione<v>trasdr con l'unità logica di controllo 29 che tiene chiuso il primo interruttore 28a e aperto il secondo interruttore 28b, e opera in commutazione la seconda coppia di interruttori 28c, 28d per accumulare ciclicamente energia nell'induttore 25 mediante la chiusura del terzo interruttore 28c, e causarne successivamente il trasferimento verso il condensatore di accumulo 16 mediante la chiusura del quarto interruttore 28d.
La temporizzazione delle commutazioni degli interruttori 28a-28d è gestita dall'unità logica di controllo 29 in modo tale da massimizzare l'efficienza di accoppiamento tra il trasduttore 12 e lo stadio di interfaccia di raccolta 15, e dunque l'efficienza del trasferimento di energia verso il condensatore di accumulo 16.
Per spiegare l'algoritmo di controllo eseguito dall'unità logica di controllo 29 si può fare riferimento, data la simmetria del circuito, al modello circuitale di una metà del circuito, mostrato nelle figure 4a e 4b, rispettivamente nel caso della condizione operativa di accumulo di energia nell'induttore 25, e della condizione operativa di trasferimento dell'energia accumulata verso il condensatore di accumulo 16 (in tale modello, R0Nrappresenta la resistenza in stato chiuso del primo o del secondo interruttore 28a, 28b di volta in volta pilotato in chiusura).
In particolare, facendo anche riferimento alla figura 5a, relativa alla condizione operativa di figura 4a, durante l'accumulo di energia nell'induttore 25, la corrente circolante nello stesso induttore indicata con II, cresce fino a raggiungere un valore di picco I0N, dopo che è trascorso un intervallo temporale Tdeiaya partire dall'inizio della stessa condizione operativa di accumulo. L'unità logica di controllo 29 comanda infatti, mediante la commutazione degli interruttori, l'arresto della condizione operativa di accumulo dopo che è trascorso l'intervallo temporale Tdeiayed inoltre è stato superato un valore minimo di soglia Ithda parte della corrente nell'induttore II-Il valore di soglia Ithè scelto molto minore del valore di picco I0Nche si prevede di raggiungere nell'applicazione in cui il circuito è utilizzato. Ad esempio, supponendo di raggiungere valori di picco I0Ndi circa 150 mA, il valore di soglia Ithpuò essere scelto compreso tra circa 5 e 10 mA (dato che la scelta di un valore di soglia Ithtroppo vicino al valore di picco I0Ncomporta una bassa efficienza).
In seguito, come mostrato in figura 5b, nella condizione operativa di trasferimento di energia, la corrente nell'induttore IL, che coincide con la corrente, indicata con I0UT, che fluisce nel condensatore di accumulo 16, decresce fino a raggiungere un valore limite inferiore IOFF, in corrispondenza del quale l'unità logica di controllo 29 comanda la nuova commutazione degli interruttori, per ritornare, in maniera ciclica, nella condizione operativa di accumulo di energia nell'induttore 25.
In particolare, il suddetto valore limite inferiore IOFFè pari ad una frazione k (con k>l) del valore di picco
ION·
Come spiegato in dettaglio nella suddetta domanda di brevetto T02011A000474, l'unità logica di controllo 29, mediante la scelta dell'intervallo temporale Tdeiaye del fattore k, è in grado di agire sul valore medio e sul ripple della corrente nell'induttore IL.
In particolare, l'unità logica di controllo 29 determina valori ottimali dell'intervallo temporale Tdelaye del fattore k tali da minimizzare il ripple nell'andamento della corrente nell'induttore IL, mostrato in figura 6 in linea continua, e massimizzare la corrispondenza (matching) tra la corrente nell'induttore ILe la corrente presente su un carico adattato (mostrata in linea tratteggiata nella stessa figura 6).
