一種壓電薄膜平衡毯的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓電薄膜平衡毯，所述平衡毯包括：壓電感應(yīng)元件、前置放大電路、信號(hào)分析電路和封裝部件；所述封裝部件將所述壓電感應(yīng)元件、前置放大電路和信號(hào)分析電路封裝起來；所述前置放大電路的輸入端通過屏蔽線與所述壓電感應(yīng)元件的兩個(gè)輸出電極連接，所述前置放大電路的輸入端連接所述信號(hào)分析電路的輸入端。采用本發(fā)明能夠精準(zhǔn)而不失真地反映出平衡毯表面力的變化情況，進(jìn)而確定人的站姿和相對位置。
【專利說明】一種壓電薄膜平衡毯
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種壓電薄膜平衡毯。
【背景技術(shù)】
[0002]與按鍵以及搖桿等傳統(tǒng)操作界面來進(jìn)行控制的游戲不同，體感游戲是一種通過肢體動(dòng)作變化來進(jìn)行(操作)的新型電子游戲，它能夠讓游戲者用身體去感受游戲控制的過程，達(dá)到很好的娛樂互動(dòng)效果。
[0003]以任天堂為主的游戲開發(fā)公司所開發(fā)的體感游戲有個(gè)稱為“平衡板”的外設(shè)，該外設(shè)集成了壓阻型的傳感器，達(dá)到了檢測人體重心位置，測量人體重量，判斷人體狀態(tài)等功能。該平衡板的信息反饋給控制終端，和游戲主機(jī)進(jìn)行通信，可以控制游戲人物的動(dòng)作，讓游戲參與者能夠使用身體來控制游戲過程。
[0004]上述平衡板系統(tǒng)只在平衡板的四個(gè)支腳位置布置了壓阻傳感器，感應(yīng)面積有限。另外，壓阻傳感元件由于本身的技術(shù)的缺陷，在壓力響應(yīng)速度上達(dá)不到實(shí)時(shí)反饋的效果。由于該類型傳感器應(yīng)用設(shè)計(jì)的問題，傳統(tǒng)的平衡板需要配置相應(yīng)的殼體以及硬質(zhì)的板材，以致該類型平衡板在體積和重量上有很大缺陷，給攜帶和運(yùn)輸帶來了很大的不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:解決現(xiàn)有平衡毯感應(yīng)面積小、響應(yīng)時(shí)間慢、體積大、
笨重等問題。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種壓電薄膜平衡毯，所述平衡毯包括:
[0008]一用于采集人體力學(xué)信號(hào)的壓電感應(yīng)元件；所述壓電感應(yīng)元件是由壓電敏感元件和上下金屬表面電極組成；
[0009]—用于放大壓電感應(yīng)兀件輸出信號(hào)，提供穩(wěn)定輸出的前置放大電路；
[0010]一用于分析信號(hào)，判斷人體姿態(tài)的信號(hào)分析電路；以及
[0011 ] 一封裝部件，所述封裝部件將所述壓電感應(yīng)元件、前置放大電路和信號(hào)分析電路封裝起來；
[0012]所述前置放大電路的輸入端通過屏蔽線與所述壓電感應(yīng)元件的兩個(gè)輸出電極連接，所述前置放大電路的輸入端連接所述信號(hào)分析電路的輸入端。
[0013]作為優(yōu)選方案，所述壓電敏感元件為PVDF壓電薄膜或P (VDF+TrFE)壓電薄膜或壓電駐極體薄膜。
[0014]作為優(yōu)選方案,所述壓電敏感元件的厚度范圍在1um?500um之間。
[0015]作為優(yōu)選方案，所述封裝部件由兩片天然發(fā)泡橡膠構(gòu)成，將所述壓電感應(yīng)元件封裝在中間。
[0016]作為優(yōu)選方案，所述前置放大電路和所述信號(hào)分析電路設(shè)置在一電路殼體中。
[0017]本發(fā)明中所述的前置放大電路和所述信號(hào)分析電路都為本領(lǐng)域內(nèi)的常用電路結(jié)構(gòu)。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]1、本發(fā)明采用了有良好動(dòng)態(tài)輸出性能的壓電感應(yīng)元件，能夠?qū)崟r(shí)地反映出力的變化情況。
[0020]2、本發(fā)明采用的壓電感應(yīng)元件提供了有效的信號(hào)采集面積，覆蓋了大部分的平衡毯區(qū)域。
[0021]3、本發(fā)明將壓電感應(yīng)元件直接應(yīng)用到信號(hào)測量中來，不需用附件任何外圍的殼體或硬質(zhì)設(shè)備，有效減少了平衡毯整體的厚度以及重量，兼具節(jié)省了原材料成本以及減小了加工難度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的整體外觀示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明的整體電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖3是本發(fā)明的前置放大電路較佳實(shí)施例原理圖；
[0025]圖4是本發(fā)明的工作示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0027]如圖1所示，一種壓電薄膜平衡毯，所述平衡毯包括壓電感應(yīng)元件1、封裝部件2、電路殼體3、以及連接各部分組建所需的導(dǎo)線；
[0028]所述壓電感應(yīng)元件I是由壓電敏感元件和上下金屬表面電極組成，本實(shí)施例中所述的壓電敏感元件采用的是壓電駐極體薄膜。所述封裝部件2由兩片天然發(fā)泡橡膠構(gòu)成，將壓電感應(yīng)元件I封裝在中間。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，共使用了 152片壓電感應(yīng)元件I，均勻分布在上下兩層天然發(fā)泡橡膠之間。這樣的設(shè)計(jì)使得本壓電平衡板能夠采集到足底所有力學(xué)的動(dòng)態(tài)分布特征，提高了采集速度和精確性。導(dǎo)線將壓電感應(yīng)元件I的信號(hào)引出，并連接到電路殼體3。
