一种跳绳电子计数装置的制作方法

本实用新型属于文体用品技术领域，涉及一种跳绳，具体是一种跳绳电子计数装置。

背景技术：

跳绳运动是一种老少皆宜的体育锻炼健身项目。好处在于：促进大脑的发育，增强协调能力，提高平衡能力，促进儿童长高；锻炼心肺功能，跳绳可加速血液流回心脏，加强心脏泵血功能，进而增强耐力；可以锻炼肌肉，跳绳15分钟相当于跑步30分钟，跳跃动作几乎调动全身所有的肌肉，使肌肉群变得更为结实，尤其是腿部肌肉，此外背部和腹部的肌肉也得到了不同程度的运用；可以燃烧脂肪，塑造苗条体型。长期坚持跳绳可有效燃烧腿部、臀部及腹部的脂肪，使身材变得纤细苗条，就连拳击手也会在赛前通过跳绳减去多余脂肪。因此，跳绳运动得到大家的喜爱，同时，也是小学生必修的项目。

经过发展，现有的跳绳结构上和功能上都有了一些改进和进步。如出现了可以实现计数功能的跳绳，还有的增加了音乐播放等功能。跳绳实现计数功能主要包括以下两种方式：

1、采用机械计数器，就是以机械形式计数的机器。采用跳绳转轴的转动带动齿轮转动机械计数的原理。这种机械计数器的跳绳，往往体积大，并且精度不够。尤其长期磨损也会使精度进一步降低而导致计数不准。随着计数的数据无线传播的形成，跳绳计数的数据需要通过蓝牙传送到网络，但是机械计数器却没有办法实现这一功能，不符合时代的需求。

2、采用电子计数器，基本上是跳绳的转轴的转动触动电子线路接通并作为计数的依据。触动电子线路方法有多种，其中就有弹片受到转轴上的挤压而接通线路，另一种是转轴带动磁铁，磁铁触发霍尔开关或干簧管而接通计数线路。这些计数方式，只要触动一次，就计数一次。但现有的利用磁力进行计数的装置只要磁铁经过霍尔开关或干簧管计数器即加一，而不能确保跳绳的转轴转动完整一圈计数器才能加一。同时无法识别转轴是顺时针还逆时针方向，顺时针和逆时针转动均会计一次。因此，计数无法确认跳绳的正向还是反向，两种情况均做计数，计数器会将二者叠加。甚至，当转轴在小范围内反复摇晃，只要弹片的触点刚好能触动线路接通，或磁铁刚好反复触动霍尔开关或干簧管而接通线路,就可以在每触动一下，就计一次数。而此时转轴却并没有转过360度。这样导致错误计数的情形发生。因此，这些电子计数跳绳，虽然计数简单方便，也可以实现线上的数据传播，但因其自身的设计漏洞，导致计数不准，无法精准计数，不能在跳绳比赛时使用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了针对现有技术的不足，提供一种跳绳电子计数装置。实现精准计数：必须旋转满360度才计一次数，如果反向旋转满360度，则另反向单独计数一次。

本实用新型包括设置在跳绳手柄上或内的转轴组件、感应组件、计数电路。所述的跳绳手柄包括转动部件和握持部件，转动部件与握持部件通过转轴组件连接，转动部件与握持部件能够相对转动；跳绳的绳体固定安装在转动部件上，感应组件、计数电路设置在握持部件内。

所述的转轴组件包括转轴和转动块；转轴的一端与转动部件固定连接，转动部件转动时，转轴同步转动；转轴的另一端伸入握持部件，与握持部件活动连接；转动块固定在转轴的另一端，转动块具有一磁钢安装平台。

所述的感应组件包括一块磁钢和两个霍尔开关；磁钢固定设置在转动块的磁钢安装平台上，跳绳的绳体带动转动部件连同转轴转动时，磁钢以握持部件中心轴线为中心轴做圆周运动；两个霍尔开关位置与磁钢的圆周运动轨迹相对应；当磁钢转动到特定位置时，两个霍尔开关均能够感应磁钢的磁性，均产生霍尔效应，输出电平状态均发生翻转。

所述的计数电路包括电路板和单片机，单片机根据输入的逻辑信息进行计数；两个霍尔开关的信号输出端接单片机两个io口，单片机接收两个霍尔开关输出的信号。

进一步，所述的转轴组件还包括转动轴承，转轴与转动轴承的内圈固定相接，转动轴承的外圈与握持部件连接。采用转动轴承可以转动更加灵活，减少摩擦阻力。

进一步，还包括显示屏，显示屏与单片机连接，显示计数值，可以直观读取跳绳次数。

更进一步，还包括蓝牙发送模块，蓝牙发送模块与单片机连接，将计数值发送至外部接收设备，外部接收设备可以是手机或平板电脑等。

更进一步，霍尔开关在没有磁力感应时输出高电平，则两个霍尔开关的位置设定满足以下条件：

(1).当磁钢运动到接近第一霍尔开关位置时，第一霍尔开关位于磁钢的有效磁性范围内，当所感应到的磁感应强度的值达到一定程度时，第一霍尔开关内部集成的触发器发生翻转，其输出电平状态随之翻转，输出低电平；第二霍尔开关不在磁钢的有效磁性范围内，所感应到的磁感应强度不足以使第二霍尔开关内部集成的触发器发生翻转，第二霍尔开关继续输出高电平；