L'unità logica di controllo 29 assicura in tal modo il migliore adattamento (η«1) tra il trasduttore 12 e lo stadio di interfaccia di raccolta 15 (l'uscita del trasduttore 12 e l'ingresso dello stadio di interfaccia di raccolta 15 mostrano cioè sostanzialmente la stessa impedenza) massimizzando l'efficienza di trasferimento di potenza tra ingresso e uscita dello stadio di interfaccia di raccolta 15, in ciascun ciclo di carica/scarica dell'induttore 25.
Come precedentemente evidenziato, l'unità di elaborazione 18 del dispositivo contapassi 10, opportunamente alimentata elettricamente grazie all'azione dello stadio di interfaccia di raccolta 15 a partire del segnale di trasduzione Strascu è in grado di rilevare 1'occorrenza di un passo in funzione delle caratteristiche dello stesso segnale di trasduzione Strasd·
La presente Richiedente ha infatti verificato che il segnale di trasduzione Strasd generato dal trasduttore 12, il cui andamento in tensione è mostrato in figura 7, presenta un pattern caratteristico in corrispondenza di ciascun passo eseguito dall'utente.
In particolare, tale pattern prevede che si verifichi una significativa attività (in termini di ampiezza e/o durata temporale del segnale) sia nella porzione positiva del segnale sia nella porzione negativa del segnale all'interno di un determinato intervallo temporale di analisi, come risultato dell'impatto iniziale del piede con il suolo e del successivo spostamento del peso del corpo all'altro piede; ad esempio, tale pattern prevede la presenza di un primo picco positivo seguito da un picco negativo sostanzialmente della stessa ampiezza e da un secondo picco positivo di ampiezza inferiore, seguito a sua volta da una successiva fase di rimbalzo e assestamento (all'interno dell'intervallo temporale di analisi).
L'unità di elaborazione 18 esegue dunque un opportuno algoritmo (mediante l'esecuzione di opportune istruzioni software) per riconoscere 1'occorrenza di tale pattern nel segnale di trasduzione Strasdfe rilevare di conseguenza 1'occorrenza di un passo eseguito dall'utente.
Viene ora descritta in maggiore dettaglio una possibile implementazione del suddetto algoritmo, che prevede ad esempio il monitoraggio, da parte dell'unità di elaborazione 18, dei segnali aventi polarità positiva e, rispettivamente, negativa (ed indicati pertanto con Vpose Vneg)presenti rispettivamente sul primo e sul secondo terminale di ingresso 15a, 15b dello stadio di interfaccia di raccolta 15 (o, analogamente sui terminali di uscita 14a, 14b del trasduttore 12).
Data l'operazione in commutazione dello stadio di interfaccia di raccolta 15, tali segnali presentano un andamento cosiddetto "chopperato", ovvero sono costituiti da una pluralità di impulsi di breve durata, funzione del duty cycle della stessa operazione di commutazione, aventi ampiezza che è, in generale, funzione del valore della tensione di uscita Voutaccumulata sul condensatore di accumulo 16.
In particolare, il valore del segnale positivo Vposè sostanzialmente nullo, durante la condizione operativa di accumulo di energia nell'induttore 25 (ovvero durante una prima porzione del periodo di commutazione) , e diventa quasi istantaneamente sostanzialmente pari alla tensione di uscita Voutsul condensatore di accumulo 16 durante la successiva condizione operativa di trasferimento di energia nello stesso condensatore di accumulo 16 (ovvero durante la seconda porzione del periodo di commutazione) ; analoghe considerazioni valgono per il segnale negativo Vneg. L'inviluppo dei segnali positivo e negativo Vpos, Vnegsegue dunque l'andamento della tensione di uscita Voutsul condensatore di accumulo 16. Inoltre, gli stessi segnali positivo e negativo Vpos, Vnegsono sostanzialmente nulli quando il segnale di trasduzione Strasdè anch'esso sostanzialmente nullo, dato che la corrente nell'induttore ILnon raggiunge il valore di soglia Ithe l'operazione di commutazione si interrompe.
