200825380 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種陶瓷感測式腕錶計步器結構，特別 是關於一種可_運動者運動信號之絲型運動信號感測 裝置。 【先前技術】 • 由於現代工商業社會的忙碌以及人們對於適當運動之 曰漸重視，使得各項運動器材應運而生。而在運動之同 時，運動者為了要準確掌握運動量及瞭解運動者本身之身 體狀況’故亦有各種不同型態之人體信號感應器被研發出 來。 又 在各類型運動信號感應器中，計步器（Pedome㈣由於 佩掛方便、操作簡易、可量測步行或跑步之步數，故目前 已被廣泛地使用。在不同的計步器產品設計中，有設計2 鲁τ貼附結合在使用者鞋子上、佩掛於制者腰際、腕表型 等不同產品型態。除了計步器可作為運動信號感測裝置之 外’加速度感測器亦常被用來作為使用者於進行運動時加 速度感測之用，以供使用者進一步許估運動量。此外= 跳脈搏信號感測器亦常用來感測出使用者在進行運動日士: 心跳脈搏數’以使使用者掌握其本身之人體狀況。·7 【發明内容】 本發明所欲解決之技術問題： 200825380 振動二=用之計步器產品中，其主要係採用機械式之 用以：二’其動作原理是利用-擺動元件碰觸-開關 件的機構在使用日傳統振動感測元 會有誤動作之產生，且重 傳、、先的振動感測元件採用 - 具有磁性元件且鱼1 °構’其疋利用擺臂
㈣不接觸的方式計數步數，惟其製造 间’亡該磁簧式開關容易受到附近磁場之影響。 在先兩專利技術中，可恭 動感測單元/ 有各種不同的機械式振 案中，立揭Γ國發明專利第4,460,823號專利 數 =1可用來感測使用者走路或跑步之步 出 結構中，使用了擺錘、彈性元件、奸所袓 2之汁步結構’以使使用者走路或跑步時，能由神哭 來顯示其步數值。7仓丨、， 十數為 案中，1揭f τ 一 關發明專利第4,560,糾號專利 叶牛社構 '種利用擺鐘及彈性元件等構件所組成之 國二::二了用者在彻^ =月專利弟5，117,444號專利案中，其揭露了—種 旦、、則ΓΓ70件、磁簣開_構件馳成之計步結構，^ 里测出使用者在運動時之計步值。 ::傳:技術除了具有結構複雜、成本 水音之外，其機械式之構件 …玍動作 械靈敏度改變、元件疲乏等门< ι吊會有機 ,π 寺缺失。因此，實有必要斜斟、古 二機械式之運動信號感測器進一步予以改良。 、’、绝 緣此，本發明之主要目的即是提供一_究感測式腕 6 200825380 錄什步結構，甘抒日— ”知用可以產生電子 號感測器來感測運動者 。 虎之笔子式運動信 動信號感測器之缺失。純唬’以克服傳統機械式運 之振動本::之提供-種可偵測使用者於運動時 使使用者在運動時，能: 感測裝置，以 之身體狀況。 手握運動1及瞭解運動者本身
社構m再—目的技供—種”_式腕錶計步哭 其配置有二個電子式振動感測器。該第一電子二： 著與地心引力方向成斜角之方向延伸心 動感測器係沿著與-軸方向成斜角方向延伸。 即使使用者行走及動作輕緩，該陶究感測式 犯、〜十步⑤結構亦能精確仙到行走的步數。^ 本發明解決問題之技術手段： —本發明為解決f知技術之問題所採用之技術手段係在 腕表殼體中設置有一對電子式振動感測器，該兩個電子 ^振動感心成垂直排列，第—電子式振動感測器係沿著 Λ ^引力方向斜角之方向延伸，用以感測出使用者於運 動k之振動㈣，該振動信號可經—振動信號感測迴路之 後送至一控制電路之微控器，經該微控器接收及處理之 後，最後將該振動信號之數值顯示於顯示單元上。該電子 式振動感測器亦可為一加速度感測器，用以感測出使用者 於運動時之加速度信號。此外，一對導電接觸區可配置在 7 200825380 該腕表殼體之頂面，# δ小 时碰― 工至^有一個導電接觸區配置在腕表 叙體底面’可用以檢測使用者之心跳信號。 