本發(fā)明涉及一種用于具有至少一個(gè)模塊的鞋子鞋底的系統(tǒng)，該模塊包括至少一個(gè)壓電元件。

背景技術(shù)：

對于許多人，運(yùn)動(dòng)是他們生活的必不可少的一部分。例如，人們跑步以改善他們的健康并以健康的方式生活。隨著智能手機(jī)的出現(xiàn)，在訓(xùn)練期間和訓(xùn)練之后用其檢測個(gè)人的訓(xùn)練表現(xiàn)以改進(jìn)訓(xùn)練、并且甚至用于與朋友分享結(jié)果(例如通過社交網(wǎng)絡(luò))已經(jīng)變得很普遍。

為此目的，已知由各種方法來獲取數(shù)據(jù)，諸如步數(shù)、行進(jìn)距離、節(jié)奏、步速、速度等等。例如，智能手機(jī)提供應(yīng)用程序(apps)，應(yīng)用程序可以用于通過在智能電話中的諸如gps傳感器和/或運(yùn)動(dòng)傳感器的集成傳感器監(jiān)測活動(dòng)。

其他方法涉及放置在人身上或運(yùn)動(dòng)服飾上(例如，鞋子)某處的傳感器?，F(xiàn)有方法涉及放置在鞋子的鞋底中某處以測量至少一些上述參數(shù)中的傳感器。在鍛煉期間或鍛煉之后，測量的參數(shù)可以隨后被傳輸至諸如智能手機(jī)的監(jiān)測裝置。

大部分上述傳感器包括電池以能夠測量所需的數(shù)據(jù)。因此，有時(shí)電池變空并需要替換新的電池。對于一些傳感器模型，甚至可能有必要替換完整的裝置。很明顯，這些解決方案對環(huán)境造成顯著的負(fù)擔(dān)。因此，業(yè)界已經(jīng)在考慮進(jìn)一步的方法。

其他傳感器的一個(gè)實(shí)例涉及用于在鍛煉期間產(chǎn)生能量的壓電元件，這些能量可以被存儲(chǔ)或用于操作對應(yīng)的傳感器。

例如，美國專利申請公開文本us2013/0028368涉及用于鞋子的計(jì)步器。一個(gè)電動(dòng)勢單元包括壓電元件，當(dāng)使用者將其腳落在地面上時(shí)，該壓電元件產(chǎn)生電流響應(yīng)施加在其上的壓力。電流被提供給外部的計(jì)步器單元以進(jìn)行步數(shù)的計(jì)數(shù)。

由ishida等人發(fā)表在ieee固態(tài)電路期刊2013年1月第48卷第1期的論文“具有壓電能量采集器和2v有機(jī)電路的內(nèi)底計(jì)步器”公開了另一種解決方案，描述了一種鞋內(nèi)底計(jì)步器，其包含壓電能量采集器并且包括偽cmos14比特計(jì)步器，該計(jì)數(shù)器使用采集的電力記錄步數(shù)。在行走期間每次內(nèi)底被腳按壓，壓電能量采集器產(chǎn)生脈沖，該壓電能量采集器為卷曲的聚偏氟乙烯(pvdf)片。也包括在鞋底中的其他pvdf卷可以被用作用于有機(jī)電路的電源。

美國專利申請公開文本us2014/0088917也公開了一種具有能量提取功能的計(jì)步器。為此目的，計(jì)步器裝置檢測并計(jì)數(shù)使用者步數(shù)。該裝置包括換能器，換能器可以為壓電類型的，其配置為產(chǎn)生電換能信號(hào)響應(yīng)用戶跨步。能量收集系統(tǒng)耦合至換能器以產(chǎn)生電源電壓響應(yīng)該電換能信號(hào)。處理單元由電源電壓供電。處理單元進(jìn)一步配置為感測電換能信號(hào)并確定是否出現(xiàn)了使用者步數(shù)并響應(yīng)該確定增加計(jì)步值。

盡管上述方法某種程度上有助于降低對環(huán)境造成的不利影響，從實(shí)用的角度來看它們?nèi)匀痪哂卸喾N弊端。例如，這樣的傳感器制造起來復(fù)雜、相對較大并且在多種可能情況下可能不實(shí)用。例如，當(dāng)不使用鞋子時(shí)，例如在短暫休息期間或在鍛煉之后，可能不能使用傳感器或所獲取的數(shù)據(jù)。

因此本發(fā)明的根本目的在于提供改進(jìn)的壓電傳感器系統(tǒng)以用于監(jiān)測各種參數(shù)，該系統(tǒng)易于生產(chǎn)、小而便于放置在鞋子鞋底內(nèi)部并且其為運(yùn)動(dòng)員提供出眾的使用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

該目的至少部分地由用于具有至少一個(gè)模塊的鞋子鞋底的系統(tǒng)解決，該模塊包括至少一個(gè)壓電元件，該壓電元件適于基于至少一個(gè)壓電元件(本文還被稱為壓電元件)的機(jī)械變形產(chǎn)生電信號(hào)。電信號(hào)適于用作用于得到鞋子鞋底的至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的信號(hào)。系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少第一能量存儲(chǔ)器和第二能量存儲(chǔ)器，該至少第一能量存儲(chǔ)器和第二能量存儲(chǔ)器適于存儲(chǔ)從電信號(hào)獲得的電能量，并且僅在第一能量存儲(chǔ)器達(dá)到第一能量閾值之后加載第二能量存儲(chǔ)器。