Con riferimento alla figura 8a, l'algoritmo prevede dapprima, fase 30, il monitoraggio del livello della tensione regolata Vreg, al fine di verificare che esso sia sufficiente per le operazioni di rilevamento del passo, ovvero maggiore di un dato valore di soglia superiore Vthi. Ad esempio, si verifica che la tensione regolata Vregsia superiore al valore di 1,8 V.
In tal caso, dalla fase 30 si passa ad una fase 31, in cui si eseguono operazioni di inizializzazione e configurazione del microcontrollore (o microprocessore, o analogo strumento di calcolo) nell'unità di elaborazione 18. Anche in questa fase 32 si esegue un controllo sul valore della tensione regolata Vreg, per passare nuovamente alla fase 30 non appena tale valore risulti inferiore ad un dato valore di soglia inferiore Vth2, ad esempio pari a 1,5 V.
Al termine delle operazioni di configurazione, in una fase 32, l'unità di elaborazione 18 esegue il rilevamento ed il conteggio del passo (operazioni dettagliate nella successiva figura 8b). Nuovamente, nel caso in cui si verifichi che la tensione regolata Vregscende al di sotto del valore di soglia inferiore Vth2, dalla fase 32 si ritorna alla fase 30, per attendere il sufficiente incremento della stessa tensione regolata Vreg, per effetto della raccolta di energia meccanica e della sua trasformazione in energia elettrica.
Al termine della fase di conteggio (ad esempio, come dettagliato in seguito, in seguito alla determinazione dell' occorrenza di un passo), viene abilitata un'operazione di trasmissione, fase 34, in cui un'informazione di incremento conteggio viene inviata verso l'apparecchio portatile 22 mediante lo stadio di trasmissione 19 (condizione 'TX = 1').
Al termine della fase di trasmissione (condizione 'FINE_TX = 1'), nel caso in cui il valore della tensione regolata Vregsia sufficiente (in questo caso maggiore del valore di soglia inferiore Vth2), si ritorna alla fase 32 di conteggio, per il rilevamento di una nuova occorrenza del passo; altrimenti, nel caso in cui il valore della tensione regolata Vregsia minore del valore di soglia inferiore Vth2fsi passa alla fase 30, affinché si verifichi una crescita sufficiente della stessa tensione regolata Vreg.
Come illustrato in figura 8b, le operazioni di conteggio eseguite nella fase 32, prevedono una prima operazione di inizializzazione, fase 40, in cui vengono resettati (ovvero posti a zero) i contatori che verranno utilizzati per il rilevamento del passo, in particolare: un contatore positivo Cpos, indicativo dell'attività di commutazione del segnale positivo Vpos, ovvero del numero di impulsi "chopperati" positivi rilevati; ed un contatore negativo Cneg, indicativo dell'attività di commutazione del segnale negativo Vneg, ovvero del numero di impulsi "chopperati" negativi rilevati.
All'interno della fase 40, si monitorano inoltre i segnali positivo e negativo Vpose Vneg, per verificare l'occorrenza dei relativi impulsi definiti appunto positivi (se relativi al segnale positivo Vp05) o negativi (se relativi al segnale negativo Vneg); ad ogni impulso positivo o negativo rilevato, viene incrementato il relativo contatore positivo o negativo Cp05, Cneg.
Nel caso in cui venga rilevato un numero di impulsi positivi maggiore di un primo valore di soglia di conteggio Thi, ovvero nel caso in cui sia verificata la presenza di un numero significativo di impulsi positivi, l'algoritmo prosegue verso la fase 41, in cui si determina l'eventuale presenza di sufficiente attività nella porzione positiva del segnale di trasduzione Vtrasd rovvero di un'attività potenzialmente indicativa dell'occorrenza di un passo.