(2).当磁钢运动到第一和第二霍尔开关之间位置时，两个霍尔开关均位于磁钢的有效磁性范围内，第一霍尔开关继续输出低电平；当第二霍尔开关所感应到的磁感应强度的值达到一定的程度时，第二霍尔开关内部集成的触发器也发生翻转，其输出电平状态也随之翻转，也输出低电平；

(3).当磁钢运动到远离第一霍尔开关位置时，第一霍尔开关脱离磁钢的有效磁性范围，输出高电平；第二霍尔开关仍在磁钢的有效磁性范围内，继续输出低电平；

(4).当磁钢运动到远离两个霍尔开关位置时，第一和第二霍尔开关均离开磁钢的有效磁力范围，两个霍尔开关均输出高电平。

霍尔开关在没有磁力感应时输出低电平，则两个霍尔开关的位置设定满足以下条件：

(1).当磁钢运动到接近第一霍尔开关位置时，第一霍尔开关位于磁钢的有效磁性范围内，当所感应到的磁感应强度的值达到一定的程度时，第一霍尔开关内部集成的触发器发生翻转，其输出电平状态也随之翻转，输出高电平；第二霍尔开关不在磁钢的有效磁性范围内，所感应到的磁感应强度不足以使第二霍尔开关内部集成的触发器发生翻转，第二霍尔开关继续输出低电平；

(2).当磁钢运动到第一和第二霍尔开关之间位置时，两个霍尔开关均位于磁钢的有效磁性范围内，第一霍尔开关继续输出高电平；当第二霍尔开关所感应到的磁感应强度的值达到一定的程度时，第二霍尔开关内部集成的触发器也发生翻转，其输出电平状态也随之翻转，输出高电平，也输出高电平；

(3).当磁钢运动到远离第一霍尔开关位置时，第一霍尔开关脱离磁钢的有效磁性范围，输出低电平；第二霍尔开关仍在磁钢的有效磁性范围内，继续输出高电平；

(4).当磁钢运动到远离两个霍尔开关位置时，第一和第二霍尔开关均离开磁钢的有效磁力范围，两个霍尔开关均输出低电平。

更进一步，两个霍尔开关并排设置在电路板的同一面上，设置在电路板平面中心线的两侧，两个霍尔开关之间间距1～12mm；或者，两个霍尔开关分别设置在电路板的正反两面上，且均位于电路板的同一侧的偏心位置，两个霍尔开关的垂直于电路板平面的中心线之间间距0～8mm。采用这两种方式均能实现磁钢转动到特定位置时，两个霍尔开关均能够感应磁钢的磁性，均产生霍尔效应，输出电平状态均发生翻转。

采用本实用新型技术，绳体带动转轴组件转动，安装在转轴组件上的安装平台上的磁钢绕转轴中心轴线转动，在转动360度的过程中，分别到达手柄内线路板上的两个霍尔开关不同的相对位置，磁钢在两个霍尔开关的磁感应强度值也在不断的变化，进而霍尔开关的出现四种逻辑状态：两个霍尔开关均输出高电平，一个霍尔开关输出低电平、另一个霍尔开关输出高电平，两个霍尔开关均输出低电平，一个霍尔开关输出高电平、另一个霍尔开关输出低电平。当然，采用不同的霍尔开关高、低电平可能相反。霍尔开关输出端输出模似信号，该模似信号被单片机接收。单片机根据该输出信号进行计数，并在显示屏上呈现出来，便于人们读取。

本实用新型中的显示屏与单片机连接，用于显示计数值，以及蓝牙发送模块与单片机连接，用于将计数值发送至外部接收设备，都属于非常成熟的现有技术，普通的电子技术人员可以按照要求在不需要创造性劳动的情况下即可做出相应设计。本实用新型的主要发明点在于采用两个霍尔开关实现正向和反向计数的方式。

本实用新型不但可以正向计数，也可以实现反向计数，同时由于需要经过完整的四个状态计数1次，避免了现有计数装置计数不准确的现象。本实用新型采用两个霍尔开关即实现了区分正转和反转，在满足精准计数的前提下降低了产品的制造成本。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为图1中转轴组件的剖面结构示意图；

