TWI305831B - - Google Patents

Description

1305831 九、發明說明： 【發明所屬，技術領域】 3本發明係關於一種陶究感測式腕錶計步器結構，特別 ^於一種可偵測運動者運動信號之腕錶型運動信號感測 裝置。 【先前技術】 ^於現紅„社㈣忙仙及人㈣於適當運動之 /運二使得各項運動器材應運而生。而在運動之同 二Γ=綱掌握運動量及瞭解運動者本身之身 ^大况，故亦有各種不同型態之人體信號感應器被研發出 在各類型運動信號感應器中， 佩掛方便、操作簡易、可㈣：心？參_)由於 已被廣泛地使用。在不同的計Γϋτ，步數’故目前 在使用者鞋子上、佩掛於使用者腰際= 二態。除了計步器可作為運動信號感測裝置之 、亲产2 常被用來作為使用者於進行運動時加 t又感測之用，以供使用者進—步 跳脈搏信號感測器亦常用來感測出使用者在:行運!二 心跳脈搏數’以使使用者掌握其本身之人體狀況。 【發明内容】 本發明所欲解決之技術問題： 1305831 在目前習用之計步器產品中，Α 振動感心件械式之 =::::一㈣會有 傳統的=元步及靈敏度小，些 成= 料關不接觸的方式計數步數，惟其製造 π亡遺磁黃式開關容易受到附近磁場之影響。 在先剷專利技術中，可 動感測單元之設計，例如美國;^有；^4不46同„的機械式振 數，在種可絲感難用者走路或跑步之步 2在其计步結構中，使用了擺鐘、彈性元件、齒輪所植 來St結構，以使使用者走路或跑步時，能由-計數哭 宰;二=值°又例如美國發明專利第4,56G，861號專利 計步結構錘及彈性元件等構件所組成之 κ 出使用者在運動時之計步值。又例如美 叫明專利第5川，444號專利案中，其揭露了 、 性元件、磁菁開關等構件所组成之計步結構，= 里測出使用者在運動時之計步值。 傳Γί術除了具有結構複雜、成本高、產生動作 二敏二:式之構件在使用曰久之後，經常會有機 交、元件疲乏等缺失。因此，實有必要針對這 些機械式之運動信號感測器進一步予以改良。 本么月之主要目的即是提供—種陶变感測式腕 1305831 錶計步器結構，其採用可 號感測器來感測運動者之㈣=子^之:子式運動信 動信號感測器之缺失。 M克服傳統機械式運 本發明之另一目的θ w 之振動信號、加速供；種可偵測使用者於運動時 使使用者m性 心跳脈搏信號之感測裂置，以