In particolare, nella fase 41 il contatore positivo Cposviene ulteriormente incrementato ad ogni occorrenza di un impulso positivo; tuttavia, se a partire dal termine di un impulso positivo rilevato trascorre un intervallo temporale maggiore di una prima soglia temporale Tch0psenza che venga rilevato un impulso positivo successivo (condizione 'reset = 1'), l'algoritmo ritorna alla fase 40, in cui si azzerano nuovamente i contatori, in quanto si valuta che gli impulsi rilevati non sono indicativi dell 'occorrenza di un passo.
Nel caso in cui il contatore positivo Cposraggiunga invece un secondo valore di soglia di conteggio Th2(con Th2>Thi), l'algoritmo determina la presenza di sufficiente attività nella porzione positiva del segnale di trasduzione Vtra5de passa alla valutazione, fase 42, dell'eventuale presenza di sufficiente attività nella porzione negativa dello stesso segnale di trasduzione Vtra5d, ovvero di un'attività indicativa dell 'occorrenza di un passo.
In particolare, se il contatore negativo Cneg(che nel frattempo è stato incrementato all'occorrenza di ogni impulso negativo) supera il primo valore di soglia di conteggio Thi, ovvero nel caso in cui sia verificata la presenza di un numero significativo di impulsi negativi, l'algoritmo prosegue verso la successiva fase 43.
Durante la suddetta fase 42, se è trascorso un intervallo maggiore di una seconda soglia temporale Tp, con Tp>Tch0p(condizione 'reset = 1'), senza che siano avvenuti impulsi su Vposo Vneg, l'algoritmo ritorna nuovamente alla fase 40, in cui si azzerano i contatori, in quanto si valuta che gli impulsi rilevati non sono indicativi dell 'occorrenza di un passo.
Nella suddetta fase 43, il contatore negativo Cnegviene ulteriormente incrementato, ad ogni occorrenza di un impulso negativo; tuttavia, se a partire dal termine di un impulso negativo rilevato trascorre un intervallo temporale maggiore della prima soglia temporale Tch0psenza che venga rilevato un impulso negativo successivo (condizione 'RESET = 1'), allora l'algoritmo ritorna nuovamente alla fase 40.
Se il contatore negativo Cneg supera invece il secondo valore di soglia di conteggio Th2, l'algoritmo determina anche la presenza di sufficiente attività nella porzione negativa del segnale di trasduzione Vtra5de dunque verifica 1'occorrenza di un passo.
L'algoritmo passa dunque alla fase 44, per l'abilitazione della trasmissione delle informazioni di incremento del conteggio dei passi, da parte dello stadio di trasmissione 19 (condizione 'TX = 1').
Si noti che nella fase iniziale 40, l'algoritmo prevede che, anche qualora venga rilevato un numero di impulsi negativi maggiore del primo valore di soglia di conteggio Thi, si prosegua con la verifica dell'occorrenza del passo.
In tal caso, l'algoritmo prosegue con fasi 41’, 42', 43' del tutto analoghe alle fasi 41, 42, 43 precedentemente descritte (con l'ovvia inversione della porzione, negativa o positiva, di volta in volta considerata del segnale di trasduzione Vtrasd)r fino ad arrivare nuovamente alla fase 44, nel caso si determini l'occorrenza del passo, fase in cui viene abilitata la trasmissione delle informazioni di incremento di conteggio.
A titolo esemplificativo, la figura 9 mostra possibili andamenti dei segnali positivo e negativo Vpos, Vnegrelativi al segnale di trasduzione Strascu della tensione di uscita Voute della tensione regolata Vreg, rapportati all'andamento della tensione di trasduzione Vtra5d. In particolare, si nota 1'occorrenza di un passo e l'associato andamento dei segnali positivo e negativo Vpos, Vneg; si nota inoltre come la tensione regolata Vregrisulti stabile ad un valore sufficiente a consentire le operazioni di rilevamento del passo da parte dell'unità di elaborazione 18.