本發明對照先前技術之功效： 由於本發明在陶兗感測式腕錶計步器結構中配置了 — 對以預定角度排列之電子式振動感測器，故當使用者佩戴 本發明之陶莞感測式腕錶計步器結構時，經由該腕表型運 # _測裝置可靈敏地感測出使用者於運動時之輕微振動信 號’以提供使用者在進行運動時之數值參考。而在使用本 电、明之陶究感測式運動信號感測時，可以有效克服傳統機 械式振動感測單元所存在的容易會有誤動作產生、製造成 本高▲、碰撞發出噪音、機械靈敏度改變、元件疲乏等缺 二。該陶瓷感測式振動感測器亦可改為加速度信號感測 器，以用來偵測運動者在運動時之加速度信號。 u再者，本發明除了可將接收到之心跳信號、振動信 _ #U、及加速度信號之數值顯示於顯示單元之外，亦可將該 〜跳仏號、振動信號、及加速度信號記錄於記憶體中，以 作運動量之分析及記錄。 本發明所抓用的具體技術，將藉由以下之實施例及附 呈圖式作進一步之說明。 【實施方式】 百先茶閱第-圖所示，其係顯示本發明陶究感測式腕 錶計步器結構之立體®，第二圖係顯示該陶兗感測式腕錶 8 200825380 ^步器結構之職平面目，而第三圖_雜陶£感測式 腕錶^y A結構之底視平面圖。本發明之陶兗感測式腕錶 財器結構_係包括有—絲殼體卜該腕表殼體！具 有10a及絲1%’在該腕表殼體1之兩側端各結 合一腕帶11a、llb，以供使用者佩戴於腕部。 在該腕表殼體1之頂面1〇a配置有一顯示單元2。一 對導電接觸區12a、12b配置在該腕表殼體丨之頂面⑽ 上，亚有-對導f接觸區12e、12d配置在該腕表殼體上之 底面1%。當使用者將本發明之喊感測式腕錶計步器結 構1〇〇佩戴於腕部時’可使該導電接觸區i2e、i2d接觸使 用者之皮膚。 。本明陶究感測式腕錶計步器結構！⑽係利用習知之 心電圖（Electrocardi〇gram，EKG)技術偵測心跳。將該陶瓷 感測式腕錶計步器結構配戴在使用者之一隻手上，並以另 一隻的兩根手指分別碰觸按壓在腕表殼體t頂面i〇a之導 電接觸區12a、12b時，此時配合該腕表殼體丨之底面工此 之導電接觸區12e、l2d，而可使該腕表殼體！内部之電路 檢測出使用者之心跳信號，並由_示單$ 2顯示出❹ 者之心跳信號。 在本發明的另一實施例中，該陶瓷感測式腕錶計步器 結構之底面只配置有一個導電接觸區nc，而此導電接觸 區12c可以是單一個導電點、亦可直接使用以導電材料所 製成之腕表殼體1之導電底面作為該導電接觸區。當使用 者將其另一隻手之兩根手指按壓在腕表殼體〗頂面l〇a之 200825380 導電接觸區12a、12b時， 號。 亦同樣能偵測使用者之心跳信
參閱第四圖所示， 計步器結構100内部才J 其係顯示本發明之陶瓷感測式腕錶
及一加速度感測器4。 # 5亥第一及第二電子式振動感測器 3a、3b依據運動者 運動日守所產生之振動狀況（例如跑步、走路等動作），可 分別以產生電子信號。亦即， 器時，每當跑步或行走一步， 3a及苐—電子式振動感測器 產生電壓變化量。此一雷爆變 ’當運動者配載本發明之感測 ’則該第一電子式振動感測器 3b即會偵測到該振動狀況而 電壓變化量會送到該陶瓷感測式腕 錶冲步為結構1 〇〇基板13上之控制電路中。 哭π亥第一電子式振動感測器3a及第二電子式振動感測 、 係由壓黾陶莞（Piezoelectric Ceramic)製成。第一電子 ^振動感測！ 3a係與地心引力方向G成—角㈣的方向延 伸。而第二電子式振動感測器3b係沿著與X軸方向成一 角度θ的方向延伸。第一電子式振動感測器3a及第二電子 ^動感測器3b彼此垂直。較佳地，㈣一電子式振動感 測态3a與地心引力方向G之間的角度θ係介於5度至3〇 度之間，而第二 介於5度至3( 明。 二電子式振動感測器3b與X軸之角度㊀亦係 3〇度之間。有關訊號之偵測將於後面詳細說 200825380 、該加速度感測器4可為單軸式、雙軸式或三軸式之加 速度感測器，可用來偵測人體在運動時之加速度信號。 第五圖係顯示本發明陶曼感測式腕錶計步器結構100 之控制電路方塊圖，其主要包括有—振動信號感測迴路 3〇、-加速度信號感測迴路4G、—脈搏信號感測迴路別。