, 、，忐準確掌握運動量及瞭解運動者H 之身體狀況。 咬勒考本身 本發明之再―目的是提供 結構，皇酡罟古—如兩 裡j瓦级刺式腕錶计步器 '、置有一個-电子式振動感測器。該第一 動感測器係沿著與地心引 “子式振 -1力方向成斜角之方向延伸，而第 動感測器係沿著與X轴方向成斜角方向延伸 ::，構’即使使用者行走及動作輕緩 知錶計步器結構亦能精確偵測到行走的步數。“式 本發明解決問題之技術手段： ^發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段 n體中設置有—對電子式振動感測器 式振動感測器成垂直排列，第— 1ud 與地心引力方感測器係沿著 動時之L 向延伸，用以感測出使用者於運 振動信號，該振動信號可經一振動信號感測迴路之 後^至㈣電路之微控器’經該微控器接收及處理之 ’取後將該振動信號之數值顯示於顯 式振動感測器亦可為一加速度感測哭 。亥甩子 於運動時之加速产"°° ^則出使用者 V又彳口5虎。此外，一對導電接觸區可配置在 1305831 該腕表殼體之頂面，並至少有一個導電接觸區配置在腕表 殼體底面，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： 由於本發明在陶瓷感測式腕錶計步器結搆中配置了 — 對以預定角度排列之電子式振動感測器，故當使用者佩戴 本么月之P句究感測式腕錶計步器結才舞時，、經由該腕表型運 動感測裝置可靈敏地感測出使用者於運動時之輕微振動信 唬’以提供使用者在進行運動時之數值參考。而在使用本 =之陶£感測式運動信號感測時，可以有效克服傳統機 成^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、S件疲^等缺 士。該陶變感測式振動感測器亦可改為加速度信號感測 -，以用來偵測運動者在運動時之加速度信號。 於、本發明除了可將接收到之心跳;;號'振動信 、:上〜度化號之數值顯示於顯示單元之外，亦可將該 心跳信號、振動信號、及加速度 、 θ \ t没1°唬5己錄於記憶體中，以 作運動1之分析及記錄。 本發明所採用的具體技術，將藉 呈圖式作進—步之說明。 下之補及附 【實施方式】 首先參閱第一圖所示，其係顯 錶計步器結構之立體圖，第二月^瓦感測式腕 、”，、貝不遺陶免感測式腕錶 1305831 計步器結構之頂視平面圖，而第三圖係顯示該陶瓷感測式 腕錶計步器結構之底視平面圖。本發明之陶瓷感測式腕錶 计步益結構100係包括有一腕表殼體1 ,該腕表殼體1具 有一頂面10a及底面i〇b，在該腕表殼體丨之兩側端各結 5腕▼ 11 a、11 b ’以供使用者佩戴於腕部。 在忒腕表殼體1之頂面】〇a配置有一顯示單元2。一 對導電接觸區12a、12b g己置在該腕表殼體丨之頂面1〇a 上’並有—對導電接觸區…、12d配置在該腕表殼體！之 底面10b。當使用者將本發明之陶兗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㊣12c、⑶接 用者之皮膚。 …本&明陶£感測式腕錶計步器結構⑽係利用習知之 心電圖（EleCtrocardi〇gram ’ EKG)技術補測心跳。將該陶曼 ^則式腕錶計步器結構配戴在使用者之-隻手上，並以另 一隻的兩根手指分別碰觸按壓在腕表殼體i頂自咖

電接觸區⑵、⑶時，此時配合該腕表殼體i之底面10b 之^接觸區仏、12d，而可使該腕表殼體i内部之電路 檢測出使用者之心跳作轳 .,_ g 路 者之心跳信號。”亚由该顯示單元2顯示出使用 ㈣在树明的另—實施财，該料感測式腕錶計步哭 結構之底面只配置有—個導 y 〇° 區12c可以…/ €接觸£ 12e，而此導電接觸 制：早一個導電點、亦可直接使用以導電材料所 者胸隹丰 ^底面作為該導電接觸區。當使用 /、另一 f手之兩根手指㈣在腕表殼體"貝面1〇a之 !3〇583l =接觸區12a、12b_’亦同樣能偵測使料之心跳信