I vantaggi del dispositivo contapassi e del relativo metodo di conteggio dei passi emergono in maniera evidente dalla descrizione precedente.
In generale, si sottolinea nuovamente il fatto che il dispositivo contapassi risulta in grado di autoalimentarsi, grazie alla presenza dell'efficiente sistema di raccolta di energia, che fornisce sufficiente energia per il rilevamento del passo e per la trasmissione delle informazioni di conteggio dei passi all'esterno (ad esempio ad un apparecchio elettronico portatile mediante trasmissione wireless Bluetooth) .
In particolare, viene minimizzato il numero di componenti richiesti, grazie all'assenza di batteria o di altre sorgenti di alimentazione elettrica, ed al fatto che uno stesso trasduttore viene utilizzato sia per le operazioni di raccolta di energia dovuta al passo, sia per il rilevamento del passo stesso ed il conseguente conteggio dei passi dell'utente.
Per il rilevamento del passo, non sono quindi richiesti sensori addizionali, come ad esempio un sensore accelerometrico.
Di conseguenza, risulta minimizzata la richiesta di energia per il funzionamento dello stesso dispositivo contapassi.
Inoltre, vantaggiosamente, la soluzione descritta consente di rilevare 1'occorrenza di passi sia durante un andamento di corsa da parte dell'utente, sia durante un normale andamento di camminata. La fondamentale differenza tra camminata e corsa è infatti il quantitativo di energia che viene generata, nel primo caso molto ridotta rispetto al secondo; il sistema proposto, molto semplice in termini di componentistica, risulta, grazie all'elevata efficienza, in grado di operare anche con la poca energia prodotta durante una camminata.
Risulta infine chiaro che a quanto qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.
In particolare, la soluzione descritta può essere impiegata anche con differenti tipologie di trasduttori, ad esempio di tipo piezoelettrico, utilizzando in ogni caso uno stesso trasduttore sia per la raccolta di energia che per il rilevamento del passo (eventualmente con modifiche opportune previste nell'algoritmo eseguito dall'unità di elaborazione 18).
Lo stadio di interfaccia di raccolta 15 potrebbe essere differente da quanto illustrato, ad esempio avendo una differente configurazione circuitale, in grado comunque di assicurare la generazione della tensione regolata Vregper il funzionamento dell'unità di elaborazione 18 e l'esecuzione delle operazioni di rilevamento del passo. In particolare, la soluzione descritta può richiedere a tal fine la generazione di segnali Vpose Vneg, aventi caratteristiche assimilabili a segnali "digitali", in funzione del passo, in modo tale che possano essere analizzati ed interpretati dall'unità di elaborazione 18, opportunamente alimentata dalla suddetta tensione regolata
Vreg·
Inoltre, la trasmissione delle informazioni di conteggio potrebbe essere abilitata dall'unità di elaborazione 18 ad intervalli temporali prefissati, anziché ad ogni passo rilevato.