當使用者在行走時，該振動信號感測迴路3〇中之第一電子 式振動感測器3a會感測到振動信號sla，而第二電子=振 動感測器3 b會感測到振動信號s〗b。該第一電子：振動感 測器3a之振動信號sla會經由一放大濾波電路3u作信號 之放大及雜訊之濾波，然後由一信號整形電路32&作信號 波形之整形，再被送到一微控器6中。同樣地，該第二電 子式振動感測益3b之振動信號slb會經由一放大濾波電路 31b作信號之放大及雜訊之濾波，然後由一信號整形電路 32b作信號波形之整形，再被送到微控器6中。該微控器6 在接收邊振動信號s 1 a、s 1 b之後，會比對兩個振動信號 sla、sib，將較強之振動信號轉換為步數信號，再將該步 數信號顯示於顯示單元2，亦可將該步數信號記錄於步數 信號記憶體71中。 加速度信號感測迴路40中之加速度感測器4所感測 到之加速度信號s2會經由一放大濾波電路41作信號之放 大及雜訊之濾波，然後由一信號整形電路42作信號波形之 整形，再被送到微控器6中。該微控器ό在接收該加速度 k號之後’可將加速度信號顯示於顯示單元2，亦可將該 加速度信號記錄於加速度信號記憶體72中。 11 200825380 脈搏信號感測迴路50中之脈搏信號感測電路 導電接觸區12a、i2b、12c、1:?H 、、工由 ^ , 12(1所感_之人體脈搏信號 、…由-放大濾波電路51作信號之放大及雜訊 波，然後由一信號整形電路、^ ^ /思 到㈣H 皮形之整形，再被送 矿捕Γ 微控器6在接收該脈搏信號之後，可將 脈搏k #u顯示於顯示單元2， 、 搏信號記憶體73中。 了㈣脈搏U記錄於脈 ❿，。顧控器6連接有—操作按鍵组8，可供使用者梦由 按鍵組8中之各個操作按鍵控制 ： 式腕錶計步器結構100。例如該操作按鍵組 一開關鍵81、模式選擇鍵82、清除鍵83。 有 動感ΖΓ第六圖及第七圖。第六圖顯示當第二電子式振 残i哭=財千方向排列時，使用者之行進步數與振動 =:輸出電壓關係之波形示意圖；而第七圖顯示當第 癱步動感測器係以—斜角方向排料，使用者行進 •轉振動感測器之輸出電壓關係之波形示意圖。 制電路升Ί測70件的輸出電壓必須大於一最低電壓值，控 式：動應到及偵測到信號。而實際上發現，當電子 好。又由1測器係依水平方向排列時，其感測的靈敏度不夠 上私'六圖可看到，當使用者在慢跑或行走時，手部向 電：Λ电子式振動感測器產生-輸出電壓V卜該輸出 =1大於可谓測之最低電壓V0,因此可產生一步數信 二然而’當使用者的手部向下擺動時，一般而言，往 戚的力I會比較小’而產生的輸出電壓V2比最低電 12 200825380 動的動μ因此’無法產生振動㈣。換言之，在兩次振 動的動作中，只會偵測到一次振動。 社播本，明之陶竞感測式腕錶計步11結構提供—種改良之 與X乂仏貝細例中’该第二電子式振動感測器儿係以 用者针二成角度θ的方向排列。由第七圖可看到，當使 器產生二Γ走時’手部向上擺動，該電子式振動感測 低電壓，：二該輪出電遂V1，大於可偵測之最 部向下擺動時，產生了 =:。另外’當使用者的手 sb。換士少^ 口此亦胃產生一振動信號 兩次的㈣’"陶究感測式腕科步11結構能精確偵測到 人的振動，不會遺漏任何信號。 