一种电阻值转换足底压力值电路、鞋垫及系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种电阻值转换足底压力值电路、鞋垫及系统。


背景技术：

2.足是站立和运动的根基，足压不稳，根基不牢，后患无穷，足健康与足、下肢和脊柱健康息息相关足健康与婴幼儿成长发育，髋关节、脊柱的受力息息相关足健康与运动的能力和耐力息息相关。足部是人体主要的承重部位，正常足跟与足背借韧带与关节形成足弓，使足部有较好弹性，能够缓冲外力的冲击、震荡，还对行走时足底的神经起到保护作用。
3.因此足底压力对人体健康状态分析有着至关重要的辅助分析作用，故对足底数据的采集具有重要意义。


技术实现要素：

4.本实用新型在此的目的在于提供一种电阻值转换足底压力值电路，通过该电路感应足底压力并得到对应的压力值，便于数据分析。
5.本实用新型提供的电阻值转换足底压力值电路结构可以是以下两种：
6.第一种结构包括：
7.压力传感器，用于感应足底压力，并输出与所受压力成正比关系的电量；
8.接收器，与所述压力传感器连接，被配置有数据转换电路和数据交互模块，所述数据转换电路被配置用于接收所述压力传感器输出的电量并将该电量转换成电阻值，再将该电阻值转换成压力值；
9.所述数据交互模块被配置用于数据交互，与所述数据转换电路连接。
10.第二种结构包括：
11.压力传感器，用于感应足底压力，并输出电阻值；
12.接收器，与所述压力传感器连接，被配置有单片机和数据交互模块，所述单片机被配置用于接收所述压力传感器输出的电阻值并将该电阻值转换成压力值；
13.所述数据交互模块被配置用于数据交互，与所述单片机连接。
14.在一些实施方式中，第一种结构的所述数据转换电路被配置包括单片机和电阻r1，所述电阻r1的一端接电路电源vcc，另一端接所述单片机；所述压力传感器输出的电量输入所述单片机与所述电阻r1相连接的引脚。
15.本实用新型在此的另一个目的在于提供一种鞋垫，包括鞋垫本体，鞋垫本体上布设有本文提供的电阻值转换足底压力值电路。
16.本实用新型在此的第三个目的在于提供一种足底压力值获取系统，该系统包括：
17.鞋垫，被配置用于获取足底压力值，该鞋垫为本文提供的鞋垫；以及
18.终端设备，与所述鞋垫通过网络连接，获取所述足底压力值。
19.本实用新型提供的技术方案，至少可以达到的有益效果是：利用压力传感器感应足底压力，配合单片机将电阻值转换成压力值，便于数据分析，如医护人员可以直接对该数
据进行分析。
附图说明
20.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。在附图中：
21.图1为本实用新型提供的数据转换电路的电路原理图；
22.图2为本实用新型提供的蓝牙模块的电路原理图；
23.图3为为本实用新型提供的micro usb接口模块的电路原理图；
24.图4为本实用新型提供的供电模块的电路原理图；
25.图5为电阻-压力关系曲线图；
26.图6为本实用新型提供的鞋垫的结构示意图；
27.1-鞋垫本体，2-压力传感器，3-接收器； 附图3中圆圈中的各数字表示压力传感器的编号。
具体实施方式
28.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
29.本实用新型为了获取足底压力，并将该压力以压力值形式表示，提供了一种电阻值转换足底压力值电路。该电路包括压力传感器和接收器；其中，压力传感器被配置用于感应足底压力，接收器与压力传感器连接，被配置有单片机和数据交互模块。
30.在此提供以以下两种实施例对本文提供的电阻值转换足底压力值电路进行更为详尽的描述。
31.实施例一
32.在本实施例中，本文提供的电路包括：
33.压电式传感器，用于感应足底压力，并输出与所受压力成正比关系的电量；
34.接收器，与压电式传感器连接，被配置有数据转换电路和数据交互模块，数据转换电路被配置用于接收压电式传感器输出的电量并将该电量转换成电阻值，再将该电阻值转换成压力值；数据交互模块被配置用于数据交互，与数据转换电路连接。
35.请参阅图1，本文在此应用的数据转换电路包括单片机和电阻r1，电阻r1的一端接电路电源vcc，另一端接单片机压电式传感器输出的电量输入单片机与电阻r1相连接的引脚。