使用包括壓電元件的模塊提供了各種優(yōu)勢，例如免去了對外部電源的需要。然而，從零開始建立其自身的能量還意味著為了能夠使用模塊和系統(tǒng)，鞋穿戴者一定量的初始運(yùn)動(dòng)是必要的，以建立操作系統(tǒng)和模塊所需的最小量的能量。原因在于只有當(dāng)足夠能量可用時(shí)，在系統(tǒng)中電信號(hào)可以被處理并且參數(shù)可以被確定(以及例如，本地存儲(chǔ))。通過提供可以被用來快速操作系統(tǒng)或至少為其最重要的部分的第一能量存儲(chǔ)器，可以確保系統(tǒng)的正常功能。第一能量存儲(chǔ)器(例如，電容)的存儲(chǔ)大小可以被保持為盡可能的小以獲得用以運(yùn)行的基本功能(例如，一個(gè)或多個(gè)諸如邏輯ic和/或調(diào)節(jié)器ic的控制元件)。具有較小的電容，電容器中的電壓將更快地上升(u＝q/c)，其中c是電容、q是電荷以及u是電壓。然而，電容不可以太小，因?yàn)楫?dāng)基本控制元件開始工作時(shí)，它們會(huì)耗費(fèi)額外的啟動(dòng)電力/電荷，這會(huì)在電容器中造成電壓下降。在控制邏輯中(例如，在邏輯ic中)隨后可以開始步數(shù)計(jì)數(shù)。另一方面，通過另外提供第二能量存儲(chǔ)器僅當(dāng)?shù)谝荒芰看鎯?chǔ)器達(dá)到第一能量閾值(并保持在該閾值之上)時(shí)被充電，可以使用進(jìn)一步的功能。當(dāng)控制元件(例如，調(diào)節(jié)器ic和邏輯ic)正在運(yùn)行時(shí)，它們將會(huì)耗費(fèi)一定量的電力/電荷。額外的電力/電荷被加載到第二能量存儲(chǔ)器(例如，電容器)。當(dāng)能量存儲(chǔ)在第二能量存儲(chǔ)器中時(shí)(例如，電容器電壓達(dá)到某一水平)，控制元件(例如，邏輯ic)可以允許打開附加的控制元件，諸如用于遠(yuǎn)程傳輸(例如，藍(lán)牙低功耗(btle)、藍(lán)牙、智能藍(lán)牙、irda、近場通信(nfc)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、zigbee、wifi或其他使用合適標(biāo)準(zhǔn)的控制器)的微控制器或控制器。這些元件將汲取一定量的電力/電荷并且其通過另一控制元件(例如，調(diào)節(jié)器ic)從第一電容器饋電。在一個(gè)實(shí)例中，第二電容器通過反饋二極管支持第一電容器，該反饋二極管可以為肖特基型二極管。本文檔中使用的術(shù)語鞋底可以指內(nèi)底或鞋中底。

系統(tǒng)還可以包括第三能量存儲(chǔ)器，其適于存儲(chǔ)從電信號(hào)獲得的電能。

第三能量存儲(chǔ)器的電容量可以大于第一和第二能量存儲(chǔ)器的電容量，使得當(dāng)運(yùn)動(dòng)員不得不暫停片刻時(shí)或甚至在活動(dòng)之后，數(shù)據(jù)可以從系統(tǒng)傳輸至外部和遠(yuǎn)程裝置，諸如智能手機(jī)、智能手表、平板計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)或其他裝置。這是有利的，因?yàn)橥ㄟ^使用第一能量存儲(chǔ)器而不冒險(xiǎn)地同時(shí)將能量用于其他不必要的方面，諸如向遠(yuǎn)程裝置的數(shù)據(jù)傳輸、led的操作等，可以確保降低使模塊準(zhǔn)備好所需要的時(shí)間。因此能更好地具有獨(dú)立的可控制的存儲(chǔ)器裝置。第三電容器的類型可以為超級(jí)電容、薄膜鋰電池或類似物。在第三能量存儲(chǔ)器中的漏電流應(yīng)該盡可能的小以將電荷保存數(shù)小時(shí)/天。例如，這可以通過對存儲(chǔ)器裝置(例如，電容器)合適的選擇而獲得。例如，與其他電容器相比一些電容器可以具有更低的漏電流。在一個(gè)實(shí)例中，第三能量存儲(chǔ)器還可以在制造過程中在工廠充電。然而，可選地或另外地，它還可以在使用期間充電。在一個(gè)實(shí)例中，僅在第二能量存儲(chǔ)器已經(jīng)達(dá)到閾值電壓之后加載第三能量存儲(chǔ)器。

系統(tǒng)可以被設(shè)置為使得：第一能量存儲(chǔ)器適于為處理得到至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)提供能量，其中第二能量存儲(chǔ)器適于為控制元件和/或射頻功能提供能量，以及其中第三能量存儲(chǔ)器適于為傳輸?shù)玫降倪\(yùn)動(dòng)參數(shù)提供能量。在一個(gè)實(shí)例中，如果使用三個(gè)電容器作為能量存儲(chǔ)器，各個(gè)電容器的電容量可以如下：第一電容器：40～100μf；第二電容器：100～200μf；第三電容器：2-15mf。

當(dāng)鞋子鞋底未在移動(dòng)且壓電元件未變形時(shí)，第三能量存儲(chǔ)器可以適于為傳輸運(yùn)動(dòng)參數(shù)(例如，向遠(yuǎn)程裝置)供應(yīng)能量。作為實(shí)例，所確定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)可以傳輸至遠(yuǎn)程裝置，諸如智能手機(jī)、智能手表、平板計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)或其他合適的裝置。在遠(yuǎn)程裝置處監(jiān)測所獲取的數(shù)據(jù)(例如，在短暫休息期間或在鍛煉之后)可能是有利和方便的。已知的解決方案不提供對數(shù)據(jù)這樣方便的訪問，因?yàn)檠b置僅在使用的同時(shí)產(chǎn)生可用的能量。沒有用于在休息期間或在鍛煉之后的至少一段時(shí)間提供足以將數(shù)據(jù)從模塊傳輸至遠(yuǎn)程裝置的能量的能量存儲(chǔ)器。然而，此概念還可以應(yīng)用于第二能量存儲(chǔ)器。

系統(tǒng)還可以包括控制元件，其中該控制元件適于控制和/或監(jiān)測能量存儲(chǔ)器的能量水平。本文使用的術(shù)語“控制元件”可以指微控制器、邏輯元件、可編程邏輯元件或其他有源ic部件。在一個(gè)實(shí)例中，該系統(tǒng)中的主控制元件具有可編程邏輯?？刂圃哂杏糜诳刂葡到y(tǒng)并且特別是模塊的有利特性。例如，控制元件可以控制系統(tǒng)中尤其是從壓電傳感器到各個(gè)能量存儲(chǔ)器的能量流動(dòng)。它還可以配置為操作射頻(rf)裝置，例如天線。通過諸如天線的rf裝置的數(shù)據(jù)傳輸可以定期地或不定期的發(fā)生。例如，在非周期的傳輸場景中，數(shù)據(jù)僅當(dāng)緩沖器為滿或基于特定的使用者交互(例如，通過按壓按鈕)被傳輸。特定的使用者交互還可以涉及從遠(yuǎn)程裝置接收請求信號(hào)(例如，在鍛煉期間或在鍛煉之后)。如果不必要持續(xù)監(jiān)測所測量的參數(shù)這將是有利的。不同的控制元件可以用于不同的目的，如以下將要更詳細(xì)解釋的。