在實際之應用時，該第一兩 二電子切μ、， 動感測11 3a與第 器^^ =器35兩者’可以僅第二電子式振動感測 器3二第二 角度’亦可將該第-電子式振動感測 角度/、弟二㈠式振動感測器％兩者皆設計成具有傾斜 一實係顯示本發明陶究感測式腕錄計步器結構之另 式拓二、、：構件之配置示意圖，第九圖係顯示第三電子 前述實度示意^ c如圖所示’本實施例與 三電^振編、之^在於該基板η之表面係僅配置有一第 十 工Χ感測斋3c和一加速度感測器4，該第三雷子 二辰==3c 亦係 _ 陶究（piez〇eiectric 一二)製 田X明陶究感測式腕錄計步器結構水平擺放且靜止 13 200825380 不動時’該第三電子式振動感 線！方向成-肖度㈣。的方向延伸準 與地心引力方向G成-垂直角度。 ▲準線I係 走時’該第三電子式振動感測器 曰…丰”、，占9為基準而擺動，並產生 擺動之Ϊ大幅度係介於該水平基準線!上下各二:其
^ 施例中僅設置—第三電子式振動感測器义，因此 =本發明m収腕錶計步器結構對使用者運動強 ^之感測的錄度，不論❹者时部向上軸或向下擺 動，不論其擺動之力量大或小，該第—+ /弟二电子式振動感測器 二“破地㈣動’且因該第三電子式振動感測器& :較大之擺動空間，而能輕易地產生—大於可偵測之最低 電遂的輸出電遷’使控制電路均可偵測到一步數信號，不 會遺漏任何信號。 ^ 胃本电明陶L式腕錶計步器結構水平擺放且 月f止不動時，該第三電子式振動感測器&亦可沿著與該水 平基準線I方向成-角度㈣。〜35。的方向延伸，或里他 適當之角度的方向延伸。該水平基準線z係與地心引力方 向G成一垂直角度。 藉由上述之本發明實施例可知，本發明確提供一種實 用之陶究感測式腕錶計步器結構，本發明極具產業上之利 用、價值。惟以上之實施例說明，僅為本發明之較佳實施例 祝明’凡習於此項技術者當可依據本發明之上述實施例說 明而作其它種種之改良及變化。然而這些依據本發明實施 14 200825380 精神及 ::::=及變化’當仍屬於本發明， 【圖式簡單說明】 σ十步裔結構之立體 第一圖係顯示本發明陶瓷感測式腕錶 圖； 第二圖=示該陶_測式腕錶計步器結構之頂視平面 第三圖：顯示該陶究感測式腕錶計步器結構之底視平面 構内部構件 第四圖係顯示本發明陶感測式腕錶計步器結 之配置示意圖； 第五圖發明陶:糊式靖步器結構之控制電 第六圖_示當第二電子式振動感測器係以水平 時’使用者之行進步數與振動感帝_ 一係、之波形示意H 關 第七圖係顯示备筮—帝 :弟-电子式振動感測器係以—斜角方向排 二吏用者行進步數與振動感測器之輪出 ^ 係之波形示意圖； ^ 本發明H感測式腕錶計步器結構之另一與 # 施例内部構件之配置示意圖； 弟九圖係顯示第三電子式振動感測器之擺動角度示意圖。 200825380
【主要元件符號說明】 100 陶瓷感測式腕錶計步器 1 腕表殼體 10a 頂面 10b 底面 11a 、 11b 腕帶 12a、12b、12c、12d 導電接觸區 13 基板 2 顯示單元 3 電子式振動感測器 3a 第一電子式振動感測器 3b 弟一電子式振動感測器 3c 弟二電子式振動感測器 30 振動信號感測迴路 31a、31b 放大濾波電路 32a、32b 信號整形電路 4 加速度感測器 40 加速度信號感測迴路 41 放大濾波電路 42 信號整形電路 5 脈搏信號感測電路 50 脈搏信號感測迴路 51 放大濾、波電路 52 信號整形電路 16 200825380 6 微控器 71 步數信號記憶體 72 加速度信號記憶 73 脈搏信號記憶體 8 操作按鍵組 81 開關鍵 82 模式選擇鍵 83 清除鍵 9 基準點 G 地心引力方向 I 水平基準線 θ 角度 s ^ sa 步數信號 sb、sla、sib 振動信號 s2 加速度信號 s3 人體脈搏信號 VI、VI’、V2、 V2’輸出電壓 VO 最低電壓 17