36.本实施例提供的电路的工作原理是：压电式传感器在收到外力作用时，其表面会产生电荷，电荷通过集成于压电式传感器中的电荷放大器、测量电路的放大及变换阻抗后，被转换成与压电式传感器所受外力成正比关系的电量，该电量输入单片机，在电阻r1的作用下，压电式传感器的电阻值满足式（1）：
37.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）
38.其中：为电路电源，为单片机adc数据。
39.经式（1）计算得到压电式传感器的电阻值输入单片机，单片机根据图5所示电阻-压力关系曲线得到压力值。
40.本实施例中的数据转换电路中的单片机用于存储经c语言编程并调试成功的计算机程序，并能够执行该计算机程序，当执行该计算机程序时，实现压电式传感器的电阻值计算，根据该电阻值得到压力值，即实现电阻值换算为压力值。
41.当然，在另一些实施方式中，数据转换电路可以仅包括单片机。此处的单片机并不限于特定的一种或一个系列的单片机，能够存储计算机程序并执行该计算机程序即可，如at89c52单片机，stc系列单片机、atm系列单片机等。
42.实施例二
43.在本实施例中，本文提供的电路包括：
44.电阻应变传感器，用于感应足底压力，并输出与所受压力相对应的电阻值；
45.接收器，与电阻应变传感器连接，被配置有单片机和数据交互模块，单片机被配置与电阻应变传感器连接，用于接收电阻应变传感器输出的电阻值并将该电阻值转换成压力值；数据交互模块被配置用于数据交互，与单片机连接。
46.本实施例提供的电路的工作原理是：电阻应变传感器受到外力时，将其内部金属导体变形转换成电阻变化，其具体变化是：金属导体受到轴向拉力，其长度增加而横截面积变小，电阻增加，反之电阻减小。电阻应变传感器受到外力作用状态下输出现有的电阻值，该电阻值输入单片机，单片机根据图5所示电阻-压力关系曲线得到压力值。
47.本实施例中中的单片机用于存储经c语言编程并调试成功的计算机程序，并能够执行该计算机程序，当执行该计算机程序时，实现电阻值换算为压力值。
48.此处的单片机并不限于特定的一种或一个系列的单片机，能够存储计算机程序并执行该计算机程序即可，如at89c52单片机，stc系列单片机、atm系列单片机等。
49.在实施例一、实施例二中，所记载的数据交互模块与单片机连接，用于实现数据交互，外部终端设备可以通过该单元与单片机连接，实现数据交互。该数据交互单元可以是：
50.1）蓝牙模块，可以与具备蓝牙功能的终端设备进行匹配，可以采用任何一种蓝牙模块，本文配置的蓝牙模块的有效距离为5m，支持5v/2ma的usb充电。具体的，请参阅图2，本文配置的蓝牙模块包括蓝牙芯片u1和发光二极管d5，蓝牙芯片u1低电源端经电容c2接地，高电源端经电容c1接电路电源vdd_bat，电容c1还接电路；发光二极管d5的阳极接蓝牙芯片u1的状态引脚连接，用于指示其工作状态，如蓝牙模块处于工作状态时，该发光二极管d5发光，反之则熄灭；发光二极管d5阴极直接接电路地或通过电阻r26接电路地；蓝牙芯片u1直接接单片机，或分别通过电阻r2、电阻r3和电阻r9接单片机。
51.2）micro usb接口模块，通过数据线与终端设备进行连接，实现数据交互。请参阅图3，本文配置的micro usb接口模块包括micro usb接口j3、瞬态抑制二极管d6、瞬态抑制二极管d7和瞬态抑制二极管d8，micro接口j3与单片机直接连接或分别通过电阻r21、电阻r22和电阻r23连接；瞬态抑制二极管d7、瞬态抑制二极管d6和瞬态抑制二极管d6分别连接
于与单片机相连接的引脚和电路地之间。
52.3）蓝牙模块和micro usb接口模块，蓝牙模块和micro usb接口模块可以采用上述电路结构。
53.数据交互模块被配置为蓝牙模块，利用蓝牙广播技术将压力值广播出去，任何带有蓝牙的终端设备搜索到电路的蓝牙后即可配对，配对成功后终端设备可接收或读取压力值，供终端设备接收使用；或被配置为micro usb接口模块，利用串口通信接入终端设备，使压力值被终端设备读取或传输至终端设备，供终端设备接收使用；或被配置为micro usb接口模块和蓝牙模块，通过二进制方式将压力值广播给支持usb接入和蓝牙接入的终端设备，供终端设备接收使用。
54.实施例一、实施例二中的接收器还被配置有供电模块，该供电模块采用以下电路结构之一：
