一种智能光感器的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，具体而言，涉及一种智能光感器。

背景技术：

在运动或训练过程中，经常需要进行不同形式的运动来提高运动人员的身体素质，或者通过不同形式的运动来评估运动人员的运动能力。例如，在一些跑动训练中，通过直线折返跑、斜线折返跑、侧滑步折返跑等不同形式的跑动训练，来提高运动人员在跑动中的反应能力。但在这些形式多样的跑动训练中，如果需要对运动人员的身体素质进行评估的话，只能对从起点到终点之间的时间进行计量，不能对每一段路线运动用时进行统计。而且日常训练过程中，如果通过人工利用秒表进行计时，计时结果不精确，误差大。如果使用精确的计时设备进行计时，计时设备的调试安装繁琐，使用成本高，不能满足日常训练过程中多样化的需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种智能光感器，能够解决上述问题。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种智能光感器，包括设备本体、光线发射器、光电转换器、时钟模块、处理器和通信模块，其中：

所述设备本体包括上壳体、下壳体、连接杆、转轴和底座，所述上壳体和下壳体扣接配合形成空腔，所述下壳体远离所述空腔的一面与所述连接杆的一端固定连接，所述连接杆的另一端通过转轴与所述底座活动连接，所述上壳体为透光结构；

所述光线发射器设置在所述空腔内，通过所述上壳体向外发射检测光束；

所述光电转换器设置在所述空腔内，当接收到经反射后的所述检测光束后生成感应信号；

时钟模块，设置在所述空腔内，用于生成时刻信号；

所述处理器与所述光电转换器、时钟模块相连接，用于当生成感应信号时，根据所述时刻信号，确定所述感应信号的生成时刻信息；

所述通信模块与所述处理器相连接，用于与其他感应设备或控制终端通信连接，将所述生成时刻信息发送给其他感应设备或控制终端。

进一步的，还包括：压力传感器，所述压力传感器设置在所述空腔内且与所述上壳体固定连接，与所述处理器相连接，用于感应施加在所述上壳体表面的外部压力大小，并在感应到外部压力超过预设压力阈值时生成压力电信号；

所述处理器还用于确定所述压力电信号的生成时刻信息。

进一步的，还包括灯光模块，所述灯光模块设置在所述空腔内，并与所述处理器相连接；

所述通信模块还用于接收预设光线控制信号，所述灯光模块依据所述预设光线控制信号发光。

进一步的，还包括声音模块，所述声音模块设置在所述空腔内，并与所述处理器相连接；

所述通信模块还用于接收预设声音控制信号，所述声音模块依据所述预设声音控制信号发出声音。

进一步的，所述通信模块还用于与身份标识设备通信连接，所述身份识别装置内置有身份信息，并采集人体心率数据，所述通信模块接收所述身份标识设备的身份信息和人体心率数据；

所述处理器将所述身份信息、人体心率数据与所述生成时刻信息打包并通过所述通信模块发送出去。

进一步的，所述通信模块还用于接收其他智能光感器发送的生成时刻信息，并转发。

进一步的，还包括授时信号接收模块，所述授时信号接收模块与所述时钟模块相连接，用于接收公用授时无线电信号，以对所述时钟模块授时。

优选地，所述底座为一端开口的中空锥形筒或圆台。

优选地，所述通信模块采用蓝牙、无线电或zigbee。

优选地，所述检测光束为红外线光束。

与现有技术相比，采用本申请实施例提供的智能光感器，在运动和训练时，运动人员可以通过肢体或使用其他运动装备靠近光线发射器，使光电转换器生成感应信号，并得到生成感应信号的生成时刻信息，可以通过通信模块将生成时刻信息传输至其他设备上，方便准确的了解到运动人员到达该智能光感器所在位置的具体时刻。在跑动路线复杂的训练使用场景中，通过设置多个智能光感器，可以记录下运动人员到达每一个智能光感器的具体时刻，方便对每一段跑动路线的用时进行计量。装置结构简单，安装使用简便，计量结果精确，能够满足日常训练过程中多样化的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的智能光感器的外部结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的智能光感器的另一结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的智能光感器的功能模块连接示意图。

图4为本实用新型实施例提供的智能光感器的另一种功能模块连接示意图。

其中，附图标号汇总如下：

设备本体101；光线发射器102；光电转换器103；时钟模块104；处理器105；通信模块106；压力传感器107；灯光模块108；声音模块109；身份标识设备110；授时信号接收模块111；上壳体1011；下壳体1012；连接杆1013；转轴1014；底座1015。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部件实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的部件实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