此外，系統(tǒng)還可以包括至少一個(gè)功率閥，其用于控制到第一和第二能量存儲(chǔ)器的能量流動(dòng)，或者如果存在的話，控制在第一和第三能量存儲(chǔ)器和/或在第二和第三能量存儲(chǔ)器之間的能量流動(dòng)。根據(jù)能量存儲(chǔ)器的數(shù)量，功率閥的數(shù)量可以變化。例如，對于每個(gè)能量存儲(chǔ)器可以有一個(gè)專用功率閥。當(dāng)要使用第一能量存儲(chǔ)器時(shí)以及當(dāng)要使用第二能量存儲(chǔ)器時(shí)，或者更一般地，當(dāng)要使用任意能量存儲(chǔ)器時(shí)，功率閥可以有利地進(jìn)行控制。以此方式，可以獲得對可用資源的改進(jìn)操作和使用。

能量存儲(chǔ)器可以為電容器、超級(jí)電容器、薄膜鋰電池或其他類型的合適的能量存儲(chǔ)器。當(dāng)然，可以使用任意這些類型的各種組合。例如，第一能量存儲(chǔ)器可以為電容器，且第二能量存儲(chǔ)器可以為薄膜鋰電池。以此方式，對應(yīng)類型的能量存儲(chǔ)器的不同特性和優(yōu)勢得以最優(yōu)地利用。作為實(shí)例，第一類型的能量存儲(chǔ)器可以快速充電但無法更長時(shí)間的保持存儲(chǔ)的能量。另一能量存儲(chǔ)器可能需要更長的充電時(shí)間但能夠更長時(shí)間的存儲(chǔ)能量。

系統(tǒng)可以通過僅使用從壓電元件的電信號(hào)獲取的能量進(jìn)行操作。以此方式，系統(tǒng)是自激的并且完全獨(dú)立于外部能量源。這允許提供對該系統(tǒng)的氣密密封構(gòu)造，因?yàn)闊o需提供對任何部件的接入或用于維護(hù)用于充電或其他目的插頭的外部接口。通過密封該系統(tǒng)，其為防水的并且由于不需要開口(比如電池蓋)，機(jī)械構(gòu)造變得不復(fù)雜。這種構(gòu)造的方式還允許鞋底有更簡單的構(gòu)造。應(yīng)當(dāng)注意的是，本文描述的每個(gè)實(shí)施例可以提供為氣密密封構(gòu)造。

壓電元件可以包括至少兩個(gè)壓電板。通過使用一個(gè)以上的壓電元件板，能夠在施加力的同時(shí)建立更多的能量。由于壓電元件所有的板可以變形并由此建立電信號(hào)，如果需要比由使用單個(gè)板壓電元件能夠建立的能量更多的能量，則可以有利地使用兩個(gè)或更多的壓電元件。

此外，系統(tǒng)可以包括用于傳輸從電信號(hào)獲取的數(shù)據(jù)的天線。天線可以集成入模塊，但它也可以設(shè)置在模塊外部。在一個(gè)實(shí)例中，天線可以為柔性的并形成在鞋的內(nèi)底中。通過具有外部天線，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更好的傳輸。

模塊可以進(jìn)一步包括用于處理將要存儲(chǔ)在其中一個(gè)能量存儲(chǔ)器中的電信號(hào)的整流器。來自壓電元件的電流為交流電(ac)，并且整流器將ac電流轉(zhuǎn)換為直流電(dc)以提供給能量存儲(chǔ)器。因此，整流器允許使用電流并且由此允許使用在兩個(gè)方向上由壓電元件的變形產(chǎn)生的電能量。

系統(tǒng)可以包括射頻裝置，其中射頻裝置適于向外部及遠(yuǎn)程裝置和/或從外部及遠(yuǎn)程裝置發(fā)射和/接收數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)例中，可以根據(jù)藍(lán)牙低功耗(btle)標(biāo)準(zhǔn)傳輸數(shù)據(jù)。其他可能的傳輸標(biāo)準(zhǔn)可以包括：zigbee、近場通信(nfc)、藍(lán)牙、智能藍(lán)牙、irda、wifi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)或其他合適的標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)可以包括附加的傳感器以測量鞋子的特定移動(dòng)，例如，用以獲得距離、速度、步速、移動(dòng)時(shí)間的加速度計(jì)、用于獲得定向數(shù)據(jù)的陀螺儀、用以獲得磁場數(shù)據(jù)的磁力計(jì)、用以測量溫度的溫度傳感器、用以獲得鞋底內(nèi)特定點(diǎn)處的壓力的壓力傳感器、用以獲得位置和表現(xiàn)數(shù)據(jù)(速度、步速、距離、時(shí)間)的gps(或galileo、glonass)?？梢允褂脗鞲衅鞯牟煌M合?？梢蕴峁┖线m的控制元件，其控制相應(yīng)傳感器的操作并可以允許選擇性地接通和斷開一些或所有傳感器。例如，可能并不必須頻繁地測量位置或溫度。由此，為了節(jié)省能量，相應(yīng)控制元件可以適于控制對應(yīng)的傳感器的操作。

系統(tǒng)可以包括保存所有測量和檢測的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。所使用的存儲(chǔ)器包括ram、rom、閃存以及本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他類型的存儲(chǔ)器。

系統(tǒng)可以包括電池，該電池與壓電元件一起使用，并且如果所建立的能量不足以檢測表現(xiàn)數(shù)據(jù)或傳輸這些數(shù)據(jù)，其還可以用來作為退回位置。

至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)可以涉及以下中的一個(gè)或多個(gè)步數(shù)、節(jié)奏、加速度、速度、步速、時(shí)間、距離或事件檢測(區(qū)分行走、慢跑、跑步、靜止站立)。電信號(hào)可以進(jìn)一步用于確定使用鞋子的持續(xù)時(shí)間。這可以通過內(nèi)置計(jì)時(shí)器獲得，該計(jì)時(shí)器每當(dāng)檢測到運(yùn)動(dòng)時(shí)被激活。在另一個(gè)實(shí)例中，至少一個(gè)壓電元件(或加速度計(jì)/陀螺儀/磁力計(jì))的激活時(shí)間可以被累積以確定使用鞋子的持續(xù)時(shí)間。通過使用僅基于采集能量的獨(dú)立系統(tǒng)，使得活動(dòng)相關(guān)參數(shù)的確定更為容易。

模塊可以包括至少一個(gè)用于保護(hù)模塊的支撐環(huán)。支撐環(huán)可以限制蓋的移動(dòng)以保護(hù)部件。特別地，支撐環(huán)可以防止壓電元件板的過度彎曲。