图3为本实用新型一种霍尔开关位置示意图；

图4为本实用新型另一种霍尔开关位置示意图；

图5为本实用新型又一种霍尔开关位置示意图；

图6为两个霍尔开关磁力感应范围示意图；

图7为本实用新型工作逻辑示意原理图。

具体实施方式

如图1和2所示，一种跳绳电子计数装置，包括设置在跳绳手柄内的转轴组件、感应组件、计数电路。

跳绳手柄包括转动部件i和握持部件ii，转动部件i与握持部件ii通过转轴组件连接，因此，转动部件i与握持部件ii能够相对转动。跳绳的绳体固定安装在转动部件i上，感应组件、计数电路设置在握持部件ii内。

转轴组件包括转轴1、转动轴承2和转动块3，固定轴1的一端固定设置在转动部件i的底部，转轴1与转动轴承2的内圈固定相接，转动轴承2的外圈与握持部件ii连接，转动块3固定在转轴1的另一端，转动块3具有一磁钢安装平台。

感应组件包括一块磁钢4和两个霍尔开关5-1和5-2。磁钢4固定安装在转动块3的安装平台上，并朝向电路板6设置。跳绳的绳体连同转动部件i转动时，带动转轴1同步转动，磁钢4以握持部件ii中心轴线为中心轴做圆周运动。两个霍尔开关5-1和5-2设置在电路板6上，并与磁钢4的圆周运动轨迹位置对应，当磁钢4转动到特定位置时，两个霍尔开关均能够感应磁钢4的磁性。

两个霍尔开关可以采用以下安装方式(图3、4和5中的虚线为磁钢的圆周运动轨迹，箭头为磁钢运动方向)：

1、如图3，两个霍尔开关5-1和5-2并排设置在电路板6的同一面上，并且位于电路板中心线的两侧。两个霍尔开关之间间距s1为1～12mm。

2、如图4，两个霍尔开关5-1和5-2分别设置在电路板6的正反两面上，均位于电路板的同一侧的偏心位置，两个霍尔开关的垂直于电路板平面的中心线之间间距s2≤8mm。

3、如图5，两个霍尔开关5-1和5-2分别设置在电路板6的正反两面上，且两个霍尔开关在电路板的同一侧偏心位置以电路板为中心面镜像对称。

对于没有磁力感应时输出高电平的霍尔开关，两个霍尔开关的位置设定满足以下条件：

(1).当磁钢4运动到接近第一霍尔开关5-1位置时，第一霍尔开关5-1位于磁钢的有效磁性范围内，当所感应到的磁感应强度的值达到一定的程度时，第一霍尔开关5-1内部集成的触发器发生翻转，其输出电平状态也随之翻转，输出低电平；第二霍尔开关5-2不在磁钢的有效磁性范围内，所感应到的磁感应强度不足以使第二霍尔开关内部集成的触发器发生翻转，第二霍尔开关5-2继续输出高电平；

(2).当磁钢4运动到第一和第二霍尔开关之间位置时，两个霍尔开关均位于磁钢的有效磁性范围内，第一霍尔开关5-1继续输出低电平；当第二霍尔开关5-2所感应到的磁感应强度的值达到一定的程度时，第二霍尔开关5-2内部集成的触发器也发生翻转，其输出电平状态也随之翻转，也输出低电平；

(3).当磁钢4运动到远离第一霍尔开关5-1位置时，第一霍尔开关5-1脱离磁钢的有效磁性范围，输出高电平；第二霍尔开关5-2仍在磁钢的有效磁性范围内，继续输出低电平；

(4).当磁钢运动到远离两个霍尔开关位置时，第一和第二霍尔开关均离开磁钢的有效磁力范围，两个霍尔开关5-1和5-2均输出高电平。

计数电路包括电路板和单片机(图中未画出)，单片机根据输入的逻辑信息进行计数。计数电路属于成熟的现有技术。每个霍尔开关的电源输入端接电源正极，并通过第一滤波电容接地，信号输出端通过第二滤波电容接地，两个霍尔开关的信号输出端接单片机两个io口，单片机接收两个霍尔开关输出的信号。

该跳绳电子计数装置还可以设置有显示屏，显示屏与单片机连接，用于显示计数值。也可以设置有蓝牙发送模块，蓝牙发送模块与单片机连接，将计数值发送至手机等外部接收设备。显示屏、蓝牙发送模块的设置以及连接方式为非常成熟的现有技术，不做详尽描述。

如图6所示，磁钢4对第一霍尔开关5-1的有效磁力范围为α区间，磁钢4对第二霍尔开关5-2的有效磁力范围为β区间。由于第一霍尔开关5-1和第二霍尔开关5-2并排设计，且距离满足条件，α区间和β区间部分重叠，此重叠区间为第一霍尔开关5-1和第二霍尔开关5-2共同的有效磁力范围。

