运动传感器的制作方法

1.本实用新型涉及一种运动传感器。


背景技术：

2.在模式识别领域，人体运动姿态的识别成为当前研究的热点。最近几年，在竞技体育、康复治疗、体感游戏等各个方面都有广泛应用，备受人们关注。人体运动姿态的识别，通常需要记录人体运动的角速度、角速度，通过对运动的角速度、加速度的数据挖掘和分析，估计和预测人体的行动能力，准确地识别人体在日常生活过程中所展示的几种基本的运动姿态。
3.虽然最近几年基于传感器的人体运动姿态识别技术发展飞速，但是人体运动数据采集装置大多相对复杂且不便于携带。
4.以上不足，有待改进。


技术实现要素：

5.为了克服现有的技术的不足，本实用新型提供一种运动传感器。
6.本实用新型技术方案如下所述：
7.运动传感器，包括
8.固定带和设置在所述固定带上的壳体，所述壳体内部设置有pcb板，所述pcb板设置有
9.感应人体部位运动状态的传感器组件，
10.记录、储存所述传感器组件信号的传感器芯片，
11.通讯芯片，所述传感器芯片经所述通讯芯片连接终端设备。
12.上述的运动传感器，所述传感器组件包括加速度传感器和角速度传感器，所述加速度传感器、所述角速度传感器均与所述传感器芯片连接。
13.进一步的，所述加速度传感器和所述角速度传感器向所述传感器芯片发送六轴原始数据信号。
14.上述的运动传感器，所述传感器组件包括六轴陀螺仪。
15.上述的运动传感器，所述pcb板设置电源管理模块，所述电源管理模块连接所述通讯芯片，所述电源管理模块包括type
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c接口及电源，所述type
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c接口经过压/过流保护电路、充电管理电路与所述电源连接。
16.进一步的，所述电源连接dc
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dc芯片。
17.更进一步的，所述dc
‑
dc芯片连接电压转换电路，所述电压转换电路包括第二电源u2，所述第二电源u2的第三脚经第一电感l1连接电压输出端负极，所述第一电感l1分别经第三电容c3、第四电容c4后接地。所述第二电源u2的第一脚经第二变压器t2、第七电阻r7 连接第三二极管的负极，所述第三二极管的正极连接经第三变压器t3连接第一开关k1，所述第一开关k1连接电压输出端正极，所述第三变压器t3经第九电阻r9接地，所述第三变压
器t3经第八电阻r8连接第一三极管q1的基极，所述第一三极管q1的发射极接地，所述第一三极管q1的集电极连接第四变压器t4。
18.进一步的，所述充电管理电路中，第四电源u4的第四脚分别连接第十电容c10、第十一电容c11后接地，第三脚分别连接第十二电容c12及第十三电容c13后接地，各个电容对电路起到滤波作用，减少外部信号干扰，起到稳定电路的作用。所述第四电源u4的第四脚串联第十六电阻r16、第十七电阻r17后接地，第十六电阻r16和第十七电阻r17之间为 usb信号检测点。所述第四电源u4的第五脚连接电阻r15后接地。所述第四电源u4的第一脚为信号检测点。所述第四电源u4的第二脚直接接地。
19.进一步的，所述过压/过流保护电路包括第三电源u3和type
‑
c接口芯片j1，所述type
‑
c 接口芯片j1的输出端经第七电容c7接地，所述type
‑
c接口芯片j1的输出端经第一保险电阻f1连接第一变压器t1，所述第一变压器t1经第八电容c8接地，所述第一变压器t1 经第二磁珠fb2后连接usb电压vbus。所述type
‑
c接口芯片j1的接地端接地。所述type
‑
c 接口芯片j1的输入端经第四电阻r4分别连接所述type
‑
c接口芯片j1的功率放大器ovlo 和第五电阻r5，所述第五电阻r5和所述type
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c接口芯片j1的接地端接地。所述type
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c 接口芯片j1的输入端分别经第五电容c5、第六电容c6接地。所述type
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c接口芯片j1的输入端经第一磁珠fb1后分别连接第二二极管d2的负极和type
‑
c接口的b9端，所述第二二极管d2的正极接地。所述type
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c接口的b5端经第六电阻r6接地。所述type
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c接口第 a5端经第二电阻接地。所述type