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo contapassi (10) per il rilevamento ed il conteggio dei passi di un utente, comprendente: un trasduttore (12), configurato in modo da generare un segnale elettrico di trasduzione (Strasd) in funzione dell'attività meccanica generata durante i passi; un'unità di elaborazione (18), configurata in modo da determinare 1'occorrenza di un passo, ed abilitare di conseguenza l'incremento del conteggio dei passi, sulla base di detto segnale elettrico di trasduzione (Strasd)r caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema di recupero di energia (15, 16, 17) per la generazione di energia elettrica per l'alimentazione di detta unità di elaborazione (18) a partire da detta attività meccanica generata durante i passi; detto sistema di recupero di energia (15, 16, 17) essendo accoppiato a detto trasduttore (12) per la generazione di detta energia elettrica a partire da detto segnale elettrico di trasduzione (Strasd)· 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detta unità di elaborazione (18) è configurata in modo da rilevare l'occorrenza di un passo al verificarsi di un pattern caratteristico nell'andamento di detto segnale elettrico di trasduzione (Strasd)· 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui detto pattern caratteristico prevede la presenza, all'interno di un determinato intervallo temporale, di una prima e di una seconda porzione significativa di detto segnale elettrico di trasduzione (Strasd)r aventi rispettivamente polarità positiva e negativa. 4. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto trasduttore (12) è di tipo elettromagnetico e presenta un'induttanza caratteristica (Ls). 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui detto sistema di recupero di energia (15, 16, 17) comprende uno stadio di interfaccia (15), avente un primo (15a) ed un secondo (15b) terminale di ingresso accoppiati a detto trasduttore (12) e configurato in modo da definire un convertitore a commutazione utilizzante l'induttanza caratteristica (Ls)di detto trasduttore (12). 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui detta unità di elaborazione (18) è collegata in ingresso a detti primo (15a) e secondo (15b) terminale di ingresso di detto stadio di interfaccia (15), ed è configurata per elaborare un primo segnale (Vpos) ed un secondo segnale (Vneg) presenti rispettivamente su detti primo (15a) e secondo (15b) terminale di ingresso, per determinare l'occorrenza di un passo. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui detto sistema di recupero di energia (15, 16, 17) comprende un condensatore di accumulo (16) su cui è presente una tensione di uscita (Vout), collegato tra un primo (15c) ed un secondo (15d) terminale di uscita di detto stadio di interfaccia (15); ed in cui detti primo (15a) e secondo (15b) terminale di ingresso sono portati in commutazione da detta unità di elaborazione (18) selettivamente ad una tensione di riferimento (GND) o a detta tensione di uscita (Vout). 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui detti primo (Vpos) e secondo (Vneg) segnale sono costituiti da una pluralità di impulsi, ed in cui detta unità di elaborazione (18) è configurata per determinare 1'occorrenza di un passo al rilevamento di un numero determinato di impulsi di detti primo (Vpos) e secondo (Vneg) segnale all'interno di un determinato intervallo temporale. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 5-8, in cui detto sistema di recupero di energia (15, 16, 17) comprende un condensatore di accumulo (16) su cui è presente una tensione di uscita (Vout), collegato tra un primo (15c) ed un secondo (15d) terminale di uscita di detto stadio di interfaccia (15); ed in cui detto stadio di interfaccia (15) comprende un'unità logica di controllo (29) ed un gruppo di interruttori (28a-28d), atti ad essere comandati in commutazione da detta unità logica di controllo (29) per causare ciclicamente l'immagazzinamento di energia in detto induttore (25) in un primo intervallo di un periodo di commutazione, ed il trasferimento di energia su detto condensatore di accumulo (16) in un secondo intervallo del periodo di commutazione, in corrispondenza di entrambe le polarità, positiva e negativa, del segnale elettrico di trasduzione (Strasd)· 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, in cui detta unità logica di controllo (29) è configurata per comandare la commutazione di detto gruppo di interruttori (28a-28d) in modo da ottimizzare un'efficienza di accoppiamento tra detto trasduttore (12) e detto stadio di interfaccia (15). 