霍尔开关位于有磁区域，即感应到磁钢的磁力时，输出低电平0；霍尔开关位于无磁区域，即感应不到磁钢的磁力时，输出高电平1。这样形成四种逻辑状态：

状态a，表示第一霍尔开关5-1和第二霍尔开关5-2均在磁钢的有效磁力范围之外，第一霍尔开关5-1输出高电平1至单片机，第二霍尔开关5-2也输出高电平1至单片机，代码11；

状态b，表示第一霍尔开关5-1在磁钢的有效磁力范围内，而第二霍尔开关5-2在磁钢的有效磁力范围外，第一霍尔开关5-1输出低电平0至单片机，第二霍尔开关5-2仍输出高电平1至单片机，代码01；

状态c，表示第一霍尔开关5-1和第二霍尔开关5-2均在磁钢的有效磁力范围内，第一霍尔开关5-1继续输出低电平0至单片机，第二霍尔开关5-2也输出低电平0至单片机，代码00；

状态d，表示第一霍尔开关5-1在磁钢的有效磁力范围外，而第二霍尔开关5-2在磁钢的有效磁力范围内，第一霍尔开关5-1输出高电平1至单片机，第二霍尔开关5-2仍输出低电平0至单片机，代码10。

如图7所示，当磁钢4顺时针圆周运动(即转动部件i正转)时，两个霍尔开关输出电平按照四种逻辑状态a、b、c、d的顺序进行循环。磁钢4在转动部i同步绕轴转动时，可以按abcd、bcda、cdba、dbac四种状态的其中一种，单片机计数1次；当磁钢再一次绕轴旋转一周，单片机再计数1次，累计计数为2。依此类推，并将所计的数字通过显示装置供人读取。

上述设置的器件，当磁钢4逆时针圆周运动(即转动部件i反转)时，两个霍尔开关输出电平按照四种逻辑状态a、d、c、b的顺序进行循环。当磁钢绕轴反向旋转一周，按dcba、cbad、badc、adcb四种状态的其中一种，单片机反向计数1次，当磁钢再一次绕轴反向旋转一周，单片机再计一反向数1次，累计数为反向2。依此类推，并将所计的数字通过显示装置供人读取。

单片机唤醒后随机检测到四种逻辑状态中的一种逻辑状态，并以此状态为起始位,完整经过四个逻辑状态，数值加一或减一，否则不计数。

也可以设定其中一个状态为起始状态，对于顺时针转动(即转动部件i正转)，如果设定状态a为起始状态，则abcda作为第一圈。由于状态a跨越区域较长，比较精确的计数方式是完整经历abcdab状态后为第一圈，此后每经历cdab状态为一圈。

更为合理的方式是：设定状态c为起始状态(因为状态c的历程为四个状态中最短)，完整经历cdabc状态后为第一圈，此后每经历dabc状态为一圈。

对于转动部件i反转也是这样，最为精确的方式也是设定状态c为起始状态，完整经历cbadc状态后为第一圈，此后每经历badc状态为一圈。

对于没有磁力感应时输出低电平的霍尔开关，上述四种逻辑状态中高、低电平反过来即可。

单片机按照四种状态的顺序，判断是正转还是反转，同时开始计数。因为必须完整经过四个状态才能计数，避免了绳体在摆动状态下产生计数的现象。该计数装置可以正转计数，也可以反向计数，同时计数精确。

该跳绳电子计数装置也可以在远离两个霍尔开关的位置另设一个或多个霍尔开关，另设霍尔开关的位置也与磁钢的圆周运动轨迹位置对应。这样，逻辑状态顺序随之改变，只需要改变计数的程序即可。例如，另设一个第三霍尔开关，第三霍尔开关不能与第一霍尔开关或第二霍尔开关同时感应磁钢的磁性并产生霍尔效应。由此发生五种逻辑状态：

a.第一霍尔开关产生霍尔效应，输出低电平，第二和第三霍尔开关输出高电平，代码011；

b.第一和第二霍尔开关产生霍尔效应，输出低电平，第三霍尔开关输出高电平，代码001；

c.第二霍尔开关产生霍尔效应，输出低电平，第一和第三霍尔开关输出高电平，代码101；

d.第三霍尔开关产生霍尔效应，输出低电平，第一和第二霍尔开关输出高电平，代码110；

e.三个霍尔开关均未产生霍尔效应，均输出高电平，代码111。

那么，正转的逻辑状态顺序为：abcede，反转的逻辑状态顺序为：aedecb。

本实用新型主要发明点在于，在特定位置，两个霍尔开关能够同时感应磁性，并产生霍尔效应，由此带来一种两个霍尔开关均发生电平翻转的逻辑状态，区别于现有相关技术中磁钢通常作用于一个霍尔开关。