專利名稱：一種無線壓電計步鞋的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種計步鞋，具體是一種使用壓電薄膜感應踩步信號，通過信號
放大電路以及無線發(fā)射裝置發(fā)射信號，在接收端顯示步數的裝置。
技術背景目前計步器的感應踩步方式有多種，他們主要的計步方式有機械振動計步方式 以及金屬觸片接觸計數方式。 機械振動計步方式要設計可靠的機械部件，其結構比較復雜，因此可靠性不高，當 使用者彎腰或屈身時機械感應裝置會誤認使用者在行走狀態(tài)，因此容易誤報。為了提高其 可靠性往往要使用昂貴的部件以及更多的機械部件，造成其價格比較昂貴，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械振動方式體積大，較重以及價格比較昂貴的問 題，但金屬觸片易受腳內濕氣的影響，金屬銹蝕后造成靈敏度的下降。且金屬觸片厚度較 大，同時，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步鞋都只能一次性使用，在鞋體損毀時計步裝置只能作 廢，不能重新利用。

發(fā)明內容本實用新型的目的是設計一種廉價、可重復使用，且不會給使用者造成不適感的 無線壓電計步鞋。 為達上述目的，本實用新型針對已經有的計步鞋的不足，采用了壓電感應模塊采 集踩步產生的壓力信號，并將壓力信號轉化成電信號通過無線發(fā)射器進行無線發(fā)射，然后 通過一個無線接收的步數顯示模塊將信號轉化為跨步的數量進行累計在液精顯示屏上閱 讀。 本實用新型包括鞋體和步數顯示模塊，鞋體包括鞋底和鞋幫，其結構要點是鞋底 的內表面固結壓電感應模塊，鞋幫的外表面固結信號處理及發(fā)射模塊，壓電感應模塊與信 號處理及發(fā)射模塊之間通過軟導線連接；能接收信號處理及發(fā)射模塊發(fā)射的電信號并轉化 為行走步數的步數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； 所述的步數顯示模塊上設有計數顯示器，步數顯示模塊開關，步數顯示模塊清零 開關和步數顯示模塊電源指示燈。 步數顯示模塊可以利用市場上的現有計數器進行改裝。 本實用新型的優(yōu)點和效果是 1.由于本實用新型鞋底裝了壓電感應模塊，其信號采集用壓電感應方式，因此降低了誤報警的幾率，成本低，并不受鞋內環(huán)境影響。 2.由于壓電感應模塊由壓電薄膜和絕緣膜組成，所有的薄膜質輕且超薄，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為電信號，故而后續(xù)處理 單元結構簡單。 3.由于感應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 體和步數顯示模塊分離，方便使用者觀看踩步數量，具有使用方便的效果。 4.本實用新型和現有技術相比，具有結構簡單，尺寸小(體積小)，且不會受到鞋 內環(huán)境干擾，重復使用性強，造價低等特點。

圖1為本實用新型的結構示意圖 圖2為本實用新型的壓電感應模塊結構示意圖 圖3為本實用新型的步數顯示模塊結構示意圖 圖4為本實用新型的步數顯示模塊電路圖 圖5為本實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_壓電感應模塊；4_軟導線；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；7_步數顯示模塊；8_計數顯示器； 9-步數顯示模塊開關；10-步數顯示模塊清零開關；ll-步數顯示模塊電源指示燈；12-第 一級運算放大器反饋電阻；13-第一級運算放大器正電源限流電阻；14-第一級運算放大器 反饋電容；15-第一級運算放大器正電源3V穩(wěn)壓二極管；16-第二級運算放大器反饋電阻； 17-第一級運算放大器與第二級運算放大器串接電阻；18-無線發(fā)射器；19-第一級運算放 大器；20-第一級運算放大器負電源3V穩(wěn)壓二極管；21-第一級運算放大器負電源限流電 阻；22-第二級運算放大器；23-第一級運算放大器調零電位器串接電阻；24-第一級運算
放大器調零電位器；25-第二級運算放大器調零電位器串接電阻；26-第二級運算放大器調 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電阻；31-信號處理及 發(fā)射模塊負電源電阻；32-信號處理及發(fā)射模塊正電源電阻；33-無線接收器；34-步數顯 示模塊電源指示燈保護電阻；35-步數顯示模塊電源；36-絕緣薄膜；37-壓電薄膜。
具體實施方式i青參閱圖1、2、3、4、5。 壓電感應模塊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 電膠將其正反兩面分別與兩根軟導線4粘接(軟導線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模塊3。本實施例中壓電薄膜37采用芬蘭Emf it公司 生產的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 模塊3用502膠水或縫紉固定在鞋底的內表面。壓電感應模塊3通過軟導線4與信號處理 及發(fā)射模塊1的第一級運算放大器19輸入端相連，軟導線4使用縫接線縫合在鞋體2的內表面。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。連接壓電感應模塊3和信號接收及發(fā)射模塊1 用的軟導線4可縫接于鞋幫內部，軟導線4的一端接壓電感應模塊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。當鞋體損毀時，壓電感應模塊3、軟導線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，因此本實用新型可以重復利用。 