专利名称：铁人三项运动参数检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及运动参数检测技术领域，尤其是一种铁人三项运动参数检测系统。
背景技术：
对于铁人三项运动的运动参数测量，现有的运动参数测量器材已涵盖了心率、跑速、自行车车速、自行车踏频等参数项目。然而，市售的各种涉及铁人三项运动的参数测量器材，都是分别、单独地进行测量，没有构成同时测量各种运动参数的系统。这样，不便于及时进行各参数的综合分析。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于，提供一种能对铁人三项运动中的各项运动参数集中进行数据处理的运动参数检测系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种铁人三项运动参数检测系统，可以对其中的三项运动参数进行检测，该检测系统包括车况信号检测单元、步伐参数检测单元、游泳参数检测单元、信号传递单元、信息处理单元以及显示单元；所述车况信号检测单元检测并发送自行车行驶状态参数信号；所述步伐参数检测单元检测并发送跑/走步状态参数信号；所述游泳参数检测单元检测并发送划水状态参数信号；所述信号传递单元将所述参数信号传递至所述信息处理单元；所述信息处理单元对接收的参数信号进行处理，并给出三项运动各参数的检测结果；所述显示单元接收所述检测结果并进行显示。
优选地所述车况信号检测单元包括踏频传感器和车速传感器，所述信号传递单元包括频发射器、车况信号接收器、第一发射器和接收器，所述踏频感应器和车速感应器分别采集自行车踏频信号和车速信号并将其转化成脉冲信号，所述信号依次通过所述射频发射器、车况信号接收器、第一发射器和接收器进行变换和传递，最终被送入信息处理单元。
还包括可接收并显示所述车况信号接收器所发信号的车况显示器，所述车况信号接收器、第一发射器和车况显示器一体地配置为一个自行车码表。
所述步伐参数检测单元包括计步传感电路，所述信号传递单元还包括第二发射器和接收器，所述计步传感电路采集走步/跑步信号并将其转化成脉冲信号，通过所述第二发射器和接收器变换和传递后送入信息处理单元。
所述接收器、所述信息处理单元和所述显示单元设置在可佩戴于手腕的电子表上。
所述游泳参数检测单元包括入水检测电路和划频检测电路，其分别用于检测入水状态和划水频率，所检测的信号被送入所述信息处理单元。
所述划频检测电路为加速度检测电路。
所述游泳参数检测单元设置在可佩戴于手腕的电子手表中，所述入水检测电路包括安装于该手表外壳内的入水信号放大电路和绝缘地设置在所述手表外壳上的检测电极，所述检测电极和手表外壳间被水短路时，所述入水信号放大电路产生入水电平信号。
可以包括具有心电电路的人体生理参数检测单元，其与所述步伐参数检测单元一同设置在可围带于胸前的胸带上，所检测的人体生理参数信号被送入所述信息处理单元。
还可以包括温湿度检测装置，其设置在可佩戴于手腕的电子手表中，所检测的温度、湿度信号被送入所述信息处理单元。
本发明有益的技术效果在于本发明通过采用近距离无线电通讯技术，将铁人三项运动中的各测量部件，联系在一起，将心率、计步、自行车踏频、自行车车速、游泳划频、温度、湿度等数据实时地集中显示在电子手表上。
图1是本发明的检测系统结构示意框图。
图2是本发明实施例的检测系统结构方框3是本发明实施例检测系统中的游泳划频检测电路图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明检测系统包括用于采集参数信号的车况信号检测单元21、步伐参数检测单元22和游泳参数检测单元23，用于进行信号传送的信号传递单元31、处理参数数据的信息处理单元32以及显示检测信息的显示单元33。
图2是本发明实施例铁人三项运动参数检测系统的结构框图。本实施例的检测系统由车况信号发射器1、自行车码表5、胸带9和电子手表13等几个部分构成。
车况信号发射器1中包含踏频感应器2和车速感应器3，构成本发明的车况信号检测单元21，车况信号发射器1还包含了射频发射器4。
自行车码表5包含车况信号接收器6、车况显示器7、码表发射器8。其中码表发射器8即本发明的第一发射器，其采用8KHz频率发射器。
步伐参数检测单元22采用计步传感电路11，设置在胸带9上，胸带9还包含心电放大电路10和胸带发射器12。其中胸带发射器12即本发明的第二发射器，其采用8KHz频率发射器。
电子手表13包含8KHz频率接收器14、微处理器15、字符显示器16、入水检测电路18、加速度检测电路19和温度湿度传感器17。
车况信号发射器1中的射频发射器4、车况信号接收器6、码表8KHz频率发射器8、胸带9上的8KHz频率发射器12和电子手表13中的8KHz频率接收器14一起构成本发明的信号传递单元22。
