NL1007698C2 - Inrichting voor gegevensuitwisseling voor toepassing in fitnessruimten. - Google Patents

Description

Inrichting voor gegevensuitwisseling voor toepassing in fitnessruimten Beschrijving

De uitvinding betreft een inrichting voor gegevensuitwisseling middels draadloze 5 communicatie voor toepassing in fitnessruimten, omvattende ten minste één zender en ten minste één ontvanger die in tijd gesynchroniseerd is, waarbij gegevensuitwisseling plaatsvindt middels elektromagnetische straling bij een voorafbepaalde frequentie, waarbij de ten minste ene zender een sensor omvat die gegevens meet.

Een dergelijke inrichting is bekend uit WO 97/18639, waarin een systeem wordt 10 geopenbaard voor patiëntbewaking in bijvoorbeeld een ziekenhuis. Hierbij vindt overdracht van informatie betreffende gezondheid plaats via een TDMA-zendschema. De synchronisatie en initialisatie van de zenders bij de patiënt vindt hierbij plaats middels een continu repeterend signaal (de "control packets" in een tijdsleuf van de TDMA-cyclus).

Dergelijke inrichtingen zijn tevens bekend als hartslagmonitoren voor gebruik 15 tijdens fitnessoefeningen of trainingen. Een bekende inrichting, bijvoorbeeld van de firma Casio, omvat een zenderinrichting met sensor, die op de borst gedragen moet worden, en een horloge met ontvanger, die de hartslag weergeeft op een weergeefscherm. De zender zendt de gedetecteerde hartslag direct zonder enige bewerking als pulsen naar de ontvanger in het horloge. Dit proces is continu, indien door storing of andere oorzaak een puls niet 20 ontvangen wordt door de ontvanger, zal het weergeefscherm een foutieve indicatie geven van de hartslag.

In een andere bekende uitvoering is de ontvanger ondergebracht in of aangebracht op een fitnessapparaat, waarbij een separaat of geïntegreerd weergeefscherm de hartslag weergeeft. Een groep van dergelijke fitnessapparaten kan geplaatst zijn in een fitnessruimte 25 met beperkte afmetingen. Naast het hierboven genoemde nadeel kunnen dan andere nadelen optreden. Indien fitnessapparaten te dicht bij elkaar geplaatst worden, kan interferentie ontstaan tussen twee zenders, gedragen door twee gebruikers van verschillende fitnessapparaten. Door deze interferentie kan een foutieve of misleidende indicatie van de hartslag ontstaan. Het is tevens mogelijk dat interferentie ontstaat door een 30 zender, gedragen door een persoon die langs een fitnessapparaat loopt.

De genoemde nadelen heeft men gepoogd op te lossen door het terugbrengen van het zendvermogen van de zender, waardoor een kleiner zendbereik ontstaat, waardoor de mogelijkheid van interferentie met een andere zender kleiner wordt. Door het verminderde 1007698 2 zendvermogen wordt echter tevens de kans vergroot dat een ontvanger een of meerdere uitgezonden pulsen mist, waardoor een foutieve indicatie van de hartslag ontstaat.

Doelstelling van de onderhavige uitvinding is een inrichting voor gegevensuitwisseling in fitnessruimten te verschaffen, waarbij een betrouwbare overdracht 5 van de gegevens plaatsvindt en die niet vatbaar is voor interferentie veroorzaakt door andere zenders.

Deze doelstelling wordt bereikt met een inrichting van de bij aanhef gedefinieerde soort, met het kenmerk, dat de ten minste ene zender eenmalig geïnitialiseerd wordt door een signaal dat 10 afkomstig is van de tenminste ene ontvanger, waardoor een zender-ontvangerpaar gevormd wordt, en dat aan elk zender-ontvangerpaar een vooraf bepaalde secundaire tijdsperiode wordt toegekend, welke secundaire tijdsperiode zich periodiek met een vooraf bepaalde primaire periode (Tp) herhaalt, waarbij slechts gedurende de secundaire tijdsperiode gegevens 15 worden overgedragen door het zender-ontvangerpaar.