I 參閲第四圖所示，K车顯千士义 /、係颃不本叙明之陶瓷感測式腕錶 結構100内部構件之配置示意圖。在該腕表殼體i 部配置有—基S 13，並在該基板13之表面配置有一 電子式振動感測器3a、-第二電子式振動感測器3b 及—加速度感測器4。 在』第一及第二電子式振動感測器3a、3b依據運動者 ^動時所產生之振動狀況（例如跑步、走路等動作）’可 產生電子信號。亦即’當運動者配載本發明之感測 日母當跑步或行走—步，則該第—電子式振動感測器 a及弟—電子式振動感測器3b即會偵測到該振動狀況而 =電輸量。此一電壓變化量會送到該陶究感測式腕 1。十步裔結構100基板13上之控制電路中。 該第一電子式振動感測器3a及第二電子式振動感測 -3b.^^t^£(Pie2〇electric Ceramic)t^ 〇 式振動感測器3a係與地心q力方向〇成—角度㈣方向延 伸。而第一 f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—電子式振動感測器％及第二電子 式㈣力感測器3b彼此垂直。較佳地，該第—電子式振動感 U與地心引力方向G之間的角度θ係介於5度至刈 度之間’而第二電子式振動感測器扑與χ軸之角度㊀亦係 介於5度i 3G度之間。有關訊龍之偵測將於後面詳細說 明。 1305831 、該加速度感測器4可為單軸式、雙軸式或三 。 速度感·:可用來_人體在運動時之加速度信號。 第五圖係顯示本發明陶究感測式腕錶計步器結構1〇〇 之控制電路方塊圖，立主I勹杯女 一主要包括有一振動信號感測迴路 —加速度^號感測迴路40、一脈搏信號感測迴路5〇。 當使用者在行走時，該振動㈣感測迴路3G中之第—電子 式振動感測器3a會感測到振動信號sU，而第二電子式 動感測器3b會感測到振動信號仙。該第一電子=振動^ 測器3a之振動信號sla會經由一放大濾波電路作信號 之放大及雜訊之遽波’’然後由—信號整形電路仏作信號 波形之整形，再被送到一微控器"。同樣地，該第二； 子式振動感測器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=路 32b作信號波形之整形，再被送到微控器6中。該微控界6 在接收该振動信號sla、slb之後，會比對兩個振動信號 sla、slb，將較強之振動信號轉換為步數信號，再將^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 大及雜訊之遽波，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6在接收該加逮度 信號之後’可將加速度信號顯示於顯示單元2，亦可將兮 加速度信號記錄於加速度信號記憶體72中。 1305831 、脈搏^號感測迴路5G中之脈搏信號感測電路5經由 …12b 12e、12d所感測到之人體脈搏信號 =汊由-放大遽波電路51作信號之放大及雜訊之減 後由-信號整形電路52作信號 到微控器6巾。咳機和哭6。 正办冉被运 ^ ^ σ 诞抆°。6在接收該脈搏信號之後，可將 氏專號顯示於顯示單元2，亦可將γ p & 搏信號記憶體73中。 了將-雜號記錄於脈 该微控器6連接有—極作姑& 4 鍵組8’可供使用者經由 式_:=4中Γ〇ΓΓ乍按鍵控制本發明之陶莞感測 —㈣募 例如該操作按鍵組8中可包括有 «鍵81、模式選擇鍵82、清除鍵幻。 請參閱第六圖及第七圖。第六 動感測器係以水平方向排列時， 子式振 輸出β關係之波形示意圖；而第七圖顯 式振動感測器係以一斜角方向排列時，使用者行進 :、辰動感測器之輸峨關係之波形示意圖。 