模塊可以包括至少一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)壓電元件的壓力棒。提供這樣的壓力棒(或短“棒”)可以在使用鞋子時(shí)有助于彎曲壓電元件板。當(dāng)然，棒可以具有不同的形狀，諸如縱向形狀、十字形狀、圓周形狀和其他類型的形狀。還可以設(shè)想具有一個(gè)以上的棒，例如，一個(gè)在模塊的頂部且一個(gè)在模塊的底部以改善彎曲度。在模塊頂部和底部的棒的形狀可以是不同的。棒材料可以由不同的塑料、橡膠或其他合適材料制成。也可以完全不具有棒并且使用壓電材料作為驅(qū)動(dòng)器。

模塊可以包括至少一個(gè)用于輸送電信號(hào)的黃銅蓋。黃銅蓋可以用作不同功能。一方面它們可以在壓電元件和模塊的其他部件之間提供電連接。這些其他部件可以為電子部件或天線。從這個(gè)意義上講，該至少一個(gè)黃銅蓋不僅可以用作保護(hù)裝置而且可以用作導(dǎo)電元件。也可以設(shè)想使用塑料蓋或橡膠蓋。如果蓋的材料為非導(dǎo)電的，可以通過在諸如控制元件、傳感器和壓電元件的各種部件之間直接連接柔性導(dǎo)電材料(例如導(dǎo)線或?qū)щ妿?提供電連接。此外，可以設(shè)想不使用蓋。當(dāng)不使用蓋時(shí)，可以使用導(dǎo)電粘合劑。例如，導(dǎo)電粘合劑可以由3m公司所提供。導(dǎo)電帶可以用于避免傳統(tǒng)接地裝置(螺釘或緊固件)。此外，它們提供增加的柔性。

至少一個(gè)模塊的厚度可以小于5毫米，優(yōu)選地小于3毫米。通過提供具有小于3毫米厚度的模塊，模塊可以容易地集成到常規(guī)內(nèi)底中而不需要對鞋子其他部分進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的重構(gòu)。也有利地具有薄模塊以便不降低鞋子對于穿戴者的舒適性。

模塊可以集成到鞋子的內(nèi)底、中底或外底的腔或凹部內(nèi)。取決于運(yùn)動(dòng)員的需求、鞋子的特性和模塊的數(shù)量中的一個(gè)或多個(gè)，一個(gè)或多個(gè)模塊可以集成在鞋子或鞋子鞋底的不同部分內(nèi)。例如，可以在內(nèi)底中設(shè)置第一模塊，而可以在外底或中底中設(shè)置第二模塊。

模塊可以放置在鞋子的鞋底內(nèi)(例如，內(nèi)底或中底)，以使得在踏在地面上時(shí)它們接觸最大的力。模塊可以布置在鞋底的后跟區(qū)域和/或前掌區(qū)域中。在鞋子和鞋子的鞋底使用期間，對應(yīng)地，有些區(qū)域比鞋子或鞋子鞋底的其他部分承受更多壓力。例如，在后跟區(qū)域中的壓力基本上高于在中足部分中的壓力。而且，在前掌區(qū)域中的壓力可能高于在中足區(qū)域中的壓力。哪個(gè)區(qū)域承受最高的壓力還可以取決于特定活動(dòng)，例如，穿戴者是否正在跑步或打籃球可以造成差異。因此，通過在鞋子鞋底中放置模塊并考慮這些方面，可以獲得改進(jìn)的能量效率。

模塊可以放置在鞋子的鞋中底內(nèi)，以使得在踏在地面上時(shí)它們接觸最大的力。模塊可以布置在中底的后跟區(qū)域和/或前掌區(qū)域中。在鞋子和鞋子的中底使用期間，對應(yīng)地，有些區(qū)域比鞋子或鞋子中底的其他部分承受更多壓力。例如，在后跟區(qū)域中的壓力基本上高于在中足部分中的壓力。而且，在前掌區(qū)域中的壓力可以高于在中足區(qū)域中的壓力。哪個(gè)區(qū)域承受最高的壓力還可以取決于特定活動(dòng)，例如，穿戴者是否正在跑步或打籃球可以造成差異。因此，通過在鞋子中底中放置模塊并考慮這些方面，可以獲得改進(jìn)的能量效率。

附圖說明

本發(fā)明的可行實(shí)施例在以下的詳細(xì)描述中參考以下附圖進(jìn)一步進(jìn)行描述：

圖1：根據(jù)一個(gè)實(shí)例的包括能量采集按鈕和電子器件的內(nèi)底的示意圖；

圖2：根據(jù)一個(gè)實(shí)例的鞋墊的俯視圖；

圖3：根據(jù)一個(gè)實(shí)例的能量采集按鈕的示意側(cè)視圖；

圖4：根據(jù)一個(gè)實(shí)例的能量采集按鈕的示意圖；

圖5a-5g：根據(jù)一個(gè)實(shí)例的能量采集按鈕及其操作的示意圖；

圖6：根據(jù)一個(gè)實(shí)例的能量采集按鈕的側(cè)視圖；

圖7：根據(jù)一個(gè)實(shí)例的能量采集按鈕的概念框圖；

圖8：根據(jù)一個(gè)實(shí)例的內(nèi)底和能量采集按鈕的示意圖；

圖9：根據(jù)一個(gè)實(shí)例的包括各種傳感器的能量采集按鈕的概念框圖；

圖10：根據(jù)一個(gè)實(shí)例的包括能量采集按鈕和若干壓力傳感器的內(nèi)底的視圖；

圖11：根據(jù)一個(gè)實(shí)例的包括能量采集按鈕和若干壓力傳感器以及附加傳感器的內(nèi)底的視圖；以及

圖12：根據(jù)一個(gè)實(shí)例的能量采集按鈕的示意圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將關(guān)于附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。盡管以下實(shí)例中的一些針對于“能量采集按鈕”進(jìn)行描述，應(yīng)當(dāng)注意到這僅僅是模塊的示例性類型。本發(fā)明還可以以其他方式實(shí)施，例如，其中模塊被提供為另一種類型的“能量采集”模塊。因此，應(yīng)當(dāng)理解，所作出的對“能量采集按鈕”的任何參考將不被理解為限于特定的按鈕形狀。