11. Dispositivo secondo la rivendicazione 10, in cui detto primo intervallo presenta una durata Tdeiayed in cui è presente un rapporto k tra il valore (I0N) della corrente (IL)circolante in detto induttore (25) al termine di detto primo intervallo ed il valore (IOFF) della corrente (IL)circolante in detto induttore (25) al termine di detto secondo intervallo; in cui detta unità logica di controllo (29) è configurata per impostare i valori di detta durata Tdeiaye di detto rapporto k in modo da ottimizzare detta efficienza di accoppiamento. 12. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto sistema di recupero di energia (15, 16, 17) comprende uno stadio regolatore di tensione (IV), configurato in modo da generare una tensione regolata (Vreg)per l'alimentazione di detta unità di elaborazione (18); ed in cui detta unità di elaborazione (18) è configurata in modo da monitorare il valore di detta tensione regolata (Vreg)ed in modo da abilitare il rilevamento dell'occorrenza di un passo solo nel caso in cui detta tensione regolata (Vreg)presenti un valore superiore ad una prefissata soglia (Vthi). 13. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre uno stadio di trasmissione (19, 20), atto ad essere azionato da detta unità di elaborazione (18) per la trasmissione wireless di informazioni associate a detto conteggio. 14. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, avente un involucro atto ad essere accoppiato ad una scarpa di detto utente. 15. Metodo di rilevamento e di conteggio dei passi di un utente, comprendente le fasi di: eseguire un'operazione di trasduzione per generare un segnale elettrico di trasduzione (Strasd) in funzione dell'attività meccanica generata durante i passi dell'utente; determinare 1'occorrenza di un passo, ed abilitare di conseguenza l'incremento del conteggio dei passi, sulla base di detto segnale elettrico di trasduzione (Strasd)r caratterizzato dal fatto che detta fase di eseguire un'operazione di trasduzione comprende eseguire un'operazione di recupero di energia a partire da detta attività meccanica generata durante i passi, per la generazione di energia elettrica sulla base di detto segnale elettrico di trasduzione (Strasd)· 16. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui detta fase di determinare comprende rilevare 1'occorrenza di un passo al verificarsi di un pattern caratteristico nell'andamento di detto segnale elettrico di trasduzione (Strasd)·
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Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014209192A1 (de) * | 2014-05-15 | 2015-11-19 | Zf Friedrichshafen Ag | Schaltvorrichtung für einen Funktaster, Funktaster und Verfahren zum Erzeugen eines Schaltsignals eines Funktasters |
| DE102016201152B4 (de) | 2016-01-27 | 2017-08-03 | Adidas Ag | Energie gewinnende Sohle |
| CN109846133A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-06-07 | 江南大学 | 一种免充电智能安全鞋 |
| DE102021211372A1 (de) | 2021-10-08 | 2023-04-13 | Adidas Ag | System für eine Schuhsohle, Verfahren zum Betreiben des Systems, eine Schuhsohle, und ein Schuh |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5797201A (en) * | 1997-07-24 | 1998-08-25 | Huang; Tien-Tsai | Shoe with step counting capability |
| US20060237968A1 (en) * | 2005-04-20 | 2006-10-26 | Rockwell Scientific Licensing, Llc | High efficiency power converter for energy harvesting devices |
| US20100165686A1 (en) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Texas Instruments Deutschland Gmbh | Rectifier circuit |