Doordat de ten minste ene zender geïnitialiseerd wordt door een van de tenminste ene ontvanger, wordt op dynamische wijze een zender-ontvangerpaar gevormd. Het is dus mogelijk dat er meer ontvangers zijn dan zenders (wat voor kan komen in een fitnessruimte: niet alle apparaten zullen tegelijkertijd in gebruik zijn) of andersom. Op het 20 moment dat het vereist is, dat wil zeggen als een persoon gebruik gaat maken van een fitnessapparaat, wordt een zender-ontvangeipaar gevormd.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm wordt elke ontvanger vast toegewezen aan een vooraf bepaalde periode. Hierdoor is het mogelijk in een fitnessruimte verschillende fitnessapparaten uit te rusten met de inrichting volgens de uitvinding.

25 Door het toewijzen van een secundaire periode aan een zender-ontvangerpaar, waarbij slechts gedurende de secundaire periode gegevens kunnen worden overgedragen, wordt voorkomen dat andere zender-ontvangerparen, die tijdens een andere secundaire periode gegevens kunnen overdragen, gestoord worden of storen. Door een slimme opstelling van de fitnessapparaten (eigenlijk: de ontvangers van de fitnessapparaten) is het 30 mogelijk om met een beperkt aantal secundaire periodes (bijvoorbeeld vier) een groot aantal zender-ontvangerparen te laten werken in een beperkte ruimte, zonder onderlinge storingen en interferenties.

Opgemerkt wordt dat het op zichzelf bekend is modulatieschema's voor het 1007698 3 overdragen van de gegevens tussen zender en ontvanger toe te passen, zonder dat onderlinge interferentie een probleem is. Voor de toegepaste elektromagnetische straling zou als geschikt modulatieschema bijvoorbeeld meervoudige toegang met tijdsverdeling (Time Division Multiple Access, TDMA) kunnen worden toegepast. Bij dit schema zijn 5 alle zenders en ontvangers binnen een inrichting in tijd gesynchroniseerd . Nadeel van dit modulatieschema is dat extra maatregelen moeten worden getroffen voor de synchronisatie en initialisatie van de zenders en ontvangers, waardoor toepassing hiervan complexe en dure zenders en ontvangers vergt.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is de primaire periode 10 verdeeld in n (n=l, 2,3,...) secundaire periodes, welke verdeeld zijn in een zendperiode en een herstelperiode. Het aantal secundaire periodes n dient gekozen te worden, zodat zoals hierboven beschreven geen storing of interferentie optreedt. De secundaire periode is opgebouwd uit een zendperiode en een herstelperiode, zodat enige tolerantie aanwezig is met betrekking tot de synchronisatie van de ontvanger en de zender. Het is namelijk 15 mogelijk, dat een interne klok van de zender enigszins afwijkt van die van de gesynchroniseerde ontvangers, waardoor de secundaire periode van de zender enigszins verschuift ten opzichte van de secundaire periode in de ontvanger van het zender-ontvangerpaar.

In een verdere uitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt van laagfrequente 20 elektromagnetische straling. Hierdoor wordt een zeer eenvoudige inrichting verkregen.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding worden de continu door de sensor gemeten signalen gecomprimeerd in de zender en gedecomprimeerd in de ontvanger, teneinde de gegevensuitwisseling te beperken tot de zendperiode. Dit is nodig om de gegevens, die in de bekende inrichting continu naar de 25 ontvanger worden gezonden, te kunnen verzenden in de niet-continue zendperiode van de secundaire periode. Dit kan bijvoorbeeld gerealiseerd worden door de hartpulsen te tellen gedurende een bepaalde periode en deze bijvoorbeeld als PCM-gecodeerd signaal te verzenden. De ontvanger dient daartoe wel voorzien te zijn van decodeermiddelen. Een verdere uitvoeringsvorm zou de hartslag bij kunnen houden als een voortschrijdend 30 gemiddelde, zodat tijdens de zendperiode gecodeerde gegevens overgezonden kunnen worden, die maatgevend zijn voor de hele primaire periode.

