專利名稱：一種無線壓電計(jì)步鞋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種計(jì)步鞋，具體是一種使用壓電薄膜感應(yīng)踩步信號，通過信號
放大電路以及無線發(fā)射裝置發(fā)射信號，在接收端顯示步數(shù)的裝置。
技術(shù)背景目前計(jì)步器的感應(yīng)踩步方式有多種，他們主要的計(jì)步方式有機(jī)械振動計(jì)步方式 以及金屬觸片接觸計(jì)數(shù)方式。 機(jī)械振動計(jì)步方式要設(shè)計(jì)可靠的機(jī)械部件，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此可靠性不高，當(dāng) 使用者彎腰或屈身時(shí)機(jī)械感應(yīng)裝置會誤認(rèn)使用者在行走狀態(tài)，因此容易誤報(bào)。為了提高其 可靠性往往要使用昂貴的部件以及更多的機(jī)械部件，造成其價(jià)格比較昂貴，體積較大，整體 裝置也較重。 金屬觸片接觸方式雖然解決了機(jī)械振動方式體積大，較重以及價(jià)格比較昂貴的問 題，但金屬觸片易受腳內(nèi)濕氣的影響，金屬銹蝕后造成靈敏度的下降。且金屬觸片厚度較 大，同時(shí)，金屬部分比較硬，會使使用者感到不適。 且目前市場上銷售的計(jì)步鞋都只能一次性使用，在鞋體損毀時(shí)計(jì)步裝置只能作 廢，不能重新利用。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種廉價(jià)、可重復(fù)使用，且不會給使用者造成不適感的 無線壓電計(jì)步鞋。 為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型針對已經(jīng)有的計(jì)步鞋的不足，采用了壓電感應(yīng)模塊采 集踩步產(chǎn)生的壓力信號，并將壓力信號轉(zhuǎn)化成電信號通過無線發(fā)射器進(jìn)行無線發(fā)射，然后 通過一個(gè)無線接收的步數(shù)顯示模塊將信號轉(zhuǎn)化為跨步的數(shù)量進(jìn)行累計(jì)在液精顯示屏上閱 讀。 本實(shí)用新型包括鞋體和步數(shù)顯示模塊，鞋體包括鞋底和鞋幫，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是鞋底 的內(nèi)表面固結(jié)壓電感應(yīng)模塊，鞋幫的外表面固結(jié)信號處理及發(fā)射模塊，壓電感應(yīng)模塊與信 號處理及發(fā)射模塊之間通過軟導(dǎo)線連接；能接收信號處理及發(fā)射模塊發(fā)射的電信號并轉(zhuǎn)化 為行走步數(shù)的步數(shù)顯示模塊置于鞋幫上，或腳碗上，或手腕上，或皮帶上，或褲袋里，或衣袋 里； 所述的信號處理及發(fā)射模塊上設(shè)有信號處理及發(fā)射模塊電源指示燈和信號處理 及發(fā)射模塊電源開關(guān)； 所述的步數(shù)顯示模塊上設(shè)有計(jì)數(shù)顯示器，步數(shù)顯示模塊開關(guān)，步數(shù)顯示模塊清零 開關(guān)和步數(shù)顯示模塊電源指示燈。 步數(shù)顯示模塊可以利用市場上的現(xiàn)有計(jì)數(shù)器進(jìn)行改裝。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果是 1.由于本實(shí)用新型鞋底裝了壓電感應(yīng)模塊，其信號采集用壓電感應(yīng)方式，因此降低了誤報(bào)警的幾率，成本低，并不受鞋內(nèi)環(huán)境影響。 2.由于壓電感應(yīng)模塊由壓電薄膜和絕緣膜組成，所有的薄膜質(zhì)輕且超薄，可以隨 意彎曲，完全不會讓使用者感到不適，并且可直接將壓力信號感應(yīng)為電信號，故而后續(xù)處理 單元結(jié)構(gòu)簡單。 3.由于感應(yīng)所得信號采用無線方式傳輸，既可以全部集中在鞋體上，也可以將鞋 體和步數(shù)顯示模塊分離，方便使用者觀看踩步數(shù)量，具有使用方便的效果。 4.