| EP2458338A1 (en) * | 2010-11-25 | 2012-05-30 | Silicon Valley Micro E Corporation | Pedometer With Shoe Mounted Sensor And Transmitter |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58500595A (ja) * | 1981-04-25 | 1983-04-21 | ジヨンソン，ウイリアム ネビル ヒ−トン | 歩数計を組みこんだブ−ツ若しくは靴 |
| US5500635A (en) * | 1990-02-20 | 1996-03-19 | Mott; Jonathan C. | Products incorporating piezoelectric material |
| WO2000002741A1 (en) | 1998-07-10 | 2000-01-20 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Self-powered tire revolution counter |
| US7105982B1 (en) * | 2003-03-26 | 2006-09-12 | Polatis Photonics, Inc. | System for optimal energy harvesting and storage from an electromechanical transducer |
| JP4702531B2 (ja) | 2005-06-24 | 2011-06-15 | セイコーエプソン株式会社 | 集積回路装置、歩数計 |
| US20070006489A1 (en) | 2005-07-11 | 2007-01-11 | Nike, Inc. | Control systems and foot-receiving device products containing such systems |
| US7328131B2 (en) | 2006-02-01 | 2008-02-05 | Medtronic, Inc. | Implantable pedometer |
| AU2007240121A1 (en) * | 2006-04-18 | 2007-10-25 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | A method and apparatus for harvesting energy from mechanical vibrations |
| US7610813B2 (en) | 2006-09-29 | 2009-11-03 | Intel Corporation | Method and apparatus for a self-powered RFID-readable pedometer |
| JP4885676B2 (ja) | 2006-09-29 | 2012-02-29 | セイコーインスツル株式会社 | 歩数計 |
| US7653508B1 (en) * | 2006-12-22 | 2010-01-26 | Dp Technologies, Inc. | Human activity monitoring device |
| JP4957258B2 (ja) * | 2007-01-15 | 2012-06-20 | 富士通株式会社 | 歩数計数装置および歩数計数方法 |
| EP2345145B1 (en) | 2008-10-08 | 2016-05-25 | Sapurast Research LLC | Foot-powered footwear-embedded sensor-transceiver |
| US8744783B2 (en) | 2009-08-27 | 2014-06-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | System and method for measuring power generated during legged locomotion |
| US8990045B2 (en) | 2009-11-18 | 2015-03-24 | Silicon Valley Micro E Corp. | Pedometer with shoe mounted sensor and transmitter |
| US8891271B2 (en) | 2011-05-30 | 2014-11-18 | Stmicroelectronics S.R.L. | Energy scavenging interface, method for operating the energy scavenging interface, and energy harvesting system comprising the energy scavenging interface |
| US11054279B2 (en) | 2012-01-19 | 2021-07-06 | Texas Instruments Incorporated | Adaptive step detection |
| CN202819776U (zh) | 2012-03-21 | 2013-03-27 | 曾胜克 | 自动计步鞋 |
| US9385560B2 (en) | 2013-11-12 | 2016-07-05 | Qualcomm Incorporated | Methods, devices and systems for self charging sensors |
-
2012
- 2012-09-26 IT IT000833A patent/ITTO20120833A1/it unknown
-
2013
- 2013-09-24 US US14/034,764 patent/US9587959B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5797201A (en) * | 1997-07-24 | 1998-08-25 | Huang; Tien-Tsai | Shoe with step counting capability |
| US20060237968A1 (en) * | 2005-04-20 | 2006-10-26 | Rockwell Scientific Licensing, Llc | High efficiency power converter for energy harvesting devices |
| US20100165686A1 (en) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Texas Instruments Deutschland Gmbh | Rectifier circuit |
| EP2458338A1 (en) * | 2010-11-25 | 2012-05-30 | Silicon Valley Micro E Corporation | Pedometer With Shoe Mounted Sensor And Transmitter |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| AYAZ HASAN ET AL: "Monolithic DC-DC boost converter with current-mode hysteretic control", ELECTRICAL AND COMPUTER ENGINEERING (CCECE), 2011 24TH CANADIAN CONFERENCE ON, IEEE, 8 May 2011 (2011-05-08), pages 1242 - 1245, XP031967721, ISBN: 978-1-4244-9788-1, DOI: 10.1109/CCECE.2011.6030661 * |
| KOICHI ISHIDA ET AL: "Insole pedometer with piezoelectric energy harvester and 2V organic digital and analog circuits", SOLID-STATE CIRCUITS CONFERENCE DIGEST OF TECHNICAL PAPERS (ISSCC), 2012 IEEE INTERNATIONAL, IEEE, 19 February 2012 (2012-02-19), pages 308 - 310, XP032154478, ISBN: 978-1-4673-0376-7, DOI: 10.1109/ISSCC.2012.6177025 * |
| SHENCK N S ET AL: "Energy scavenging with shoe-mounted piezoelectrics", IEEE MICRO, IEEE SERVICE CENTER, LOS ALAMITOS, CA, US, vol. 21, no. 3, 1 May 2001 (2001-05-01), pages 30 - 42, XP002454983, ISSN: 0272-1732, DOI: 10.1109/40.928763 * |
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