如圖5所示，壓電感應模塊3輸出端與信號處理及發(fā)射模塊1中的第一級運算放 大器19的負輸入端連接，通過并接第一級運算放大器反饋電阻12及并接第一級運算放大 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算放大 器與第二級運算放大器串接電阻17接入第二級運算放大器22的輸入端，該信號通過第一 級運算放大器與第二級運算放大器串接電阻17及并接的第二級運算放大器反饋電阻16的 共同作用將信號電壓強度放大300倍，第二級運算放大器22的輸出信號接無線發(fā)射器18 的電源端，當壓電感應模塊3的作用力大于等于25kg時，第二級運算放大器放22的輸出電 壓達到或超過無線發(fā)射器的工作電壓9V，驅動無線發(fā)射器18發(fā)射無線電信號。當壓力等于 50kg時，第二級運算放大器22輸出最大輸出電壓12V，當壓力大于50kg時，第二級運算放 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。 第一級運算放大器正電源限流電阻13用于對第一級運算放大器19正電源端電流 的限制，第一級運算放大器負電源限流電阻21用于對第一級運算放大器19負電源端電流 的限制，第一級運算放大器調零電位器串接電阻23用于對第一級運算放大器19正輸入端 電流的限制，第二級運算放大器調零電位器串接限流電阻25用于對第二級運算放大器22 正輸入端電流的限制，第一級運算放大器調零電位器24為第一級運算放大器19調零，第二 級運算放大器調零電位器26用于對第二級運算放大器22的調零，第一級運算放大器正電 源3V穩(wěn)壓二極管15為第一級運算放大器19提供正電源，第一級運算放大器負電源3V穩(wěn) 壓二極管20為第一級運算放大器19提供負電源。 信號處理及發(fā)射模塊電源開關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的電源導通情況，即電源導通，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，信號處理及發(fā)射模塊負電源電容28以及信號處理及發(fā)射模塊負電源電阻31為 信號處理及發(fā)射模塊1提供負向電源，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車用防盜報警器電池，串聯 連接。信號處理及發(fā)射模塊電源指示燈5選用綠色LED燈。第一級運算放大器19選用TI 公司生產的0PA354，第二級運算放大器22選用TI公司生產的0PA27。無線發(fā)射器18選用 深圳琛達智科電子有限公司生產的CDT04型。 請參閱圖3，4。步數顯示模塊7由無線接收器33、計數顯示器8、步數顯示模塊開 關9、步數顯示模塊清零開關10和步數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，將信號送入計數顯示器8的輸入端，計數顯示 器8接收到輸入信號后開始自動計數。當使用者需要重新計數時，按步數顯示模塊清零開 關10可以使計數顯示器8復位。 步數顯示模塊開關9控制步數顯示模塊7電源導通情況，步數顯示模塊電源35為 步數顯示模塊7提供電源，步數顯示模塊電源指示燈11指示步數顯示模塊7的電源導通情 況，即步數顯示模塊電源指示燈11亮，步數顯示模塊7電源接通，步數顯示模塊電源指示燈 保護電阻34為步數顯示模塊電源指示燈11提供限流保護。 步數顯示模塊7采用三節(jié)1. 5V電池串接成的4. 5V步數顯示模塊電源35供電。 本實施例中無線接收器33選用深圳琛達智科電子有限公司生產的CDR03A型。計數顯示器 8采用歐姆龍公司生產的計步器KFJ-02，將其內部的機械振子部分拆除，接入CDR03A，步數 顯示模塊電源指示燈11選用綠色LED燈進行改裝而成。 工作原理如下 本實用新型使用時，需同時打開信號處理及發(fā)射模塊1、步數顯示模塊7的開關 鍵，使它們進入工作狀態(tài)，只要使用者腳部踩踏一次，具有機電轉換功能的壓電感應模塊3 便會有無線信號通過信號處理及發(fā)射模塊1射出，在步數顯示模塊7接收到，計數顯示器8 自動加l。只要不清零或關斷電源，計數顯示器8便一直累加。需要重新計步時，可按步數 顯示模塊清零開關10，計數顯示器8便重新開始工作。在不需要計步時，可按步數顯示模塊 開關9，計數器便停止工作。
權利要求一種無線壓電計步鞋，包括鞋體(2)和步數顯示模塊(7)，鞋體(2)由鞋底和鞋幫組成，其特征是鞋底的內表面固結壓電感應模塊(3)，鞋幫(2)的外表面固結信號處理及發(fā)射模塊(1)，壓電感應模塊(3)與信號處理及發(fā)射模塊(1)之間通過軟導線(4)連接；步數顯示模塊(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(6)；所述的步數顯示模塊(7)上設有計數顯示器(8)，步數顯示模塊開關(9)，步數顯示模塊清零開關(10)和步數顯示模塊電源指示燈(11)。
專利摘要一種無線壓電計步鞋，涉及一種計步鞋。包括鞋體(2)和步數顯示模塊(7)，鞋體(2)由鞋底和鞋幫組成，其特征是鞋底的內表面固結壓電感應模塊(3)，鞋幫的外表面固結信號處理及發(fā)射模塊(1)，壓電感應模塊(3)與信號處理及發(fā)射模塊(1)之間通過軟導線(4)連接；步數顯示模塊(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；本實用新型誤報警幾率低，不受鞋內環(huán)境影響，完全不會讓使用者感到不適，結構簡單，使用方便，重復使用性強，造價低等特點?？蓮V泛適用于安裝在田徑鞋、籃球鞋、皮鞋、休閑鞋等上進行步數計算。
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)先權日2009年10月26日
發(fā)明者孟召龍, 張曉青, 徐婷, 李強, 陳安琪 申請人:同濟大學