本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小(體積小)，且不會受到鞋 內(nèi)環(huán)境干擾，重復(fù)使用性強(qiáng)，造價(jià)低等特點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為本實(shí)用新型的壓電感應(yīng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖 圖3為本實(shí)用新型的步數(shù)顯示模塊結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為本實(shí)用新型的步數(shù)顯示模塊電路圖 圖5為本實(shí)用新型的信號處理及發(fā)射模塊電路圖 圖中部件說明 1-信號處理及發(fā)射模塊；2_鞋體；3_壓電感應(yīng)模塊；4_軟導(dǎo)線；5_信號處理及發(fā) 射模塊電源指示燈；6_信號處理及發(fā)射模塊電源開關(guān)；7_步數(shù)顯示模塊；8_計(jì)數(shù)顯示器； 9-步數(shù)顯示模塊開關(guān)；10-步數(shù)顯示模塊清零開關(guān)；ll-步數(shù)顯示模塊電源指示燈；12-第 一級運(yùn)算放大器反饋電阻；13-第一級運(yùn)算放大器正電源限流電阻；14-第一級運(yùn)算放大器 反饋電容；15-第一級運(yùn)算放大器正電源3V穩(wěn)壓二極管；16-第二級運(yùn)算放大器反饋電阻； 17-第一級運(yùn)算放大器與第二級運(yùn)算放大器串接電阻；18-無線發(fā)射器；19-第一級運(yùn)算放 大器；20-第一級運(yùn)算放大器負(fù)電源3V穩(wěn)壓二極管；21-第一級運(yùn)算放大器負(fù)電源限流電 阻；22-第二級運(yùn)算放大器；23-第一級運(yùn)算放大器調(diào)零電位器串接電阻；24-第一級運(yùn)算
放大器調(diào)零電位器；25-第二級運(yùn)算放大器調(diào)零電位器串接電阻；26-第二級運(yùn)算放大器調(diào) 零電位器；27-信號處理及發(fā)射模塊電源；28-信號處理及發(fā)射模塊負(fù)電源電容；29-信號 處理及發(fā)射模塊正源電容；30-信號處理及發(fā)射模塊電源指示燈保護(hù)電阻；31-信號處理及 發(fā)射模塊負(fù)電源電阻；32-信號處理及發(fā)射模塊正電源電阻；33-無線接收器；34-步數(shù)顯 示模塊電源指示燈保護(hù)電阻；35-步數(shù)顯示模塊電源；36-絕緣薄膜；37-壓電薄膜。
具體實(shí)施方式i青參閱圖1、2、3、4、5。 壓電感應(yīng)模塊3按照圖2所示，先剪裁得到一塊3X4cm2的壓電薄膜37，用銀粉導(dǎo) 電膠將其正反兩面分別與兩根軟導(dǎo)線4粘接(軟導(dǎo)線4另一端接入信號處理及發(fā)射模塊1 的輸入端)，將壓電薄膜37置于兩片塑料的絕緣薄膜36之間，兩片絕緣薄膜36空白的區(qū)域 使用502粘合劑粘合后制成壓電感應(yīng)模塊3。本實(shí)施例中壓電薄膜37采用芬蘭Emf it公司 生產(chǎn)的Emift Film壓電薄膜。絕緣薄膜36選用用于照片塑封用的塑料薄膜。將壓電感應(yīng) 模塊3用502膠水或縫紉固定在鞋底的內(nèi)表面。壓電感應(yīng)模塊3通過軟導(dǎo)線4與信號處理 及發(fā)射模塊1的第一級運(yùn)算放大器19輸入端相連，軟導(dǎo)線4使用縫接線縫合在鞋體2的內(nèi)表面。縫接線采用軟棉線，不會對使用者造成任何不適，亦方便拆卸所固定的模塊。 將信號處理及發(fā)射模塊1設(shè)置在鞋體2的鞋舌或鞋幫上部，可使用鉚釘或是縫紉 固定，因此，田徑鞋、籃球鞋、皮鞋、休閑鞋等具有鞋幫與鞋舌的鞋都可以使用，且鞋體2在 改裝過程中不會受到破壞。這里的信號處理及發(fā)射模塊1的尺寸較小，可以是40*35*6毫 米，所以放于鞋舌或鞋幫上部不影響使用。連接壓電感應(yīng)模塊3和信號接收及發(fā)射模塊1 用的軟導(dǎo)線4可縫接于鞋幫內(nèi)部，軟導(dǎo)線4的一端接壓電感應(yīng)模塊3輸出端，另一端穿過鞋 幫與信號接收及發(fā)射模塊1的輸入端相連接。