圖1示出了用于鞋子的示例性內(nèi)底的側(cè)視圖，該內(nèi)底包括下部部件100和上部部件110。在下部部件100和上部部件110之間有三個(gè)能量采集按鈕，其包括在其中布置的壓電元件120、130、140。此外，在這個(gè)實(shí)例中，三個(gè)壓電元件120、130、140由兩個(gè)電子部件150、160控制。例如，電子部件150可以控制壓電元件120，而電子部件160可以控制壓電元件130、140。以下將對包括壓電元件和電子部件的示例性能量采集按鈕進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖2是用于鞋子的內(nèi)底的俯視圖，其中內(nèi)底包括若干能量采集按鈕，能量采集按鈕包括壓電元件和電子部件。在這個(gè)實(shí)例中，包括壓電元件210的一個(gè)能量采集按鈕被放置在鞋底的后跟區(qū)域中，而包括壓電元件220、230和240的三個(gè)能量采集按鈕被放置在鞋底的前掌區(qū)域中。包括壓電元件250的一個(gè)能量采集按鈕被放置在鞋底的側(cè)面中足區(qū)域中。此外，所示出的包括壓電元件210、220、230、240、250的能量采集按鈕由兩個(gè)電子部件260、270控制。使電子部件比包括壓電元件的能量采集按鈕少是有利的，因?yàn)樗鼫p少了用于操作的電力和鞋底中必要的空間的需求。此外，每次僅使用一部分包括壓電傳感器的能量采集按鈕和電子部件是可能的。在一個(gè)實(shí)例中，僅使用在后跟中的包括壓電傳感器210的能量采集按鈕和電子部件260。在另一個(gè)實(shí)例中，電子部件260和270可以互連。在一個(gè)實(shí)例中，僅僅其中一個(gè)電子部件包括諸如天線的數(shù)據(jù)傳輸裝置。這將在以下進(jìn)行更詳細(xì)地解釋。

包括壓電傳感器和電子部件的能量采集按鈕可以布置在鞋底中，以使得在將施加在電子部件上的力盡可能保持低的同時(shí)將最大的力施加在壓電元件上。以這種方式，能夠在確保來自壓電元件彎曲的最優(yōu)能量增益的同時(shí)保護(hù)電子裝置。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的示例性能量采集按鈕300的側(cè)視圖。此處，能量采集按鈕300包括支撐環(huán)340和多個(gè)柔性印刷電路板(pcb)310。在兩者之間，壓電元件320可以在當(dāng)力施加在它們上時(shí)變形。在能量采集按鈕300中壓電元件可以具有可控的行程距離330，其由支撐環(huán)340限定。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的另一示例性的能量采集按鈕400(如以上所討論的，術(shù)語“按鈕”將不以限制性方式理解；相反，按鈕可以具有任何合適的形狀)。能量采集按鈕400包括殼體405，該殼體405包括用于放置電子器件410、能量存儲(chǔ)器(例如，電容器、超級(jí)電容器、薄膜鋰電池或其他合適類型的能量存儲(chǔ)器)和天線的區(qū)域。能量采集按鈕400還可以包括防止壓電元件430過度彎曲的盤元件420(例如，圓形或橢圓形)。壓電元件430所放置的區(qū)域可以相對于盤元件420凸起以允許壓電元件430的彎曲。壓電元件430可以與能量采集按鈕400的控制元件和其他元件(諸如，能量存儲(chǔ)器(多個(gè))、傳感器(多個(gè))或天線(多個(gè)))通過柔性電路或?qū)щ娬澈蟿?40相連接。在一個(gè)實(shí)例中，能量采集按鈕400可以通過蓋子打開和閉合以便提供氣密密封部件。

圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例的另一示例性能量采集按鈕500的橫截面圖。在這個(gè)實(shí)例中，能量采集按鈕500包括兩個(gè)蓋505，一個(gè)上蓋和一個(gè)下蓋。蓋505可以用作保護(hù)裝置(例如，以提供堅(jiān)固或防水的構(gòu)造)。如果蓋由導(dǎo)電材料制成，例如，黃銅或具有銅層的柔性印刷電路(fpc))和導(dǎo)電粘合劑，蓋505還可以用作向也可以被包含在能量采集按鈕500內(nèi)的電子部件540輸送電流和/或信號(hào)的導(dǎo)電元件。所示出的能量采集按鈕500包括兩個(gè)在能量采集按鈕500的中心處的壓電板510，兩個(gè)都放置在陶瓷上，其中陶瓷延伸至側(cè)面并連接至支撐環(huán)530。支撐環(huán)530限制蓋505的移動(dòng)并以此方式防止壓電板的過度彎曲。在這個(gè)實(shí)例中，能量采集按鈕500的電子部件540完全設(shè)置在能量采集按鈕500內(nèi)，并且僅僅將連接至外部能量存儲(chǔ)器(例如電池)的連接件550帶至外側(cè)?？蛇x地或附加地，可以設(shè)想將天線帶至能量采集按鈕500的外側(cè)，這可以提供更好的數(shù)據(jù)傳輸特性。然而，取決于特定構(gòu)造，天線還可以完全集成在能量采集按鈕500內(nèi)。此外，能量采集按鈕500的上部和下部部分(蓋)還可以包括一個(gè)或多個(gè)棒520。這些棒520可以從蓋延伸至壓電板410并由此移動(dòng)和擠壓壓電板510。在所示實(shí)例中，具有一個(gè)棒從下側(cè)和一個(gè)棒從上側(cè)延伸至相應(yīng)側(cè)以及上部壓電板。然而，可以設(shè)想使用其他構(gòu)造。例如，棒的形狀可以是不同的，或只使用單個(gè)棒替代兩個(gè)。取決于其特定構(gòu)造還可以使用其他數(shù)量的棒。

圖5b示出了能量采集按鈕500的俯視圖，其中已經(jīng)移除了上蓋以便可以看到為壓電元件和電子部件540提供保護(hù)的支撐環(huán)530。還可以看到上部的棒520，其允許彎曲壓電元件(此圖中未示出)。