本申请实施例提供了一种智能光感器，如图1至图3所示，包括设备本体101、光线发射器102、光电转换器103、时钟模块104、处理器105和通信模块106。

所述设备本体101包括上壳体1011、下壳体1012、连接杆1013、转轴1014和底座1015，所述上壳体1011和下壳体1012扣接配合形成空腔，所述下壳体1012远离所述空腔的一面与所述连接杆1013的一端固定连接，所述连接杆1013的另一端通过转轴1014与所述底座1015活动连接，所述上壳体1011为透光结构。通过上壳体1011和下壳体1012可以形成设置各种传感器的内部空间，下壳体1012通过连接杆1013和转轴1014与底座1015连接，通过设置转轴1014，可以通过旋转连接杆1013改变上壳体1011和下壳体1012到达不同位置，方便在不同的安置场合使用。底座1015可以是一中空的锥形筒，通过这样的结构可以直接套设在雪糕桶或其他物品的顶端，方便设置和取用。底座1015还可以是一圆柱，转轴1014设置在圆柱的一个底面上，在实际使用中，底座1015可以采用密度较大的材料制成，使底座1015的重量大于上壳体1011和下壳体1012的重量，在安放使用时，可以放置的更稳固，工作状态更稳定。

所述光线发射器102设置在所述空腔内，通过所述上壳体1011向外发射检测光束。所述光电转换器103设置在所述空腔内，当接收到经反射后的所述检测光束后生成感应信号。通过光线发射器102向外部发射检测光束，其他物体靠近到上壳体1011的位置时，可能会对检测光束形成反射作用，并使一部分检测光束反射后进入到光电转换器103中，进而生成感应信号。生成感应信号即表明有物体进入到了检测光束的发射和反射范围内。在实际运动训练使用场景中，运动人员从其他位置运动到一智能光感器所在位置后，通过身体上的手部或脚部向上壳体1011靠近，并触发光电转换器103生成感应信号，即表明该人员到达了该智能光感器所在位置。

时钟模块104设置在所述空腔内，用于生成时刻信号。时钟模块104可以通过预设好时刻信号，使时钟模块104的时间与智能光感器所在位置的当地时间相同也可以在每次使用时，根据实际情况设定。

所述处理器105与所述光电转换器103、时钟模块104相连接，用于当生成感应信号时，根据所述时刻信号，确定所述感应信号的生成时刻信息。处理器105可以对生成的感应信号的具体生成时刻进行确定。本申请实施例中的时刻信号的精确度可以根据实际情况设定选用。

所述通信模块106与所述处理器105相连接，用于与其他感应设备或控制终端通信连接，将所述生成时刻信息发送给其他感应设备或控制终端。其他感应设备或控制终端可以对生成时刻信息进行统计分析和查询。

在实际使用中，可以在一训练场地上布置一个或多个智能光感器，并通过授时设定，使多个智能光感器内的时钟模块104的走时一致。训练开始前，可以确定运动路线，在每一段路线的终点设置一智能光感器。训练开始后，训练人员通过跑动或其他运动方式沿预设的运动路线运动，到达某一个智能光感器所在位置后，通过肢体或使用其他运动装备接近智能光感器的动作使光线发射器102发射的光线反射后被光电转换器103接收，生成感应信号，表明该人员已经到达该智能光感器的所在位置。例如，可以使用球拍、足球、篮球等运动装备。智能光感器通过处理器105结合时钟模块104提供的时刻信号，确定感应信号的生成时刻信息，并通过通信模块106将生成时刻信息发送出去，在其他终端上进行展示。即可实时了解运动人员到达某一智能光感器所在位置的准确时刻，并可以通过简单的时间运算，得到运动人员在两个智能光感器之间的运动时长，了解运动人员的运动能力。

如图4所示，进一步的还包括压力传感器107，所述压力传感器107设置在所述空腔内且与所述上壳体1011固定连接，与所述处理器105相连接，用于感应施加在所述上壳体1011表面的外部压力大小，并在感应到外部压力超过预设压力阈值时生成压力电信号；所述处理器105还用于确定所述压力电信号的生成时刻信息。

压力传感器107可以采用微机电压力传感器107，压力传感器107中的压力感知部分即压力感应单元与上壳体1011固定连接，施加在上壳体1011的压力会传递到压力感应单元上，压力感应单元即可感应到外部压力的大小，并通过压力判断单元对压力大小和预设压力阈值进行比较，当外部压力超过预设压力阈值时，即通过压电转换单元生成压力电信号。表明有较大的外部压力施加在了上壳体1011上。在训练运动的使用场景中，如上所述，可以通过人体上的部分肢体或使用其他运动装备接近光线发射器102实现感应信号的生成。还可以通过手拍或者脚踏的动作，向智能光感器的上壳体1011上施加一定的压力，以生成压力电信号。