制電路壬二„㈣輸出電壓必彡貝切―最低㈣值，控 “才此感應到及偵測到信號。而實 式振動感測器係、依水平方向 n J^子 好。由第六圖可_，去佔。感測的靈敏度不夠 上擺動，，亥兩子 田者在慢跑或行走時，手部向 甩子式振動感 電壓VI大於可偵 ： 輪出電壓V：!，該輸出 號s。铁而一二取—甩变V〇’因此可產生一步數信 、 田使用者的手部向 下擺動的力量會比較小，Γ “凡動日” 一般而言，往 ⑺產生的輸出電壓V2比最低電 12 1305831 =〇〗、’因此’热法產生振動信號。換言之，在兩次振 動的動作中，‘只會偵測到一次振動。 本發明之陶究感測式腕錶計步器結構提供一種改良之 構。在較佳實施例中，該第二電子式振動感測器儿係以 田、X轴，向成角度Θ的方向排列。由第七圖可看到，當使 在k跑或行走時，手部向上擺動，該電子式振動感測 2生一輸出電壓V1，，該輸出電壓V1，大於可偵測之最 3壓’因此可產生一步數信號sa。另外，當使用者的手 …，比最低電壓：:壓二::意的是’該輸 υ大因此亦會產生一振動信號 2吕之’該陶究感測式腕錶計步器結構能精確偵測到 兩人的振動，不會遺漏任何信號。 -:際:應用％ ’该第-電子式振動感測器3a與第 = 兩者，可以僅第二電子式振動感測 ^ 有傾斜角度，亦可將該第》電子式振動或測 。與第二電子式振動感測器⑶兩者皆設計成具有傾斜 一本發明料感測式絲計μ結構之另 式= 配置示意圖，第九圖係顯示第三電子 '振動感測态之擺動角产立 前述實施例相異之處在::二。°圖所示’本實施例與 三電子式振fw 3e、/_13之表面賴配置有一第 — °σ 和―加速度感測器4，該第三電子 :振動感測器3C亦心㈣陶训⑽⑽e Cem：ic)制 成，當本發明㈣感測式腕料步器結構水平擺放且^ 13 1305831 不動時，該第三電子式振動感測器3c係沿著與一水平基準 線1方向成一角度θ=35。的方向延伸。該水平基準線！係 與地心引力方向G成一垂直角度。 田使用者在’&跑或行走時，該第三電子式振動感測器 c曰以-基準點9為基準而擺動，並產生輸出電麼，而並 :動之最大幅度係介於該水平基準線j上下各％: ^此實施例中僅設置—第三電子式振動感㈣&，因此 产=本發切料步器賴對制者運動強 度之感測的靈敏度，不論使 動，不論其擺動之力量大J 擺動或向下擺 ㈣會靈敏地隨之擺動弟動感測器 有較大之擺動空間，而能輕易地：：…振動感測器3C 電屙的輪ώ ^ 產生大於可偵測之最低 會遺漏任=久控制電路均可價測到一步數信號，不 Ρ 明陶相式崎計步器結構水平掙放且 靜止不動時，該第三電子式 構㈣放且 平基準線！方向成-角度亦可沿著與該水 適當之角度的方向延伸。該水平 =伸，或其他 向G成一垂直角度。 、'泉1保與地心引力方 用：本確提供-種實 用價值。惟以上之實施例說明，僅為產:亡之利 說明，凡習於此項技術者當可依據本發曰^ ^貫施例 明而作其它種種之改良及變化。然 =施例說 k二依據本發明實施 1305831 =:=及變化，屬於本發明之發明精神及 【圈式簡單說明】 第—圖係顯示本發明陶究感測式腕錶計步器結構之立 圖； 器結構之頂視平面 第二圖係顯示該陶瓷感測式腕錶計步 圖； 第三圖係顯示該料感測式腕錶計步器結構之底視平面 圖； ㈣蝴式步器結構内部構件 第五圖發明料親祕計步器結構之控制電 第六圖係顯示當筮_ & 田弟一电子式振動感測器係以水 弟七圖係顯示當第二電子式振動感測器係 列時’使用者行進步數與振動感測 = 係之波形示意圖； <輸出电壓關 第八圖係顯示本發明陶究感測式腕 轭例内部構件之配置示意圖； 錶°十步盗結構之另一實 弟九圖係顯示第三電子式振動感測 器之擺動角度示意 圖 15 1305831