Een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting heeft het kenmerk dat de zender zich uitschakelt indien gedurende een bepaalde periode geen hartslag wordt gemeten, indien een 1007698 4 bepaald signaal ontvangen wordt afkomstig van de bijbehorende ontvanger of na een vooraf bepaalde tijdsduur. Hierdoor wordt voorkomen dat de batterij van de zender zonder noodzaak ontladen wordt.

Aangezien niet helemaal valt uit te sluiten, dat de ontvanger soms geen of foutieve 5 gegevens ontvangt, bijvoorbeeld doordat de sensor niet goed bevestigd is, omvat de ontvanger volgens een verdere uitvoeringsvorm ontvangerverwerkingsmiddelen die zorgdragen dat alleen gegevens geaccepteerd worden die bij twee opeenvolgende zendperiodes binnen een vooraf bepaald maximumverschil liggen. Zo wordt indien een signaal ontvangen wordt overeenkomend met een hartslag die meer dan bijvoorbeeld tien 10 procent afwijkt van de vorige waarde, de tien procent afwijkende waarde aangegeven en niet de overgezonden waarde.

De werking en de opbouw van de inrichting volgens de uitvinding zal hierna in meer detail beschreven worden aan de hand van de figuren, waarbij:

Fig. 1 een overzicht toont met vier fitnessapparaten die in een fitnessruimte zijn 15 opgesteld, en die voorzien zijn van de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 2 een voorbeeld toont van een primaire periode, verdeeld in secundaire periodes, voor het voorbeeld met vier secundaire periodes;

Fig. 3 een blokschema toont van een ontvanger volgens de uitvinding;

Fig. 4 een blokschema toont van een zender volgens de uitvinding.

20 Fig. 1 toont een overzicht met vier fitnessapparaten 10; 10'; 10"; 10’" die in een fitnessruimte zijn opgesteld en die zijn voorzien van de inrichting volgens de uitvinding. Voor de duidelijkheid zijn vier dezelfde fitnessapparaten 10; 10’; 10"; 10’" getoond, maar in een fitnessruimte kunnen uiteraard meerdere, verschillende fitnessapparaten opgesteld staan. In de figuur zijn gelijke onderdelen van de fitnessapparaten 10; 10'; 10"; 10"' 25 aangegeven met dezelfde verwijzingscijfers, voorzien van een, twee of drie accenten.

Op een weergeefscherm 12; 12'; 12"; 12"', welke onderdeel is van of bevestigd is aan het fitnessapparaat 10; 10'; 10"; 10"', worden de prestaties (bijvoorbeeld loopsnelheid) van een persoon 6; 6' weergegeven, die op dat moment gebruik maakt van een van de i fitnessapparaten 10; 10'; 10"; 10'". In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de 30 uitvinding wordt het weergeefscherm 12; 12'; 12"; 12"' tevens gebruikt worden om de gegevens weer te geven, die gedetecteerd zijn door een niet getoonde sensor en door de zender 4; 4' overgezonden zijn naar de bijbehorende ontvanger 2; 2'; 2"; 2"'.

De fitnessapparaten 10; 10'; 10"; 10'" zijn voorzien van ontvangers 2; 2'; 2"; 2'".

ί 1007698 5

Deze ontvangers kunnen aan de buitenzijde van de fitnessapparaten 10; 10'; 10"; 10"' bevestigd zijn of daarmee geïntegreerd.

