專利名稱：可全方位接收無(wú)線計(jì)步信號(hào)的無(wú)線計(jì)步器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種無(wú)線計(jì)步器，特別是關(guān)于一種具有三個(gè)接收天線而可佩掛腰部，全方位接收無(wú)線計(jì)步信號(hào)的無(wú)線計(jì)步器。
背景技術(shù)：
由于現(xiàn)代工商業(yè)社會(huì)的忙碌以及人們對(duì)于適當(dāng)運(yùn)動(dòng)的日漸重視，使得各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)器材應(yīng)運(yùn)而生。而在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，運(yùn)動(dòng)者為了要準(zhǔn)確掌握運(yùn)動(dòng)量及了解運(yùn)動(dòng)者本身的身體狀況，故也有各種不同型態(tài)的人體信號(hào)感應(yīng)器被研發(fā)出來(lái)。
在各類型人體信號(hào)感應(yīng)器或運(yùn)動(dòng)信號(hào)感應(yīng)器中，計(jì)步器(Pedometer)由于佩掛方便、操作簡(jiǎn)易、可量測(cè)步行或跑步的步數(shù)，故目前已被廣泛地使用。在不同的計(jì)步器產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，有設(shè)計(jì)成可貼附結(jié)合在使用者鞋子上等不同方式，也有些是設(shè)計(jì)成無(wú)線的方式。
例如在其中一種無(wú)線式計(jì)步器的設(shè)計(jì)中，其是將計(jì)步器的發(fā)射器掛系于人體的腰帶上，以在使用者在走路時(shí)感測(cè)其行走的步伐數(shù)。而該計(jì)步器的接收器則可以佩戴于使用者的手腕部。故當(dāng)使用者在走路或跑步時(shí)，該發(fā)射器可將步伐數(shù)以無(wú)線方式傳送至該接收器，使用者即可由該接收器上的顯示器觀看到行走的累計(jì)步數(shù)。
在傳統(tǒng)的單軸無(wú)線式計(jì)步器設(shè)計(jì)中，其發(fā)射器配置有單一個(gè)發(fā)射天線，而在接收器中則配置有單一個(gè)接收天線。圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)中以單一發(fā)射天線對(duì)應(yīng)于單一接收天線的磁場(chǎng)分布示意圖。在此種單軸無(wú)線式計(jì)步器的設(shè)計(jì)中，當(dāng)發(fā)射信號(hào)源加于發(fā)射天線1時(shí)，會(huì)在該發(fā)射天線1的外圍形成電磁場(chǎng)11，該電磁場(chǎng)11可被位在有效范圍中的接收天線所感應(yīng)接收。

發(fā)明內(nèi)容
前述的現(xiàn)有技術(shù)中，單軸式接收天線的位置方向必須與發(fā)射天線平行，才具有最佳信號(hào)接收效果。然而，該無(wú)線信號(hào)的接收技術(shù)使用于實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域中時(shí)，卻經(jīng)常無(wú)法保持接收天線的位置方向與發(fā)射天線平行的相對(duì)位置關(guān)系，故使得信號(hào)的接收經(jīng)常會(huì)有無(wú)法接收到信號(hào)、或是接收到的信號(hào)微弱的狀況。
特別是在該無(wú)線信號(hào)的接收技術(shù)若是使用于動(dòng)態(tài)應(yīng)用領(lǐng)域中時(shí)，其無(wú)法接收到信號(hào)以及信號(hào)微弱的狀況更為嚴(yán)重。例如，當(dāng)該無(wú)線信號(hào)的接收技術(shù)應(yīng)用在目前廣泛使用的無(wú)線計(jì)步器(Wireless Pedometer)的應(yīng)用場(chǎng)合中，由于無(wú)線計(jì)步器的腕式接收器是穿戴于使用者的手腕上，而發(fā)射器是佩載在腰際或其它人體部位。在此種無(wú)線計(jì)步器的設(shè)計(jì)中，會(huì)因?yàn)槭褂谜咴谛凶呋蜻M(jìn)行不同的運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于手部的擺動(dòng)而使該接收器相對(duì)于該發(fā)射器的接收方向受到變動(dòng)，因而導(dǎo)致發(fā)射器端的天線與接收器端的天線無(wú)法隨時(shí)保持平行時(shí)的最佳接收狀況，而無(wú)法順利接收到無(wú)線計(jì)步信號(hào)。