在实际使用中，处理器105可以只获取感应信号或者压力电信号中的一种，例如在同一时刻得到了感应信号和压力电信号，表明人体在该时刻同时接近了智能光感器的光线发射器102，在接近的同时还向上壳体1011端面上施加了一个大于预设压力阈值的压力，造成在同一时刻生成了感应信号和压力电信号。

在实际使用中，如果分别确定两个信号的生成时刻，实际上是多余的，因为其中一个信号即可表明人体到达智能光感器所在位置的时刻。或者在时间间隔较短的两个时刻也分别生成了感应信号和压力电信号，由于这两个生成时刻的间隔很短，在实际中不可能是两个不同的人员造成的。所以，在本申请实施例中，可以设置一时间间隔阈值，如果一个感应信号和一个压力电信号的生成时刻的时间间隔小于时间间隔阈值的话，那么就认定是同一人员的动作造成的感应信号或压力电信号的生成，此时只确定两个信号中任意一个信号的生成时刻信息即可。同样的道理，如果两个感应信号的生成时刻的时间间隔小于预设时间间隔的话，只确定其中一个感应信号的生成时刻信息。或者，如果两个压力电信号的生成时刻的时间间隔小于预设时间间隔的话，只确定其中一个压力电信号的生成时刻信息。

进一步的，还可以预先设定一屏蔽时间间隔，在生成某一个信号后的屏蔽时间间隔内，屏蔽光电转换器103或者压力传感器107的信号生成，在屏蔽时间间隔结束后，处理器105才继续接受光电转换器103或压力传感器107的信号。假设在某一时刻，光电转换器103生成了感应信号，此时，屏蔽时间间隔开始计时，在屏蔽时间间隔内，即使光电转换器103或压力传感器107继续生成了感应信号或压力电信号，处理器105都不会对屏蔽时间间隔内生成的信号进行生成时刻信息的确定。这样也能保证在一定时间间隔内，只确定一个感应信号或一个压力电信号的生成时刻信息。不会发生针对一个人员的到达而确定多个生成时刻信息的情况，扰乱训练或运动结果。

进一步的，还包括灯光模块108，所述灯光模块108设置在所述空腔内，并与所述处理器105相连接；所述通信模块106还用于接收预设光线控制信号，所述灯光模块108依据所述预设光线控制信号发光。

在实际使用中，智能光感器一般设置在较空旷的运动场地中，智能光感器的体积较小，由于运动训练过程的活动范围较大，如果直接摆放在地面上，很可能使运动人员在快速的运动过程中，不能准确的确定智能光感器的具体位置，影响运动过程。即使将智能光感器设置在其他物体上，也可能不能被准确的发现，并且如果在一块场地上设置多个智能光感器，期望实现复杂的跑动训练，如折返跑等活动，运动人员需要在跑动过程中，在多个不同的智能光感器之间运动，很可能造成混淆。

通过设置灯光模块108，可以发出提示光线，不仅可以将智能光感器的具体位置标示出来，还可以对训练形成光线提示。如运动人员需要运动到多个智能光感器的其中一个，那么这一个智能光感器上的光线发生器就可以根据预设光线控制信号发出光线，而其他的智能光感器上的灯光模块108保持熄灭状态，提示运动人员需要运动到发出光的智能光感器所在位置。

另外，灯光模块108的点亮或熄灭还可以根据光电转换器103或压力传感器107的生成信号而动作。例如，一智能光感器的灯光模块108发出某一颜色光线，提示运动人员需要运动到该智能光感器所在位置，当运动人员的肢体或使用其他运动装备接近了该智能光感器上的光线发射器102，使光点转换器生成了感应信号，表明运动人员到达了智能光感器的所在位置。此时，该智能光感器上的灯光模块108就可以熄灭，完成对运动人员的光线提示。在多个智能光感器组成的运动系统中，可以通过不同智能光感器依次序点亮或熄灭，实现对运动路线的提示和运动计划的展现。

本申请实施例中的灯光模块108可以采用四色LED灯，可以发出不同颜色的光线，可以通过预设光线控制信号控制发出预设颜色的光线，还可以进行闪动、熄灭等光线动作。一场运动活动中，多个智能光感器的发光顺序、发光颜色可以根据运动需要进行预先设置。并通过通信模块106将设定好的预设灯光控制信号传输到智能光感器中，为了保证灯光模块108对光线发射器102发出的光线不会形成干扰，在实际使用中，灯管模块发出的光线和光线发射器102采用的检测光束设置为不同波长的光线，避免干扰情况的发生。

更进一步的，还包括声音模块109，所述声音模块109设置在所述空腔内，并与所述处理器105相连接；所述通信模块106还用于接收预设声音控制信号，所述声音模块109依据所述预设声音控制信号发出声音。