[0029]如圖2所示:電路殼體3包括前置放大電路和信號(hào)分析電路；其中，前置放大電路的一種實(shí)現(xiàn)方式如圖3所示:使用AD820對壓電感應(yīng)元件I進(jìn)行前端放大。壓電感應(yīng)元件I的輸入端接AD820的負(fù)向輸入端，AD820的正向輸入端接地。電容Cl和電阻Rl —端接AD820的負(fù)向輸入端，一端接AD820的輸出端。Cl = 0.1nf，Rl = 100M。
[0030]而信號(hào)分析電路可以采用市場上廣泛使用的單片機(jī)、DSP等芯片對AD820的信號(hào)進(jìn)行處理及分析。
[0031]使用本發(fā)明的體感平衡板系統(tǒng)進(jìn)行游戲或者健身時(shí)，游戲者根據(jù)主機(jī)通過顯示屏幕顯示出來的游戲情境及操作提示，在封裝部件2上進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。游戲者的腳踩到封裝部件2的某一個(gè)特定區(qū)域，分布在封裝部件2內(nèi)的壓電感應(yīng)元件I就會(huì)受到壓力，產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)，游戲者改變動(dòng)作或者姿態(tài)，壓電感應(yīng)元件I的感應(yīng)信號(hào)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。壓電感應(yīng)元件I的信號(hào)通過導(dǎo)線輸入到電路殼體3中。如圖2所示，壓電感應(yīng)元件I的信號(hào)導(dǎo)入到電路殼體3中來，電路殼體內(nèi)包括兩大模塊:一是前置放大電路，二是信號(hào)分析電路。前置放大電路將壓電感應(yīng)元件I的輸出信號(hào)進(jìn)行模擬放大以及波形轉(zhuǎn)換，信號(hào)分析電路智能分析前置放大電路的輸出信號(hào)，判斷出人體的站姿信息以及動(dòng)作特征。該模塊可以和游戲主機(jī)進(jìn)行通信，將所采集到的人體信息傳遞給主機(jī)，進(jìn)而控制游戲過程。裝配藍(lán)牙或者其他無線通訊設(shè)備之后，本實(shí)施例所設(shè)計(jì)的壓電平衡板系統(tǒng)還可以和主機(jī)進(jìn)行無線通訊。
[0032]圖4為本發(fā)明的工作原意圖。Al為使用者左腳掌產(chǎn)生的壓力分布區(qū)域，共由8塊壓電感應(yīng)元件I所感知；A3為使用者左腳跟產(chǎn)生的壓力分布區(qū)域，共由6塊壓電感應(yīng)元件所感知；A2為使用者右腳掌產(chǎn)生的壓力分布區(qū)域，共由8塊壓電感應(yīng)元件I所感知；A4為使用者右腳跟產(chǎn)生的壓力分布區(qū)域，共由6塊壓電感應(yīng)元件所感知；。當(dāng)使用者在壓電平衡板上做出各種動(dòng)作的時(shí)候，各壓力分布區(qū)域的受力情況會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，各壓力分布區(qū)域中的壓電傳感元件實(shí)時(shí)根據(jù)受力的大小輸出相應(yīng)大小的電學(xué)信號(hào)，能真實(shí)反映使用者足底的力度大小及變化情況。受到力度影響的壓電傳感元件的輸出信號(hào)通過導(dǎo)線連接到電路殼體3中，電路殼體3的前置放大電路將壓電傳感元件的輸出信號(hào)進(jìn)行模擬放大，進(jìn)而接入信號(hào)分析電路。信號(hào)分析電路根據(jù)內(nèi)存的數(shù)據(jù)庫對比輸入的電壓大小，實(shí)時(shí)計(jì)算出相應(yīng)區(qū)域的壓力大小以及分析出受力區(qū)域的形狀。
[0033]以上所述的利用較佳的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過閱讀本發(fā)明后，做出細(xì)微的改變和調(diào)整，仍將不失為本發(fā)明的要義所在，亦不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電薄膜平衡毯，其特征在于:所述平衡毯包括: 一用于采集人體力學(xué)信號(hào)的壓電感應(yīng)元件；所述壓電感應(yīng)元件是由壓電敏感元件和上下金屬表面電極組成； 一用于放大壓電感應(yīng)元件輸出信號(hào)，提供穩(wěn)定輸出的前置放大電路； 一用于分析信號(hào)，判斷人體姿態(tài)的信號(hào)分析電路；以及 一封裝部件，所述封裝部件將所述壓電感應(yīng)元件、前置放大電路和信號(hào)分析電路封裝起來； 所述前置放大電路的輸入端通過屏蔽線與所述壓電感應(yīng)元件的兩個(gè)輸出電極連接，所述前置放大電路的輸入端連接所述信號(hào)分析電路的輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種壓電薄膜平衡毯，其特征在于:所述壓電敏感元件為PVDF壓電薄膜或P (VDF+TrFE)壓電薄膜或壓電駐極體薄膜。
3.如權(quán)利要求2所述的一種壓電薄膜平衡毯，其特征在于:所述壓電敏感元件的厚度范圍在1um?500um之間。
4.如權(quán)利要求1所述的一種壓電薄膜平衡毯，其特征在于:所述封裝部件由兩片天然發(fā)泡橡膠構(gòu)成，將所述壓電感應(yīng)元件封裝在中間。
5.如權(quán)利要求1所述的一種壓電薄膜平衡毯，其特征在于:所述前置放大電路和所述信號(hào)分析電路設(shè)置在一電路殼體中。
【文檔編號(hào)】A63F13/428GK104027977SQ201410252877
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】徐凱, 徐再, 趙云龍, 徐靖 申請人:張家港市鴻嘉數(shù)字科技有限公司