电子手表13中的微处理器15和字符显示器16分别构成本发明的信息处理单元和显示单元。
电子手表13中的入水检测电路18和划频检测电路19构成本发明的游泳参数检测单元23，其中的划频检测电路19是一个加速度传感检测电路。
本检测系统的实施原理在于车况信号发射器1将自行车蹬踏频率和自行车车速通过无线电信号发送给自行车码表5，自行车码表5收到信号后，一方面将数据显示在车况显示器7上；另一方面又通过码表8KHz频率发射器8将数据发送到电子手表13。胸带9则通过胸带8KHz频率发射器12将检测到的心率信号、计步信号发送到电子手表13。电子手表13通过8KHz频率接收器14接收上述信号。电子手表13本身还设有温度湿度传感器17、由入水检测电路18与加速度检测电路19组成的游泳参数检测部件23。温度、湿度、游泳划频以及心率、计步、自行车踏频、自行车车速等数据最终都汇集于微处理器15之中，经数据处理之后，一一显示在字符显示器16上。
下面对本实施例检测系统的工作过程进行说明。
在骑自行车时，本实施例检测系统的踏频感应器2将踩踏自行车的动作转变为脉冲信号输入射频发射器4；同时，车速感应器3将自行车轮盘的旋转周期转化为脉冲信号也输入到射频发射器4。射频发射器4轮番将踩踏脉冲同车轮周期脉冲用433.92MHz发射到自行车码表5中的车况信号接收器6中。车况信号接收器6收到信号后，分两路输送一路信号输送到车况显示器7，在自行车码表上显示出踏频与自行车速度；另一路输送到码表8KHz频率发射器8。码表8KHz频率发射器8把踩踏脉冲同车轮周期脉冲用8192Hz频率发送到电子手表13中的8KHz频率接收器14，8KHz频率接收器14将接收到的信号送入到微处理器15中。微处理器15将接受到的数据换算成踏频与自行车速度，并将这些数据送到字符显示器16进行显示。
胸带9中的心电放大电路10和计步传感电路11将心跳脉冲信号和走步、跑步脉冲信号输送到胸带8KHz发射器12。胸带8KHz发射器8把信息用8192Hz发送到电子手表13中的8KHz接收器14，8KHz接收器14将接收到的信号送到微处理器15中，微处理器经过计算，得到每分钟的心率值和步速、步频值，微处理器15将这些数值送到字符显示器16进行显示。
这样，在电子手表13上就可以看到心率、步频、踏频、车速等参数。
电子手表13还可以测量环境的温度、湿度。电子手表13中的温度湿度传感器17将温度、湿度信号输入微处理器15进行处理，微处理器根据温度、湿度计算运动员是否应当补充水分，微处理器15将处理后的数据送到字符显示器16进行显示，提醒运动员预防脱水。
电子手表13通过设置在其上的游泳参数检测单元还可以测量游泳时的划频。本实施例游泳参数检测单元在测量游泳划频时的工作原理如下入水检测电路18能感知电子手表13是否进入水中，旨在发出开始检测游泳划水动作的信号。入水检测电路18主要由安装在电子手表13表壳上的一个检测电极A和一套入水信号放大电路组成。参见图3电子手表外观示意图，入水信号放大电路和加速度检测电路19被安装在防水电子手表13的内部，只有检测电极A露出在手表13外壳上，检测电极A同手表13外壳绝缘并且进行缝隙防水固定。电子手表13入水之后，检测电极A与手表外壳地之间被水短路，导致入水信号放大电路输出一个电平——入水信号电平。该电平输向微处理器15。在这里，微处理器15的功能是只有在接收到入水检测电路18发出的入水信号电平之后，才开始判读由加速度检测电路19送来的信号。微处理器15依据从加速度检测电路19发来的信号，进行划水动作的识别和计数。计数结果，以编码形式去驱动字符显示器16。加速度检测电路19是由1个双轴加速度传感元件和2个晶体三极管构成。其主要功能是将手臂动作的加速度变化，转变为电信号。双轴加速度传感元件可输出X轴和Y轴两路信号，分别对应于加速度传感元件的X轴方向上的加速度变化和Y轴方向上的加速度变化。X轴和Y轴所输出的是幅度固定但脉冲宽度变化的电信号，这些脉冲宽度的变化同加速度的改变是对应的。
图3是游泳参数检测电路图。在图3中，U7是微处理器，采用芯片8F360。U13是加速度传感元件ADXL202。A是入水检测电极。当游泳者戴手表入水后，入水检测电极A同手表外壳(地)被水接通，引发Q10基极的电位降低，产生入水信号。该信号经Q10和Q9构成的达林顿电路放大后，通过ENTER-WATER接口输入到U7微处理器的第9脚，从而使U7微处理器在收到该入水信号后，启动判读划频的程序。当手臂在划水时，手表中的加速度传感元件U13，从第5脚和第4脚输出分别对应于X轴和Y轴的加速度变化信号，这两个信号分别被三极管Q21和Q22放大，放大后的信号分别经由STROKE IN和LAPI IN接口，输入U7微处理器的第8脚和第7脚，供U7进行判读。U7微处理器进行划频判读的必要条件是有入水检测电极引发的入水信号的输出；有加速度传感器元件输出的X轴及Y轴的加速度变化信号。整个电路是为确保这样的条件而设计的。为了显示划频与划速，U7微处理器的第70脚至第132脚连接到液晶显示屏LCD上。为了测定时间和速度，U7微处理器的第2脚、第3脚接有晶振，其固有频率是4.9152MHz，为U7微处理器提供所需的工作频率。当U7微处理器收到入水信号后，即使手表短暂离开水体，也不会影响判读程序的运行。只有手表离开水体长达3秒钟以上时，才会判定游泳者已经出水，于是中止判读程序。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