55.1）被配置有用于对供电电源vdd_5v进行处理的芯片、瞬态抑制二极管d3、电容c9、电容c10、电阻r12、电容c11、电阻r11和电容c12，瞬态抑制二极管d3、电容c9和电容c10并联于芯片输入引脚和电路地之间；电阻r12连接于芯片输入引脚和使能引脚之间，电阻r11的一端接芯片的输出引脚，另一端作为输出端输出电路电源vdd_bat提供工作电压；电容c11连接于电阻r11与芯片输出引脚相连接的一端和电路地之间，电容c12连接于电阻r11作为输出端的一端和电路地之间。
56.其中，芯片采用的充电芯片，其输出直接提供工作电压。在另一些实施方式中，该芯片采用稳压芯片。
57.2）供电模块被配置为纽扣锂电池j2。
58.3）供电模块被配置为纽扣锂电池j2，该纽扣锂电池被配置为充电纽扣锂电池；请参阅图4，供电模块还被配置有充电芯片u3、瞬态抑制二极管d3、电容c9、电容c10、电阻r12、电容c11、二极管d4、电阻r11和电容c12，瞬态抑制二极管d3、电容c9和电容c10并联于芯片输入引脚和电路地之间；电阻r12连接于芯片输入引脚和使能引脚之间，二极管d4的阳极接充电芯片u3的输出引脚，阴极接电阻r11的一端，电阻r11另一端作为输出端输出电路电源vdd_bat，为纽扣锂电池j2充电；电容c11连接于二极管d4的阳极和电路地之间，电容c12连接于电阻r11作为输出端的一端和电路地之间。
59.供电模块中配置电容c9、电容c10、电容c11和电容c12用于对供电电源进行滤波，电阻r12用于提供使能信号，电阻r11用于限流。二极管d4作为单向开关，避免充电纽扣锂电池的电反向流入充电芯片u3，影响其稳定性。
60.本文中，供电电源vdd_5v通过usb接口提供，或者锂电池提供，或者干电池提供。
61.本文各功能电路配置瞬态抑制二极管用于吸收浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护各功能电路中元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。
62.将本文提供的电路分布于鞋垫本体1，构成带压力感应的鞋垫。参照图6，压力传感器2根据情况分布于鞋垫本体1上任何位置，如压力传感器2被分布于鞋垫本体1的前足区域、足弓外侧及足后区域；或者仅被分布于鞋垫本体1的前足区域、足弓外侧或足后区域。压力传感器2的数量根据情况设定，如3个、5个、8个、10个，左、右脚的鞋垫本体1上的压力传感器2分布数量及位置可以相同，也可以不同，如如图6所示，左、右脚鞋垫本体1上的压力传感器2分布数量及位置相同，构成8*2点位鞋垫。分布好的压力传感器2通过布线与接收器3连
接。
63.为保证鞋垫的舒适性，本文中压力传感器2可以是柔性纳米压力传感。
64.将本文提供的鞋垫装配于鞋底，实时感应足底压力，形成压力值，该压力值经数据交互模块在网络状态下传输至终端设备，或者终端设备在网络状态下通过数据交互模块读取，使终端设备获得该压力值。鞋垫直接提供压力值，终端设备可以直接使用或存储该压力值。
65.此处的网络状态可以是无线网络状态，如蓝牙网络状态；也可以是有线网络状态，如通过micro usb接口搭配数据线。
66.鞋垫和终端设备之间流程是这样的：
67.步骤1：终端设备搜索鞋垫蓝牙，并配对。
68.步骤2：配对成功后，鞋垫会广播向终端设备发送ble广播数据和ble透传数据；数据为byte字节格式，终端设备接收到数据后安要求解析即可，鞋垫已将电阻值转换为压力值；
69.步骤3：终端设备接收到数据后及完成单次交互，每次鞋垫压力值产生变化时会再次向配对终端设备发送数据，如配对终端设备断开，鞋垫进入休眠工作状态。
70.上述步骤1-步骤3是基于鞋垫包括蓝牙模块为例进行的说明，如鞋垫包括micro usb接口，则与终端设备通过数据线连接，实现数据传输/读取。
71.终端设备获得该压力值，可以进行处理显示，以供使用；或者直接进行存储，待需要使用时使用。如将该压力值提供给医护人员用于对人体健康状态分析提供辅助分析作用，该数据可以辅助专业医护人员对备孕期女性脊柱健康状态分析，脊柱相关病人康复情况分析，青少年脊柱生长发育健康状态分析及中老年人脊柱健康状态等脊柱健康状态分析，或者对产妇骨盆恢复情况分析。
72.本文记载的终端设备可以是任何支持usb接入和蓝牙的设备，如电脑、手机。
73.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的修改或等同替换，只要不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，均涵盖在本实用新型的权利要求范围内。