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c接口的a1端、a12端、b12端、b1端接地。所述type
‑
c 接口连接上述电路实现对type
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c接口的电压和电流的过载保护。上述的运动传感器，所述壳体上设置有按键，所述按键包括开关按键和复位按键，所述pcb板设置按键模块，所述按键模块与所述通讯芯片连接。
20.上述的运动传感器，所述pcb板设置指示灯模块，所述指示灯模块分别连接通讯芯片和灯镜。
21.上述的运动传感器，所述壳体包括底盖和面盖，所述底盖和面盖扣合连接。
22.上述的运动传感器，所述通讯芯片为蓝牙芯片，所述终端设备通过ble的方式连接并控制所述蓝牙芯片。
23.上述的运动传感器，所述壳体的底面设置有eva垫板。
24.上述的运动传感器，所述壳体下部的两端设置有环扣，所述固定带穿过所述环扣，使所述壳体固定在所述固定带上。
25.根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于，本实用新型由传感器芯片、蓝牙芯片、电源管理模块组成，通过固定带安装在人体的手臂、小腿、脚踝等部位，利用加速度传感器和角速度传感器提取人体在运动过程中的加速度数据、角速度数据，实时记录人体运动时的加速度、角速度，有助于分析人体运动信息，且其使用传感器芯片和蓝牙芯片进行记录、储存、控制及发送，结构简单，体型较小，方便携带。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根
据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型的结构示意图；
28.图2为本实用新型的工作模块示意图；
29.图3为电源管理模块示意图；
30.图4为dc
‑
dc芯片的电压转换电路；
31.图5为type接口的过压/过流电路；
32.图6为充电管理电路。
33.其中，图中各附图标记：
34.1.面盖；2.开关按键；3.灯镜；4.pcb板；5.type
‑
c接口；6.电池；7.eva垫板；8. 底盖；9.固定带。
具体实施方式
35.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
36.需要说明的是，当部件被称为“固定”或“设置”或“连接”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。术语“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。
37.运动传感器，如图1所示，包括固定带9和设置在固定带9上的壳体，壳体内部设置有pcb板4，pcb板4设置有感应人体部位运动状态的传感器组件、记录、储存传感器组件信号的传感器芯片及通讯芯片，传感器芯片经通讯芯片连接终端设备。使用时，通过固定带9固定在人体待采集数据的各部位，传感器组件感应的运动数据信号，运动数据信号经传感器芯片发送至通讯芯片，再经由通讯芯片发送至终端设备显示相关运动数据。
38.传感器组件包括加速度传感器和角速度传感器，或者为六轴陀螺仪，均为小型的可设置在pcb板4上的零件；通讯芯片为蓝牙芯片；终端设备为智能手机或电脑。
39.壳体自身包括面盖1和底盖8，面盖1和底盖8扣合连接。底盖8的下部两端向下凸起形成环扣，固定带9穿过环扣，将运动传感器固定在固定带9上，并通过固定带9或绑或套在人体待测部位。固定带9可带弹性或不带弹性，甚至可为手环或脚环等等可设置在人体各部位的佩戴结构。壳体内部呈上下排布，结构紧凑，且零件多为芯片或板状结构，令壳体截面积较pcb板4截面积略大，比电池6略高，故产品整体体积小，重量轻，有利于随身携带或通过固定带9固定在人体的手臂、小腿、脚踝、腰腹等部位，以便采集人体运动数据。
40.运动传感器壳体除了pcb板4外还设置有按键、灯镜3、eva垫板7、电池6及type
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c 接口5，底盖8的表面设置了一块eva垫板7，作为其他零部件的缓冲垫板，具有良好的防震、隔热、保温效果。
41.pcb板4除上述的传感器组件、传感器芯片及通讯芯片外，还设置有按键模块、指示灯模块及电源管理模块。如图2所示，蓝牙芯片作为中心，分别与按键模块、指示灯模块、电源管理模块连接，相对应的，各工作模块分别与其工作零部件连接，以实现完整功能，由此，终端设备通过蓝牙芯片控制或连接其他工作模块。
42.按键模块连接按键，按键包括开关按键2和复位按键。开关按键2一端连接pcb板4，