以下的圖5c至5g(所有這些圖都是類似圖5a的截面圖)示出了能量采集按鈕500的示例性操作循環(huán)。在圖5c中，壓力施加在能量采集按鈕500上(由箭頭指示)，例如，當(dāng)鞋子穿戴者的腳與地面進(jìn)行接觸時(shí)。壓力通過棒520傳遞到壓電板510上。由于變形，電流555由每個(gè)彎曲的壓電板510生成。此電流還對應(yīng)于壓電元件的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)例中，此信號(hào)可以被解釋為步數(shù)信號(hào)并增加腳計(jì)步器。電流隨后被饋送560(圖5d)到能量采集按鈕500的電子部件中，作為步數(shù)信號(hào)，其可以被傳輸至對應(yīng)的控制元件(例如，微控制器、數(shù)字邏輯或類似的部件)。此后，如關(guān)于圖5e所描述的，當(dāng)壓力被釋放(例如，當(dāng)鞋子從地面提起)時(shí)，由于壓電元件的形變(轉(zhuǎn)換到穩(wěn)定狀態(tài))，另一電流570由壓電元件生成。此進(jìn)一步的電流570還可以被傳輸560到電子部件并被進(jìn)一步處理，如圖5f中所示。最后，所獲得的步數(shù)信號(hào)(其可能已經(jīng)由能量采集按鈕500的微控制器處理)可以被傳輸580至遠(yuǎn)程裝置590(例如，智能手機(jī)、智能手表、平板計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)或任何其他合適的裝置、服務(wù)器、云端)用于顯示和/或進(jìn)一步處理。本發(fā)明允許使用壓電元件的信號(hào)用于傳感器(例如，作為計(jì)步器)以及用于操作能量采集按鈕500的電子部件，包括向遠(yuǎn)程裝置的傳輸。以此技術(shù)，還能夠檢測兩步之間的時(shí)間，這隨后可以用來檢測“空中時(shí)間”(例如，確定跳躍)，或用來檢測步頻(例如，步數(shù)/分鐘)，或用來檢測在移動(dòng)期間的不同事件，意圖基于至少兩步之間的時(shí)間檢測鞋子的穿戴者是否正在行走、跑步、慢跑、疾跑……這可以通過將信號(hào)與查找表作比較而輕易實(shí)現(xiàn)。此事件分類以及步數(shù)，隨后可以保存在存儲(chǔ)器中并且實(shí)時(shí)地或在鍛煉(或鞋底的移動(dòng))之后被傳輸(通過藍(lán)牙低功耗(btle)、zigbee、近場通信(nfc)、藍(lán)牙、智能藍(lán)牙、irda、wifi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)或其他合適的標(biāo)準(zhǔn))。它可以保存在電子器件中，從而在預(yù)定時(shí)間之后，(至少暫時(shí)地)保存在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)被傳輸至遠(yuǎn)程裝置。該遠(yuǎn)程裝置可以為智能手機(jī)、智能手表、平板計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)或任何其他合適的裝置或服務(wù)器/云端裝置。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的能量采集按鈕600的實(shí)例的另一示圖。能量采集按鈕600包括下部和上部黃銅蓋610、620。黃銅蓋每個(gè)包括壓力棒640，其用于在壓電元件650上施加壓力以便它們因變形產(chǎn)生電流。能量采集按鈕600由支撐環(huán)630保護(hù)。由此，可以保護(hù)壓電元件650免于破裂和折斷?？梢允褂靡壕Ь酆衔?lcp)模塑制造支撐環(huán)。然而，其他類型的制造或模塑也是可以設(shè)想的并且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。為了清楚起見，在圖6中省略了能量采集按鈕600進(jìn)一步的部分。以這種方式，可以提供自供電計(jì)步器(能量采集按鈕600)，其具有集成的必要電子器件。能量采集按鈕600不僅可以集成到內(nèi)底中，且還可以在中底或者甚至外底中。取決于特定構(gòu)造，對于能量采集按鈕600可能需要腔。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例的能量采集按鈕700的示意性框圖。其示出了壓電元件的雙重功能，即被用于能量采集和用作傳感器元件。如之前所描述的，當(dāng)彎曲時(shí)壓電元件705生成電流。生成的電流為交流電(ac)并且可以被傳輸至整流器710。整流器710將交流電轉(zhuǎn)化為直流電(dc)，其隨后可被用于能量管理模塊720。能量管理模塊720產(chǎn)生調(diào)節(jié)電流，其可以用于操作微控制器730和用于數(shù)據(jù)分析。此外，通過高阻抗電橋740和高阻抗比較器750，由壓電元件705生成的電流可以用于步數(shù)計(jì)數(shù)或得到運(yùn)動(dòng)參數(shù)，電橋和比較器產(chǎn)生電壓脈沖，電壓脈沖被饋入微控制器用于隨后的數(shù)據(jù)分析。高阻抗電橋740是電阻分壓器。這需要具有極高的電阻以保持用于傳感目的電流盡可能低。高阻抗比較器750是在兩個(gè)輸入中比較電壓水平的部件。正常地，一個(gè)是基準(zhǔn)電壓，另一個(gè)是有效電壓(諸如來自壓電元件的信號(hào))。當(dāng)有效電壓超過基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器中的輸出電壓變高。當(dāng)有效電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器中的輸出是較低的。

以這種方式，在能量采集按鈕700中的壓電元件可以用于兩個(gè)不同的功能，即用于能量采集和步數(shù)計(jì)數(shù)。然而，還可以從電流得出其他類型的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，諸如節(jié)奏(兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間表示步數(shù))、速度(例如，當(dāng)知曉平均腳長和步數(shù)時(shí)，其可以為預(yù)先定義的或由使用者定義，可以使用(通過低功耗藍(lán)牙(btle)、zigbee、近場通信(nfc)、藍(lán)牙、智能藍(lán)牙、irda、wifi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)或其他合適的標(biāo)準(zhǔn))連接至能量采集按鈕700的電子器件的移動(dòng)裝置的幫助)和許多其他參數(shù)，如本文所描述的。本文使用的術(shù)語“移動(dòng)裝置”指能夠通過一個(gè)或多個(gè)上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信的便攜式手持裝置。移動(dòng)設(shè)備包括智能手機(jī)、智能手表、平板個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)計(jì)算機(jī)、可穿戴計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、游戲控制臺(tái)、數(shù)字相機(jī)、傳呼機(jī)、智能卡、移動(dòng)電話、手機(jī)和音樂播放器。移動(dòng)裝置通常包括顯示器、(虛擬)鍵盤、處理器和存儲(chǔ)器。然而，取決于移動(dòng)裝置的類型，可能并不包括所有這些部件。與其他解決方案相比(例如，基于步數(shù)檢測的加速度計(jì))相比，本發(fā)明的能量采集按鈕700允許低成本的解決方案，其具有低電流消耗，并且其構(gòu)造簡單：針對步數(shù)計(jì)數(shù)，根據(jù)以上所示實(shí)例的能量采集按鈕700需要兩個(gè)電阻器和mosfet晶體管，以及針對能量采集，根據(jù)以上所示實(shí)例的能量采集按鈕700需要整流器電橋(四個(gè)二極管)和一個(gè)或多個(gè)用于能量存儲(chǔ)的電容器。此外，為了控制部件，需要微控制器和邏輯ic。小和重量輕的能量采集按鈕700可以容易地集成到鞋子的內(nèi)底中(或鞋子的其他部分)。