傳統(tǒng)單軸式接收天線的發(fā)射器與接收器間，除了兩者的平行角度關(guān)系會(huì)影響到接收器所接收到的信號(hào)強(qiáng)弱之外，發(fā)射器與接收器間的距離也會(huì)影響到接收器接收信號(hào)的強(qiáng)弱，由于所接收到的信號(hào)較弱，故經(jīng)常會(huì)造成無(wú)法編碼、無(wú)法辨識(shí)的問(wèn)題。
再者，發(fā)射器與接收器間的距離遠(yuǎn)近，會(huì)造成接收器所接收的信號(hào)寬度變化，當(dāng)發(fā)射器與接收器間的距離太遠(yuǎn)時(shí)，信號(hào)寬度會(huì)變得很窄，無(wú)法讀取信號(hào)，也無(wú)法編碼。
為了改善上述的單軸式天線的缺失，在美國(guó)發(fā)明專利第4625733號(hào)揭露出一種具有三個(gè)發(fā)射線圈及三個(gè)接收線圈的人體信號(hào)量測(cè)裝置，雖然可以增強(qiáng)三個(gè)發(fā)射線圈及三個(gè)接收線圈之間信號(hào)耦合的強(qiáng)度，但該發(fā)射器的三個(gè)線圈與接收器的三個(gè)接收天線之間反而會(huì)產(chǎn)生彼此磁場(chǎng)互相干擾、抵減的問(wèn)題，在實(shí)際的應(yīng)用中，在某些角度可能有信號(hào)增強(qiáng)的效果，但在其它某些角度時(shí)，則反而會(huì)有信號(hào)互相干擾、抵減的狀況。
緣此，本發(fā)明的主要目的即是提供一種全方位無(wú)線計(jì)步器，以使無(wú)線計(jì)步器的使用，可具備全方位接收的功能，而使無(wú)線計(jì)步器不再受到接收器的接收天線位置方向必須與發(fā)射器的發(fā)射天線平行的限制。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有三個(gè)接收天線的全方位接收的無(wú)線計(jì)步器，其通過(guò)該接收天線被安排成X、Y、Z三軸方向，故可針對(duì)不同方向的無(wú)線計(jì)步信號(hào)產(chǎn)生諧振作用，以在該接收器的接收方向受到變動(dòng)時(shí)，仍可以正常接收到發(fā)射器所發(fā)射出的無(wú)線計(jì)步信號(hào)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可全方位接收無(wú)線計(jì)步信號(hào)而且不會(huì)有相鄰兩個(gè)計(jì)步器受到信號(hào)干擾或計(jì)步不正確的無(wú)線計(jì)步器。本發(fā)明中以特殊及低成本方式來(lái)進(jìn)行無(wú)線信號(hào)的編碼及譯碼。
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題所采用的技術(shù)手段是在無(wú)線計(jì)步器的接收器中配置有三個(gè)接收天線，分置于X、Y、Z三軸方向，可針對(duì)該無(wú)線計(jì)步器的發(fā)射器的發(fā)射天線所發(fā)射出的不同方向無(wú)線計(jì)步信號(hào)產(chǎn)生諧振作用，其產(chǎn)生的諧振信號(hào)經(jīng)接經(jīng)一接收器控制電路的處理后得到一步數(shù)值的信號(hào)，并由一顯示器予以顯示。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明有效克服了傳統(tǒng)無(wú)線計(jì)步器的接收器的接收天線位置方向必須與發(fā)射器的發(fā)射天線平行，否則會(huì)有無(wú)法接收到信號(hào)、或是接收到的信號(hào)微弱的問(wèn)題。當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于可佩戴于使用者手腕的腕式無(wú)線計(jì)步器的應(yīng)用場(chǎng)合中時(shí)，由于本發(fā)明具有全方位接收的功能，故不會(huì)遇到因?yàn)槭褂谜咴谶M(jìn)行不同的運(yùn)動(dòng)時(shí)而使該接收器的接收方向受到變動(dòng)而導(dǎo)致無(wú)法順利接收到無(wú)線計(jì)步信號(hào)的問(wèn)題。