:主要元件符號說明】 100 , 陶瓷感測式腕錶計步器結構 1 腕表殼體 10a 頂面 10b 底面 11a、lib 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 第二電子式振動感測器 3c 第三電子式振動感測器 30 振動信號感測迴路 31a、31b 放大滤波電路 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 1305831

6 71 * 72 '： 73 8 81 82 83 9

G

I Θ s ' sa sb、s 1 a、s 1 b s2 s3

VI、VI’、V2、V2, VO 微控器 步數信號記憶體 加速度信號記憶體 脈搏信號記憶體 操作按鍵組 開關鍵 模式選擇鍵 清除鍵 基準點 地心引力方向 水平基準線 角度 步數信號 振動信號 加速度信號 人體脈搏信號 輸出電壓 最低電壓

Claims (1)

1. 申睛專利範圍： 種陶:是感測式 運動時之運動信號，其包J有用以感測-運動者於 -腕表殼體’在該腕表殼 至供使用者佩戴於使用者-隻手之腕;7…腕… 間，在該腕表殼體内部空 仲，用者於運動時’在預設軸向之振動 U 虎亚產生一代表該振動信號之 一振動信號感測迴路，遠 運接方；e亥電子式振動成測哭，用 以接收該電子式振動 爾U 出振動信號；咖"所產生之電子信號’並輸 至少一導電接觸區，苴 > "配置在该腕表殼體之底面，在佩 =瓦感測式腕錶計步輯構時，會接觸使用者之 反Μ ; -對導電接觸區’配置在該腕表殼體之頂面上，當使用 :以另：隻的兩根手指分別碰觸按摩該導電接觸區 #，可檢測出使用者之心跳信號，· ·’’、貝示單元’配置在該腕表殼體上； 一控制電路，包括有-微控器，經由該振動信號感測迴 路接收該電子式振動感測器所產生之電子信號，並將 遠電子信號之數值顯示於顯示單元上。 如申請專利範圍第丨項之料感測式腕錶計步器結構 18 1305831 微栌:拴制電路中包括有—步數信號記憶體，連接& •益，用以記錄额控器所接收到之振動信=接以 3.如申請專利範圍第】項之 其中該腕表殼體之底面配置㈣結構’ 氏面配置有-對導電接觸區。 4.如申請專利範圍第〗項 其中該腕表殼體係以導電；式腕錶計步器結構， 觸區。 W材科製成，且其作為該導電接 5·如申請專利範圍第丨項 其中兮雷式腕錶計步器結構， 第::：式振動感測器包括有-沿著X轴方向延伸之 ::笔子式振動感測器與-沿著Y軸方向延伸之第1 子式振動感測器。 中之第一電 第5項之陶ί感測式腕錶計步器結構’ 度Θ的方向延伸子式振動感測仏與地心弓丨力方向成一角 7. :=:範圍第6項之陶究感測式腕錶計步器結構， /、甲该角度Θ係介於5度至30度之間。 8. ^請專利範圍第5項之料感測式腕錶計步^^構， 該第二電子式振動感測器係沿著與 19 1305831 度㊀的方向延伸 請專利8項之㈣感測式腕 其中該角度θ係介於5度至3〇度之間。 —構， 10:申4專利範圍第5項之陶:£感測式腕錶計步哭 一電子式振動感測器係與地心引力方二角 ’肖延伸’且第二電子式振動感測器係沿著盘χ 軸方向成—角度θ的方向延伸。 者。Χ u:申：專利範圍第1〇項之陶瓷感測式腕錶 士 構，其中該角度Θ係介於5度至3〇度之間。 — 12. —種陶瓷感測式 态、、、°構，用以感測—運動者於 運動時之運動信號，其包括有： 一腕表殼體，在該腕表殼體之兩側端各結合—腕帶，以 一：使用者佩戴於使用者—隻手之腕部；' 、、振動感測為’酉己置在該腕表殼體内部空間，用 以^則出使用者於運動時，在預設軸向之振動信號’ 代表D亥振動信號之電子信號’該電子式振動 2 沿著與—水平基準線方向成-角度的方向延 一’遠水平基準線係與地心引力方向成-垂直角度； 一振動信號感測迴路，連接於該電子式振動感測器，用 以接收該電子式振動感測器所產生之電子信號，並輸 20 1305831 出振動信號； 至區’其配置在該腕表殼體之底面，在佩 皮膚；是感測式腕鎮計步器結構時，會接觸使用者之 對$電接觸區，配置名;兮Ρ本Μ 配置在•表忒體之頂面上，當使用 X的兩根手指分別碰觸按塵 —，二檢測出使用者之心跳信號；^接觸£ 、‘;、Γ、單元，配置在該腕表殼體上； —控制電路，句4古_ 路接㈣兩工、 ，經由該振動信號感測迴 a式振域測輯產生之電子信號，並將 Μ子信號之數值顯示於顯示單元上。 如申凊專利範圍第〗2項之陶卞忒 構，並中兮雷；a 、 瓦感測式腕錶計步器結 角度Θ係為35户。 八十暴率、'泉方向間之 鲁 21