圖8示出了能量采集按鈕800在符合本發(fā)明的實(shí)例的內(nèi)底中的示例性實(shí)施方式?？梢钥闯觯瑑?nèi)底805包括腔810。如本文所描述的能量采集按鈕800可以放置在腔內(nèi)，該腔可以使用蓋子830進(jìn)行封閉。以這種方式，能量采集按鈕800可以容易地放置在內(nèi)底中并且用于確定至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及由此僅僅依賴于從壓電元件采集的能量。然而，也可以設(shè)想能量采集按鈕800被集成到內(nèi)底中(即，不能移除)。在這個(gè)實(shí)例中，電子器件可以被模制緊靠內(nèi)底的內(nèi)側(cè)。內(nèi)底隨后可以通過使用壓電元件(通過使用產(chǎn)生電力的相同元件)檢測和測量步數(shù)、行走和/或跑步節(jié)奏、跑步速度和/距離。還可以設(shè)想在鞋子的鞋底內(nèi)使用并操作其他傳感器。例如，其他傳感器可以包括加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)和/或位置傳感器(例如，gps、galileo或glonass)。當(dāng)然，還可以使用這些傳感器的各種組合，這取決于對能量采集按鈕的典型使用。例如，對于在打籃球時(shí)使用的鞋底，位置傳感器與在跑步鞋子中使用的能量采集按鈕相比不太必要。

本發(fā)明的能量采集按鈕900的一個(gè)實(shí)施例在圖9中示出。其可以包括處理器905、壓電元件910(如本文所描述的)、存儲(chǔ)器950(例如ram、rom、閃存、fram存儲(chǔ)器或類似的其他合適的存儲(chǔ)器類型)以及以下的至少一個(gè)或多個(gè)：能量存儲(chǔ)器(多個(gè))960(例如，電容器)、電池970(如以上所描述的)、收發(fā)器或發(fā)射器單元980(例如，藍(lán)牙低功耗(btle)、zigbee、近場通信(nfc)、藍(lán)牙、智能藍(lán)牙、irda、wifi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)或其他合適的標(biāo)準(zhǔn))和附加的傳感器，其中至少一個(gè)傳感器為加速度計(jì)920、陀螺儀930、磁力計(jì)940、壓力傳感器990和位置傳感器995(例如，gps、galileo、glonass)中的一個(gè)。還可以使用其他類型的傳感器(未示出)。應(yīng)當(dāng)清楚的是，本文描述的能量采集按鈕并不必須包括圖9中所示的所有傳感器。相反，取決于相應(yīng)的目的，可以僅包括這些傳感器的一個(gè)或一些。

圖10示出了在內(nèi)底中使用本文描述的能量采集按鈕1000的一個(gè)實(shí)例。能量采集按鈕1000被放置在鞋底1010(例如，中底或內(nèi)底)的后跟區(qū)域中，其與若干壓力傳感器1020a-e相結(jié)合。在這個(gè)實(shí)例中，有五個(gè)壓力傳感器，它們適于測量施加在前掌區(qū)域中的壓力(例如，由穿戴者的腳趾產(chǎn)生的)。壓力傳感器可以由能量采集按鈕1000控制和操作，能量采集按鈕1000包括一個(gè)或多個(gè)用于生成能量的壓電元件和用于控制壓力傳感器的合適的控制元件。應(yīng)當(dāng)注意的是，圖10中的傳感器和能量采集按鈕1000的數(shù)目、類型和放置并不是代表性的。還可以使用其他類型的傳感器，在鞋底1010(中底或內(nèi)底)中的不同位置是可以設(shè)想的并且不同數(shù)目的傳感器也是可能的，這取決于特定用途?？梢允褂玫哪芰坎杉粹o1000的一個(gè)實(shí)例在圖9中以附圖標(biāo)記900進(jìn)行描述。

圖11中示出了進(jìn)一步的實(shí)例?？梢钥闯?，內(nèi)底包括布置在鞋底1110的后跟區(qū)域中的能量采集按鈕1100。類似于之前的圖，五個(gè)壓力傳感器1120a-e布置在前掌區(qū)域中以測量前掌區(qū)域的壓力，例如，由穿戴者的腳趾造成的壓力。此外，有另一個(gè)壓力傳感器1120f，其布置在后跟區(qū)域中以測量當(dāng)?shù)孛媾c后跟接觸時(shí)由穿戴者所施加的力。附加的電子元件1130，諸如傳感器(例如，位置傳感器(例如，gps、glonass、galileo)、溫度傳感器、加速度計(jì)、磁力計(jì)、陀螺儀或其任何組合、存儲(chǔ)器、電池)可以設(shè)置在內(nèi)底的中足區(qū)域中。電子元件1130可以與內(nèi)底(或中底)無法移除地緊固或可移除地緊固在內(nèi)底(或、中底)內(nèi)的腔(孔等)中。然而，應(yīng)當(dāng)注意到，相應(yīng)傳感器的數(shù)目、類型和位置可以變化。例如，在前掌區(qū)域中的壓力傳感器的數(shù)目可以減少以便測量整個(gè)前掌區(qū)域的壓力(相對于由每個(gè)腳趾產(chǎn)生的壓力而言)。

圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例的能量采集按鈕1200的一個(gè)實(shí)例的另一示圖。如早先已經(jīng)描述的，一個(gè)或多個(gè)壓電元件1205由于形變產(chǎn)生電信號(hào)或電流。此電流可以用于確定1210一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，諸如步數(shù)檢測。電流隨后可以被輸送至整流器1220，整流器將壓電元件1205的交流(ac)信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流(dc)信號(hào)。

首先加載第一能量存儲(chǔ)器。當(dāng)?shù)谝荒芰看鎯?chǔ)器中的電壓超過一定水平，其將對電壓調(diào)節(jié)器1260(dcdc轉(zhuǎn)換器/ldo調(diào)節(jié)器)供電。緊隨之后，電壓調(diào)節(jié)器1260將對電力管理邏輯(例如，電力管理ic)1270通電。電力管理邏輯1270的功能為，其管理在能量存儲(chǔ)器(例如，電容器)之間的電力流動(dòng)并且了解提供至微控制器1280的電壓水平。在一個(gè)實(shí)例中，電力管理邏輯1270每200毫秒核查電容器1230和1235中的電壓水平。取決于特定特性，用于核查電壓水平的其他時(shí)間間隔也是可應(yīng)用的，諸如每隔50毫秒、100毫秒、300毫秒或500毫秒。