Met de inrichting volgens de uitvinding is het mogelijk dat een persoon 6; 6', die uitgerust is met een zender 4; 4', die de sensor (bijvoorbeeld een hartslagsensor) omvat, 5 gebruik maakt van elk fitnessapparaat 10; 10'; 10"; 10'". Voor de duidelijkheid zijn in Fig. 1 slechts twee personen 6; 6' weergegeven. Met de inrichting volgens de uitvinding is het mogelijk dat vele fitnessapparaten 10; 10'; 10"; 10'" (meer dan vier zoals in de figuur getoond) gebruikt worden door even zoveel personen 6; 6'.

Alle ontvangers 2; 2'; 2"; 2'" zijn onderling in tijd gesynchroniseerd. Dit kan op 10 talloze, op zich bekende manieren plaatsvinden. Het heeft de voorkeur de synchronisatie uit te voeren met een radiotijdontvanger (niet getoond) voor elke ontvanger 2; 2'; 2"; 2'" (bijvoorbeeld DCF-77 radiotijdontvangers), aangezien deze goedkoop zijn en er in dit geval geen verdere verbindingen tussen de verschillende fitnessapparaten 10; 10'; 10"; 10'" nodig zijn. Een andere mogelijkheid is om de synchronisatie bijvoorbeeld via de 15 voedingsleidingen (niet getoond) te bewerkstelligen.

De werking van de inrichting volgens de uitvinding is als volgt. De persoon 6; 6' houdt zijn zender 4; 4' op een plaats dicht bij het fitnessapparaat 10; 10'; 10"; 10'", waarbij de ontvanger 2; 2'; 2"; 2'" van de inrichting volgens de uitvinding de aanwezigheid van de zender 4; 4' detecteert doordat bijvoorbeeld een reedrelais in de ontvanger 2; 2' ;2"; 2'" 20 gesloten wordt door een in de zender 4; 4' geplaatst magneetje. Een andere uitvoeringsvorm kan bijvoorbeeld gebruik maken van een drukknop (niet getoond) op het fitnessapparaat 10; 10'; 10"; 10'", waarop gedrukt dient te worden, om aan te geven dat een zender 4; 4' met de ontvanger 2; 2'; 2"; 2'" van dat fitnessapparaat 10; 10'; 10"; 10"' gekoppeld moet worden. De ontvanger 2; 2'; 2"; 2'" initialiseert en synchroniseert 25 vervolgens de zender 4; 4' middels magnetische pulsen. De magnetische pulsen worden in de ontvanger 2; 2'; 2"; 2'" geproduceerd door een magnetische zendspoel (niet getoond) en opgepikt in de zender 4; 4' middels een reedrelais (niet getoond). De magnetische zendspoel is aanwezig in elke ontvanger 2; 2'; 2"; 2'" en het reedrelais is aanwezig in elke zender 4; 4', zoals hierna met verwijzing naar Fig. 3, respectievelijk Fig. 4 nader toegelicht 30 zal worden. Hierdoor ontstaat een zender-ontvangerpaar, met elkaar gesynchroniseerd in de tijd, welke slechts gedurende de toegewezen secundaire periode gegevens uitwisselt. Door de zeer beperkte reikwijdte van de magnetische pulsen wordt voorkomen, dat een andere zender 4; 4' op hetzelfde moment op dezelfde wijze geïnitialiseerd wordt.

1007698 6

Om de batterij te sparen schakelt de zender 4; 4' zichzelf uit na een vooraf bepaalde tijdsduur, als een bepaald signaal ontvangen wordt van de ontvanger 2; 2'; 2"; 2"' of als gedurende een bepaalde periode de sensor geen hartslag detecteert. Het signaal van de ontvanger 2; 2'; 2"; 2"' kan bijvoorbeeld een magnetisch signaal zijn, opgewekt door de 5 magnetische zendspoel (niet getoond) in de ontvanger 2; 2'; 2"; 2"' en gedetecteerd door het reedrelais (niet getoond) in de zender 4; 4'.