當(dāng)鞋體損毀時(shí)，壓電感應(yīng)模塊3、軟導(dǎo)線4及 信號處理及發(fā)射模塊1可拆卸組裝到新的鞋體2上，因此本實(shí)用新型可以重復(fù)利用。 如圖5所示，壓電感應(yīng)模塊3輸出端與信號處理及發(fā)射模塊1中的第一級運(yùn)算放 大器19的負(fù)輸入端連接，通過并接第一級運(yùn)算放大器反饋電阻12及并接第一級運(yùn)算放大 器反饋電容14完成對信號的電荷放大工作，電荷放大后的信號通過串接第一級運(yùn)算放大 器與第二級運(yùn)算放大器串接電阻17接入第二級運(yùn)算放大器22的輸入端，該信號通過第一 級運(yùn)算放大器與第二級運(yùn)算放大器串接電阻17及并接的第二級運(yùn)算放大器反饋電阻16的 共同作用將信號電壓強(qiáng)度放大300倍，第二級運(yùn)算放大器22的輸出信號接無線發(fā)射器18 的電源端，當(dāng)壓電感應(yīng)模塊3的作用力大于等于25kg時(shí)，第二級運(yùn)算放大器放22的輸出電 壓達(dá)到或超過無線發(fā)射器的工作電壓9V，驅(qū)動無線發(fā)射器18發(fā)射無線電信號。當(dāng)壓力等于 50kg時(shí)，第二級運(yùn)算放大器22輸出最大輸出電壓12V，當(dāng)壓力大于50kg時(shí)，第二級運(yùn)算放 大器22放的輸出被鉗定在12V，不會因電壓過大燒毀無線發(fā)射器18。 第一級運(yùn)算放大器正電源限流電阻13用于對第一級運(yùn)算放大器19正電源端電流 的限制，第一級運(yùn)算放大器負(fù)電源限流電阻21用于對第一級運(yùn)算放大器19負(fù)電源端電流 的限制，第一級運(yùn)算放大器調(diào)零電位器串接電阻23用于對第一級運(yùn)算放大器19正輸入端 電流的限制，第二級運(yùn)算放大器調(diào)零電位器串接限流電阻25用于對第二級運(yùn)算放大器22 正輸入端電流的限制，第一級運(yùn)算放大器調(diào)零電位器24為第一級運(yùn)算放大器19調(diào)零，第二 級運(yùn)算放大器調(diào)零電位器26用于對第二級運(yùn)算放大器22的調(diào)零，第一級運(yùn)算放大器正電 源3V穩(wěn)壓二極管15為第一級運(yùn)算放大器19提供正電源，第一級運(yùn)算放大器負(fù)電源3V穩(wěn) 壓二極管20為第一級運(yùn)算放大器19提供負(fù)電源。 信號處理及發(fā)射模塊電源開關(guān)6控制信號處理及發(fā)射模塊1的電源，信號處理及 發(fā)射模塊電源指示燈5指示信號處理及發(fā)射模塊1的電源導(dǎo)通情況，即電源導(dǎo)通，信號處理 及發(fā)射模塊電源指示燈5亮，信號處理及發(fā)射模塊電源27為信號處理及發(fā)射模塊1提供電 源，信號處理及發(fā)射模塊電源指示燈保護(hù)電阻30為信號處理及發(fā)射模塊電源指示燈5提供 限流保護(hù)，信號處理及發(fā)射模塊負(fù)電源電容28以及信號處理及發(fā)射模塊負(fù)電源電阻31為 信號處理及發(fā)射模塊1提供負(fù)向電源，信號處理及發(fā)射模塊正電源電容29及信號處理及發(fā) 射模塊正電源電阻32為信號處理及發(fā)射模塊1提供正向電源。 本實(shí)施例中信號處理及發(fā)射模塊電源27選用2節(jié)12V車用防盜報(bào)警器電池，串聯(lián) 連接。信號處理及發(fā)射模塊電源指示燈5選用綠色LED燈。第一級運(yùn)算放大器19選用TI 公司生產(chǎn)的0PA354，第二級運(yùn)算放大器22選用TI公司生產(chǎn)的0PA27。無線發(fā)射器18選用 深圳琛達(dá)智科電子有限公司生產(chǎn)的CDT04型。 請參閱圖3，4。步數(shù)顯示模塊7由無線接收器33、計(jì)數(shù)顯示器8、步數(shù)顯示模塊開 關(guān)9、步數(shù)顯示模塊清零開關(guān)10和步數(shù)顯示模塊電源指示燈11組成。無線接收器33接收到由圖5中的無線發(fā)射器18發(fā)出的信號后，將信號送入計(jì)數(shù)顯示器8的輸入端，計(jì)數(shù)顯示 器8接收到輸入信號后開始自動計(jì)數(shù)。