权利要求
1.一种铁人三项运动参数检测系统，可以对其中的三项运动参数进行检测，该检测系统包括车况信号检测单元(21)、步伐参数检测单元(22)、游泳参数检测单元(23)、信号传递单元(31)、信息处理单元(32)以及显示单元(33)；所述车况信号检测单元(21)检测并发送自行车行驶状态参数信号；所述步伐参数检测单元(22)检测并发送跑/走步状态参数信号；所述游泳参数检测单元(23)检测并发送划水状态参数信号；所述信号传递单元(31)将所述参数信号传递至所述信息处理单元(32)；所述信息处理单元(32)对接收的参数信号进行处理，并给出三项运动各参数的检测结果；所述显示单元(33)接收所述检测结果并进行显示。
2.如权利要求1所述的铁人三项运动参数检测系统，其特征在于，所述车况信号检测单元(21)包括踏频传感器(2)和车速传感器(3)，所述信号传递单元(31)包括频发射器(4)、车况信号接收器(6)、第一发射器(8)和接收器(14)，所述踏频感应器(2)和车速感应器(3)分别采集自行车踏频信号和车速信号并将其转化成脉冲信号，所述信号依次通过所述射频发射器(4)、车况信号接收器(6)、第一发射器(8)和接收器(14)进行变换和传递，最终被送入信息处理单元(32)。
3.如权利要求2所述的铁人三项运动参数检测系统，其特征在于，还包括可接收并显示所述车况信号接收器(6)所发信号的车况显示器(7)，所述车况信号接收器(6)、第一发射器(8)和车况显示器(7)一体地配置为一个自行车码表(5)。
4.如权利要求1所述的铁人三项运动参数检测系统，其特征在于，所述步伐参数检测单元(22)包括计步传感电路(11)，所述信号传递单元(31)还包括第二发射器(12)和接收器(14)，所述计步传感电路(11)采集走步/跑步信号并将其转化成脉冲信号，通过所述第二发射器(12)和接收器(14)变换和传递后送入信息处理单元(32)。
5.如权利要求2～4任一项所述的铁人三项运动参数检测系统，其特征在于，所述接收器(14)、所述信息处理单元(32)和所述显示单元(33)设置在可佩戴于手腕的电子表(13)上。
6.如权利要求1所述的铁人三项运动参数检测系统，其特征在于，所述游泳参数检测单元(23)包括入水检测电路(18)和划频检测电路，其分别用于检测入水状态和划水频率，所检测的信号被送入所述信息处理单元(32)。
7.如权利要求6所述的铁人三项运动参数检测系统，其特征在于，所述划频检测电路为加速度检测电路(19)。
8.如权利要求6所述的铁人三项运动参数检测系统，其特征在于，所述游泳参数检测单元(23)设置在可佩戴于手腕的电子手表(13)中，所述入水检测电路(18)包括安装于该手表(13)外壳内的入水信号放大电路和绝缘地设置在所述手表(13)外壳上的检测电极(A)，所述检测电极(A)和手表(13)外壳间被水短路时，所述入水信号放大电路产生入水电平信号。
9.如权利要求1所述的铁人三项运动参数检测系统，其特征在于，还包括具有心电电路(10)的人体生理参数检测单元，其与所述步伐参数检测单元(22)一同设置在可围带于胸前的胸带(9)上，所检测的人体生理参数信号被送入所述信息处理单元(32)。
10.如权利要求1所述的铁人三项运动参数检测系统，其特征在于，还包括温湿度检测装置(17)，其设置在可佩戴于手腕的电子手表中，所检测的温度、湿度信号被送入所述信息处理单元(32)。
全文摘要
本发明公开了一种铁人三项运动参数检测系统，可以对其中的三项运动参数进行检测，包括车况信号检测单元、步伐参数检测单元、游泳划频检测单元、信号传递单元和信息处理单元，信息处理单元接收由检测单元所测的数据，对这些数据进行处理，并给出三项运动各参数的检测结果，最后输送至显示单元进行显示。本发明将铁人三项运动中的各测量部件联系在一起，可同时检测心率、步伐、自行车踏频、自行车车速、游泳划频、温度、湿度等数据并实时地集中显示在电子手表上。
文档编号A63B71/06GK101055666SQ20071008401
公开日2007年10月17日 申请日期2007年2月9日 优先权日2007年2月9日
发明者岑家耀, 黄念江 申请人:东南亚物资有限公司