Fig. 2 toont de verdeling van de primaire periode Tp in gelijke secundaire periodes Tsi, Ts2, Ts3, Ts4 (in dit geval vier secundaire periodes van bijvoorbeeld vier seconden in een primaire periode van zestien seconden). De secundaire periodes Tsi, Ts2, Ts3, T$4 zijn 10 telkens verdeeld in een zend- en een herstelperiode Tz, Th, zodat enige tolerantie ontstaat met betrekking tot de synchronisatie van een zender-ontvangerpaar. Door de in de zender 4; 4' aanwezige klok (niet getoond), die enigszins kan afwijken van de gesynchroniseerde ontvangers 2; 2'; 2"; 2"', kan namelijk enige verschuiving in de synchronisatie ontstaan. Door het aanwijzen van herstelperiodes Th, kan enige verschuiving optreden, zonder dat de 15 gegevensoverdracht verstoord wordt.

De beschikbare nummers (in het beschreven voorbeeld de nummers 1 tot en met 4), overeenkomend met een van de secundaire periodes, worden vast verdeeld over alle fitnessapparaten 10; 10'; 10"; 10"' binnen een fitnessruimte, op een wijze dat geen interferentie optreedt tussen zenders 4; 4' van zender-ontvangerparen die hetzelfde nummer 20 hebben gekregen bij de initialisatie. Door het beperkte zendbereik van de zenders 4; 4' (orde grootte 1 m), en een goed gekozen opstelling van de fitnessapparaten 10; 10'; 10"; 10"' is het mogelijk om veel meer zender-ontvangerparen in bedrijf te hebben, dan het aantal secundaire periodes Tsi, Ts2, TS3, Ts4 binnen de primaire periode TP.

Fig. 3 toont een blokschema van een ontvanger 2 volgens de uitvinding. De 25 ontvanger 2 omvat ontvangerverwerkingsmiddelen 30, welke onder andere zorgen voor de instelling van het nummer van de secundaire periode Tsi, Ts2, Ts3, Ts4. Dit is een vast ingesteld nummer, zoals hierboven beschreven.

Verder omvat de ontvanger 2 tijdsynchronisatiemiddelen 32, verbonden met de , ontvangerverwerkingsmiddelen 30. De ontvangerverwerkingsmiddelen 30 zorgen dat alle ! 30 in een fitnessruimte aanwezige ontvangers 2 in tijd gesynchroniseerd zijn, overeenkomstig de door de tijdsynchronisatiemiddelen 32 ontvangen informatie. Aanwezigheidsdetectiemiddelen 38 zijn omvat in de ontvanger 2, om de aanwezigheid te detecteren van een zender 4. Bij detectie van een zender 4 wordt het zender-ontvangerpaar ::Ü 1007698 7 geïnitialiseerd, waarbij de zender 4 het nummer van de secundaire periode ontvangt en gesynchroniseerd wordt met de ontvanger 2. Dit gebeurt middels magnetische pulsen, opgewekt door de magnetische zendspoel 36, welke verbonden is met de ontvangerverwerkingsmiddelen 30. Verder is een afgestemde ontvangstversterker 34 5 verbonden met de ontvangerverwerkingsmiddelen 30. Het door de ontvangstversterker 34 ontvangen gecodeerde signaal van de zender 4, wordt door de ontvangerverwerkingsmiddelen 30 omgezet in een geschikt signaal voor het weergeefscherm 33, dat met de ontvangerverwerkingsmiddelen 30 verbonden is. Dit weergeefscherm 33 kan een apart weergeefscherm zijn dat op of aan het fitnessapparaat 10; 10 10'; 10"; 10'" bevestigd wordt of deel uitmaken van het reeds aanwezige en in Fig. 1 getoonde weergeefscherm 12; 12'; 12"; 12"'.