与灯光模块108的提示功能类似，还可以通过声音模块109进行声音提示。通过声音模块109发出预先声音信号设定的声音，由于人体通过视觉接收灯光模块108发出的光线可以准确的确定一智能光感器的具体位置，但通过声音不能精确确定智能光感器的具体位置，只能确定声音来源的大致方位。所以通过声音模块109更多的是对运动方式的提示。如在多个智能光感器组成的运动训练系统中，通过灯光模块108亮灭的顺序标示出运动路线，当运动人员运动到某一个智能光感器所在位置并通过光电转换器103或压力传感器107生成了电信号后，声音模块109即可发出声音，如“继续向前”“左转”“折返”等等声音，对运动人员进行下一步运动路线的提示。预设声音控制信号可以根据实际情况进行预先设定。

更进一步的，所述通信模块106还用于与身份标识设备110通信连接，所述身份识别装置内置有身份信息，并采集人体健康数据，所述通信模块106接收所述身份标识设备的身份信息和人体健康数据；所述处理器105将所述身份信息、人体健康数据与所述生成时刻信息打包并通过所述通信模块106发送出去。

在一项训练运动中，可能有较多的人员参与，同一个智能运动设备会有不同人员在不同时刻到达，并生成多个生成时刻信息，为了区别出生成时刻信息的具体对应人员，还可以针对每一个人员设置一个身份标识设备110，身份标识设备110中存储有该人员的个人信息，如姓名、编号等等。身份标识设备110可以和通信模块106进行通信，具体的通信距离和通信协议可以预先设定。

在实际使用中，当运动人员佩戴有身份标识设备110运动到一智能光感器附近时，身份标识设备110可以和通信模块106预先建立通信，但此时，运动人员还没有靠近光线发射器102或还没有触压压力传感器107，还没有生成感应信号或者压力电信号。处理器105可以在生成感应信号或压力电信号的同时确定身份标识信息。在训练运动中，可能出现不同的两个人在间隔较短的时间内到达同一个智能光感器的情况，在本申请实施例中，可以将身份标识设备110和通信模块106的感应距离设置为很小，身份标识设备110可以是一手环，只有手环到达通信模块106的感应距离内才会感应到身份信息。避免对不同人员的到达时刻混淆，实现对每一个运动人员的精确计时。

在本申请实施例中，身份识别装置还可以实现人体心率数据的采集，身份识别装置上可以设置心率传感器，通过心率传感器采集佩戴人员的心率数据，并可以将采集到的人体心率数据发送给智能光感器。智能光感器可以通过通信模块106将人体心率数据、身份信息和生成时刻信息一并发送出去。以便通过其他设备及时了解训练人员的心率情况。

另外，所述通信模块106还用于接收其他智能光感器发送的生成时刻信息，并转发。在一场训练运动中，实际使用的智能光感器可能很多，布置的范围很广，通过一个控制终端对所有的智能光感器进行控制时，可能由于通信距离的显示，不能对距离较远的智能光感器发送的信息及时接收，造成生成时刻信息的漏接。本申请实施例中的通信模块106还可以实现生成时刻信息的转发，实现通信接力，将距离控制终端较远的智能光感器的生成时刻信息转发到控制终端上。

另外，还包括授时信号接收模块111，所述授时信号接收模块111与所述时钟模块104相连接，用于接收公用授时无线电信号，以对所述时钟模块104授时。由于时钟模块104的精准走时关系到计时的准确性，并且同时使用多个智能光感器时，要求所有的智能光感器的走时是一致的，在本申请实施例中，通过授时信号接收模块111，可以接收授时无线电信号，使其时刻信号与公用授时无线电信号的授时信息完全一致，保证走时准确和多个智能光感器的走时一致。

具体的，所述通信模块106采用蓝牙、无线电或、紫峰zigbee技术、射频识别技术或NFC进场通信技术。优选的，光线发射器102采用的所述检测光束为红外线光束。

综上所述，采用本申请实施例提供的智能光感器，在运动和训练时，运动人员可以通过肢体或使用其他运动装备靠近光线发射器，使光电转换器生成感应信号，并得到生成感应信号的生成时刻信息，并可以通过通信模块将生成时刻信息传输至其他设备上，方便准确的了解到运动人员到达该智能光感器所在位置的具体时刻。在跑动路线复杂的训练使用场景中，通过设置多个智能光感器，可以记录下运动人员到达每一个智能光感器的具体时刻，方便对每一段跑动路线的用时进行计量。装置结构简单，安装使用简便，计量结果精确，能够满足日常训练过程中多样化的需求。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语。