另一端穿过面盖1表面。复位按键设置底盖8的底面。按下开关按键2，电信号通过按键模块、蓝牙芯片至电源管理模块，使电池6向其他工作模块供电，以启动或关闭运动传感器工作。按下复位按键，重置运动传感器内部信息，包括传感器芯片中记录、储存的运动数据信号。
43.指示灯模块连接灯镜3，灯镜3一端连接pcb板4，另一端穿过面盖1表面。灯镜3 通过指示灯模块、蓝牙芯片连接电源管理模块，感应运动传感器的工作状态，通过灯镜3 上的led灯的明灭指示运动传感器的工作状态。
44.如图3所示，电源管理模块连接电池6和type
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c接口5，如图5、图6所示，type
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c 接口5经过压/过流保护电路、充电管理电路与电池6连接，向电池6充电；如图4所示，电池6经电源管理模块的dc
‑
dc芯片进行电压转换，以提供运动传感器的工作电压。
45.如图4所示，第二电源u2的第三脚经第一电感l1连接电压输出端负极，第一电感l1 分别经第三电容c3、第四电容c4后接地。第二电源u2的第一脚经第二变压器t2、第七电阻r7连接第三二极管的负极，第三二极管的正极连接经第三变压器t3连接第一开关k1，第一开关k1连接电压输出端正极，第三变压器t3经第九电阻r9接地，第三变压器t3经第八电阻r8连接第一三极管q1的基极，第一三极管q1的发射极接地，第一三极管q1的集电极连接第四变压器t4。dc
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dc芯片将电池6的电压降低，以向传感器组件提供电能。
46.如图5所示，过压/过流保护电路包括第三电源u3和type
‑
c接口芯片j1，type
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c接口芯片j1的输出端经第七电容c7接地，type
‑
c接口芯片j1的输出端经第一保险电阻f1 连接第一变压器t1，第一变压器t1经第八电容c8接地，第一变压器t1经第二磁珠fb2后连接usb电压vbus。type
‑
c接口芯片j1的接地端接地。type
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c接口芯片j1的输入端经第四电阻r4分别连接type
‑
c接口芯片j1的功率放大器ovlo和第五电阻r5，第五电阻r5和 type
‑
c接口芯片j1的接地端接地。type
‑
c接口芯片j1的输入端分别经第五电容c5、第六电容c6接地。type
‑
c接口芯片j1的输入端经第一磁珠fb1后分别连接第二二极管d2的负极和type
‑
c接口的b9端，第二二极管d2的正极接地。type
‑
c接口的b5端经第六电阻r6 接地。type
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c接口第a5端经第二电阻接地。type
‑
c接口的a1端、a12端、b12端、b1端接地。type
‑
c接口连接上述电路实现对type
‑
c接口的电压和电流的过载保护。
47.如图6所示，充电管理电路中，第四电源u4的第四脚分别连接第十电容c10、第十一电容c11后接地，第三脚分别连接第十二电容c12及第十三电容c13后接地，各个电容对电路起到滤波作用，减少外部信号干扰，起到稳定电路的作用。第四电源u4的第四脚串联第十六电阻r16、第十七电阻r17后接地，第十六电阻r16和第十七电阻r17之间为usb信号检测点。第四电源u4的第五脚连接电阻r15后接地。第四电源u4的第一脚为信号检测点。第四电源u4的第二脚直接接地。
48.本实施例中，将运动传感器经固定带9固定在人体运动部位，按下开关按键2，电池6 通过电源管理模块为运动传感器工作。加速度传感器和角速度传感器根据人体运动产生加速度信号和角速度信号，并将该信号发送至传感器芯片进行记录和储存，然后传感器芯片通过i2c总线协议将其传输至蓝牙芯片，蓝牙芯片通过ble(低功耗蓝牙ble)的方式发送该运动数据至终端设备。
49.终端设备获得的运动数据格式有两种：
50.1.当运动传感器处于往复运动时，蓝牙芯片输出往复运动的频率，精度0.01。如运动传感器做圆周运动时，累计输出当前圈数1.10圈、1.30圈等；
51.2.非往复运动时，输出六轴传感器原始数据：x
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accel、x
‑
accel、z
‑
accel、x
‑
veloc、 y
‑
veloc、z
‑
veloc，即x、y、z三个方向的加速度和角速度，方便终端设备根据所需进行三维立体运动状态的分析。
52.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。