Fig. 4 toont een blokschema van een zender 4 volgens de uitvinding. De zender 4 omvat een passief reedrelais 46, verbonden met een flipflop 44. Het reedrelais 46 wordt gesloten door magnetische straling afkomstig van de magnetische zendspoel 36 van de 15 ontvanger 2. Op het moment dat een puls van de ontvanger 2 wordt ontvangen, wordt de flipflop 44 gezet, waardoor de overige onderdelen van de zender 4 van voedingsspanning worden voorzien. Deze onderdelen omvatten een sensor 42, een microprocessor 40 en een inductiezendspoel 48. De sensor 42 is in dit uitvoeringsvoorbeeld een hartslagsensor, en is verbonden met de microprocessor 40. Deze zet de signalen van de sensor 42 om in een 20 gecodeerd signaal (bijvoorbeeld een PCM-signaal), wat wordt toegevoerd aan de inductiezendspoel 48, welke is verbonden met de microprocessor 40. De microprocessor 40 heeft tevens een verbinding met de flipflop 44, waardoor deze teruggezet kan worden, met als gevolg dat de voedingsspanning van de overige onderdelen onderbroken wordt. Dit gebeurt om de batterij van de zender 4 te sparen, zoals hierboven reeds beschreven is.

25 Uiteraard zal het voor de deskundige duidelijk zijn, dat variaties op de hierboven beschreven uitvoeringsvoorbeelden mogelijk zijn.

1007698 t

Claims (7)

1. Inrichting voor gegevensuitwisseling middels draadloze communicatie voor toepassing in fitnessruimten, omvattende tenminste één zender (4; 4') en tenminste één 5 ontvanger (2; 2'; 2"; 2'") die in tijd gesynchroniseerd is, waarbij gegevensuitwisseling plaatsvindt middels elektromagnetische straling bij een voorafbepaalde frequentie, waarbij de tenminste ene zender (4; 4') een sensor (42) omvat die gegevens meet, met het kenmerk, dat de tenminste ene zender (4; 4') eenmalig geïnitialiseerd wordt door een signaal dat afkomstig is van de tenminste ene ontvanger (2; 2'; 2"; 2'"), waardoor een zen-10 der-ontvangerpaar gevormd wordt, en dat aan elk zender-ontvangerpaar een vooraf bepaalde secundaire tijdsperiode (Tsi, T52, Ts3, Ts4) wordt toegekend, welke secundaire tijdsperiode zich periodiek met een vooraf bepaalde primaire periode (Tp) herhaalt, waarbij slechts gedurende de secundaire tijdsperiode (Tsi, TS2, Ts3, Ts4) gegevens worden overgedragen door het zender-ontvanger-15 paar.

2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat elke ontvanger (2; 2'; 2"; 2'") vast is toegewezen aan een vooraf bepaalde secundaire periode (Tsi, Ts2, Ts3, TS4).

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de primaire periode (Tp) verdeeld is in n (n=l, 2, 3,...) secundaire periodes (Tsi, Ts2, Ts3, Ts4), welke verdeeld zijn 20 in een zendperiode (Tz) en een herstelperiode (Th).

4. Inrichting volgens conclusie 1,2 of 3, met het kenmerk dat de elektromagnetische straling laagfrequent is.

5. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk dat de door de sensor (42) gemeten signalen gecomprimeerd worden in de zender (4; 41) en 25 gedecomprimeerd in de ontvanger (2; 2’; 2"; 2'"), teneinde de gegevensuitwisseling te beperken tot de zendperiode (Tz).

6. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk dat de zender (4; 4') zich uitschakelt indien gedurende een bepaalde periode geen hartslag wordt j gemeten, indien een bepaald signaal ontvangen wordt afkomstig van de bijbehorende 30 ontvanger (2; 2'; 2"; 2"') of na een tweede vooraf bepaalde tijdsduur. 1007698

7. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk dat de ontvanger (2; 2'; 2"; 2'") ontvangerverwerkingsmiddelen (30) omvat die zorgdragen dat alleen gegevens geaccepteerd worden die bij twee opeenvolgende zendperiodes (Tz) binnen een vooraf bepaald maximumverschil liggen. 1007698