當(dāng)使用者需要重新計(jì)數(shù)時(shí)，按步數(shù)顯示模塊清零開 關(guān)10可以使計(jì)數(shù)顯示器8復(fù)位。 步數(shù)顯示模塊開關(guān)9控制步數(shù)顯示模塊7電源導(dǎo)通情況，步數(shù)顯示模塊電源35為 步數(shù)顯示模塊7提供電源，步數(shù)顯示模塊電源指示燈11指示步數(shù)顯示模塊7的電源導(dǎo)通情 況，即步數(shù)顯示模塊電源指示燈11亮，步數(shù)顯示模塊7電源接通，步數(shù)顯示模塊電源指示燈 保護(hù)電阻34為步數(shù)顯示模塊電源指示燈11提供限流保護(hù)。 步數(shù)顯示模塊7采用三節(jié)1. 5V電池串接成的4. 5V步數(shù)顯示模塊電源35供電。 本實(shí)施例中無線接收器33選用深圳琛達(dá)智科電子有限公司生產(chǎn)的CDR03A型。計(jì)數(shù)顯示器 8采用歐姆龍公司生產(chǎn)的計(jì)步器KFJ-02，將其內(nèi)部的機(jī)械振子部分拆除，接入CDR03A，步數(shù) 顯示模塊電源指示燈11選用綠色LED燈進(jìn)行改裝而成。 工作原理如下 本實(shí)用新型使用時(shí)，需同時(shí)打開信號處理及發(fā)射模塊1、步數(shù)顯示模塊7的開關(guān) 鍵，使它們進(jìn)入工作狀態(tài)，只要使用者腳部踩踏一次，具有機(jī)電轉(zhuǎn)換功能的壓電感應(yīng)模塊3 便會有無線信號通過信號處理及發(fā)射模塊1射出，在步數(shù)顯示模塊7接收到，計(jì)數(shù)顯示器8 自動加l。只要不清零或關(guān)斷電源，計(jì)數(shù)顯示器8便一直累加。需要重新計(jì)步時(shí)，可按步數(shù) 顯示模塊清零開關(guān)10，計(jì)數(shù)顯示器8便重新開始工作。在不需要計(jì)步時(shí)，可按步數(shù)顯示模塊 開關(guān)9，計(jì)數(shù)器便停止工作。
權(quán)利要求一種無線壓電計(jì)步鞋，包括鞋體(2)和步數(shù)顯示模塊(7)，鞋體(2)由鞋底和鞋幫組成，其特征是鞋底的內(nèi)表面固結(jié)壓電感應(yīng)模塊(3)，鞋幫(2)的外表面固結(jié)信號處理及發(fā)射模塊(1)，壓電感應(yīng)模塊(3)與信號處理及發(fā)射模塊(1)之間通過軟導(dǎo)線(4)連接；步數(shù)顯示模塊(7)置于鞋幫上，或腳碗上，或手腕上，或皮帶上，或褲袋里，或衣袋里；所述的信號處理及發(fā)射模塊(1)上設(shè)有信號處理及發(fā)射模塊電源指示燈(5)和信號處理及發(fā)射模塊電源開關(guān)(6)；所述的步數(shù)顯示模塊(7)上設(shè)有計(jì)數(shù)顯示器(8)，步數(shù)顯示模塊開關(guān)(9)，步數(shù)顯示模塊清零開關(guān)(10)和步數(shù)顯示模塊電源指示燈(11)。
專利摘要一種無線壓電計(jì)步鞋，涉及一種計(jì)步鞋。包括鞋體(2)和步數(shù)顯示模塊(7)，鞋體(2)由鞋底和鞋幫組成，其特征是鞋底的內(nèi)表面固結(jié)壓電感應(yīng)模塊(3)，鞋幫的外表面固結(jié)信號處理及發(fā)射模塊(1)，壓電感應(yīng)模塊(3)與信號處理及發(fā)射模塊(1)之間通過軟導(dǎo)線(4)連接；步數(shù)顯示模塊(7)置于鞋幫上，或腳碗上，或手腕上，或皮帶上，或褲袋里，或衣袋里；本實(shí)用新型誤報(bào)警幾率低，不受鞋內(nèi)環(huán)境影響，完全不會讓使用者感到不適，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，重復(fù)使用性強(qiáng)，造價(jià)低等特點(diǎn)。可廣泛適用于安裝在田徑鞋、籃球鞋、皮鞋、休閑鞋等上進(jìn)行步數(shù)計(jì)算。
文檔編號A43B3/00GK201523708SQ200920211298
公開日2010年7月14日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者孟召龍, 張曉青, 徐婷, 李強(qiáng), 陳安琪 申請人:同濟(jì)大學(xué)