電壓水平檢測方法可以與電阻電橋一起使用，該電阻電橋與連接至電容器的負(fù)載開關(guān)部件串聯(lián)。還可以使用直流電壓測量方法。

當(dāng)電壓水平超過一定限制(例如4.2伏特)時(shí)，電力管理邏輯1270檢測到該超過并且將打開電容器之間的功率閥。

例如，當(dāng)在第一能量存儲(chǔ)器1230中超過電壓限制時(shí)，電力管理邏輯1270將打開在第一能量存儲(chǔ)器1230和第二能量存儲(chǔ)器1235之間的功率閥。當(dāng)功率閥打開時(shí)，電流將流動(dòng)至第二能量存儲(chǔ)器1235。與此同時(shí)，第一能量存儲(chǔ)器1230中電壓下降，并且一旦其低于一定閾值(例如4.2v)，功率閥被關(guān)閉。在第二能量存儲(chǔ)器1035和第三能量存儲(chǔ)器1240之間也發(fā)生相同的過程。

當(dāng)?shù)诙芰看鎯?chǔ)器1235中的電壓水平升得足夠高時(shí)，電力管理邏輯1270檢測到它并且將允許對微控制器通電。當(dāng)微控制器通電時(shí)，在第一能量存儲(chǔ)器1230和第二能量存儲(chǔ)器1235中的電壓水平開始下降。當(dāng)水平低于一定閾值時(shí)，這可以由電力管理邏輯1270測量，控制信號(hào)被發(fā)送至微控制器，來啟動(dòng)睡眠/低功率模式。還可以以其他方式實(shí)現(xiàn)電力控制，例如微控制器可以將自身保持在開啟狀態(tài)一定時(shí)間段，此時(shí)它確切知曉消耗了來多少自能量存儲(chǔ)器(例如，電容器)的電荷。

當(dāng)微控制器處于開啟狀態(tài)時(shí)，電流通過電壓調(diào)節(jié)器1260持續(xù)來自第一電力存儲(chǔ)器1030。當(dāng)?shù)谝浑娏Υ鎯?chǔ)器1230中的電壓水平低于第二電力存儲(chǔ)器1035的電壓水平減去電力反饋元件1245(例如，肖特基二極管)閾值水平時(shí)，電流還來自于支持第一能量存儲(chǔ)器1230的第二能量存儲(chǔ)器1235。

微控制器1280還可以為后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸操作天線1290。根據(jù)本文所描述的實(shí)例，可以以兩種方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸：第一種為由使用者在鍛煉期間攜帶移動(dòng)裝置。來自能量采集按鈕1200的數(shù)據(jù)被不時(shí)地被發(fā)送至移動(dòng)裝置。例如，數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)地或以諸如50毫秒、500毫秒、1秒、5秒、10秒、30秒的間隔發(fā)送，僅當(dāng)存儲(chǔ)器滿時(shí)或根據(jù)使用者的請求。當(dāng)在沒有移動(dòng)裝置的情況下使用能量采集按鈕1200時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡诙N方式。數(shù)據(jù)被收集至與能量采集按鈕1200連接或結(jié)合的存儲(chǔ)器(例如，ram、rom、閃存、fram存儲(chǔ)器或類似的其他合適的存儲(chǔ)器類型)。在鍛煉之后，這意味著在一定量的時(shí)間之后，能量采集按鈕1200或傳感器不再產(chǎn)生或接收信號(hào)，記錄停止。能量采集按鈕1200通過發(fā)射器或收發(fā)器連接至(例如，通過藍(lán)牙低功耗(btle)、zigbee、近場通信(nfc)、藍(lán)牙、智能藍(lán)牙、irda、wifi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)或其他合適的標(biāo)準(zhǔn))路由器、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)、如以上定義的移動(dòng)裝置或任何其他合適的媒介并傳輸在鍛煉期間收集的記錄數(shù)據(jù)。在這種情況下其如何工作的一個(gè)實(shí)例可以為，微控制器檢測發(fā)射器/收發(fā)器信號(hào)并打開在第三能量存儲(chǔ)器1040和電力反饋元件1250之間的功率閥。通過該方式將為數(shù)據(jù)傳輸提供足夠的電力。來自第三能量存儲(chǔ)器1240的電力可以通過電力反饋元件1250流動(dòng)至第一能量存儲(chǔ)器1230。

此外，來自第三能量存儲(chǔ)器1240的電力還可以用于其他目的，比如系統(tǒng)的快速啟動(dòng)。以這種方式，能量采集按鈕1200可以基于自采集的能量管理自身。然而，能量采集按鈕1200被設(shè)計(jì)為具有非常低的電力消耗。以上提及的電力存儲(chǔ)器可以為一個(gè)或多個(gè)電容器、超級(jí)電容器、薄膜鋰電池或具有更低電力泄露和較小尺寸的其他合適類型的能量存儲(chǔ)器(例如，任何電池)。微控制器和天線的固件可以用以下方式設(shè)計(jì)，當(dāng)它們未被使用時(shí)處于睡眠模式。這允許更低電力消耗和對能量更有效的使用。

需要指出的是，本文討論的各種傳感器，例如關(guān)于圖9所討論的，可以與關(guān)于圖12描述的能量采集按鈕1200連接使用。例如，加速度計(jì)920、陀螺儀930、磁力計(jì)940、壓力傳感器990和位置傳感器995中的任一個(gè)或組合可以與能量采集按鈕1200一起使用。在一個(gè)實(shí)例中，傳感器可以由控制元件1280控制，控制元件1280還適于控制能量采集按鈕1200的殘留，并且傳感器可以如本文所描述的從能量存儲(chǔ)器獲取用于操作它們所需的電力。

盡管關(guān)于壓電元件進(jìn)行了以上描述，應(yīng)當(dāng)注意的是，還可以使用能夠從機(jī)械應(yīng)變產(chǎn)生電流的其他類型的元件來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，提供自持能量采集按鈕的目的還可以通過這樣的其他類型的元件(例如，包括具有永久磁化的主體的電磁式元件，其配置為在線圈內(nèi)移動(dòng)，其中該移動(dòng)由施加在元件上的壓力造成)實(shí)現(xiàn)，該自持能量采集按鈕包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，其中產(chǎn)生的電能被用于傳感器信號(hào)和用于操作系統(tǒng)的能量。