再者，在采用本發(fā)明的三軸式接收天線架構(gòu)時(shí)，因同時(shí)接收三天線的信號(hào)，故接收到的信號(hào)寬度大小足以讓控制電路讀取及辨識(shí)信號(hào)，故可順利編碼，以辨識(shí)出每個(gè)信號(hào)的高態(tài)與低態(tài)。
故本發(fā)明的設(shè)計(jì)可以有效克服傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，發(fā)射器與接收器間的角度所造成信號(hào)較弱的因素，而僅與該發(fā)射器與接收器間的距離的因素有關(guān)，故在整體的信號(hào)接收效能方面，本發(fā)明具有較佳的信號(hào)接收效果，又能排除發(fā)射器與接收器間的角度所造成信號(hào)較弱的變量。
本發(fā)明所采用的具體技術(shù)，將通過(guò)以下的實(shí)施例及附呈圖式作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)中以單一發(fā)射天線對(duì)應(yīng)于單一接收天線的磁場(chǎng)分布示意圖；圖2A～圖2C顯示一使用者佩載本發(fā)明全方位無(wú)線計(jì)步器的示意圖；圖3顯示本發(fā)明全方位無(wú)線計(jì)步器中的接收器以三個(gè)接收天線來(lái)接收發(fā)射器所發(fā)出的電磁場(chǎng)的配置示意圖；圖4顯示本發(fā)明全方位無(wú)線計(jì)步器中的發(fā)射器的控制電路圖；圖5顯示本發(fā)明全方位無(wú)線計(jì)步器中的接收器的控制電路圖；圖6顯示本發(fā)明所采用的無(wú)線信號(hào)編碼及譯碼的波形示意圖。
主要組件符號(hào)說(shuō)明1 發(fā)射天線11 電磁場(chǎng)2 接收天線3 使用者4 發(fā)射器40 發(fā)射器控制電路41 發(fā)射天線42 電磁場(chǎng)43 振動(dòng)檢測(cè)單元44 電阻
45 電容46 放大濾波電路47 微控器48 振蕩電路5 接收器50 接收器控制電路51、52、53 接收天線51a、52a、53a 電容54 放大電路55 濾波電路56 整形電路57 微控器58 顯示器Q1、Q2、Q 3晶體管具體實(shí)施方式
首先參閱圖2A、圖2B、圖2C所示，其是分別顯示一使用者3佩載本發(fā)明全方位無(wú)線計(jì)步器在進(jìn)行步行時(shí)的示意圖。本發(fā)明的全方位無(wú)線計(jì)步器是由一發(fā)射器4(Wireless Transmitter)及一接收器5(WirelessReceiver)所組成，其中該發(fā)射器4可佩掛在使用者3的腰際或其它部位，而該接收器5是被戴于使用者的手腕，該接收器5上設(shè)有液晶顯示器58，可供使用者觀看該接收器5所接收到的步數(shù)值。
圖3顯示本發(fā)明全方位無(wú)線計(jì)步器中的接收器以三個(gè)接收天線來(lái)接收發(fā)射器所發(fā)出的電磁場(chǎng)的配置示意圖。在本發(fā)明的發(fā)射器中具有一發(fā)射天線41，而接收器中設(shè)計(jì)有三支接收天線51、52、53，構(gòu)成X、Y、Z三平面軸。
為了隨時(shí)保持該接收器最佳接收方向，本發(fā)明利用三軸的接收天線51、52、53，分置于X、Y、Z三軸方向，構(gòu)成一立體全方位的接收空間，達(dá)成信號(hào)接收的最佳效果。
圖4顯示本發(fā)明全方位無(wú)線計(jì)步器中的發(fā)射器4的控制電路圖，其包括有一振動(dòng)檢測(cè)單元43，可接收到使用者走路或跑步時(shí)的震動(dòng)信號(hào)。該振動(dòng)檢測(cè)單元43所檢測(cè)到的震動(dòng)信號(hào)會(huì)被送至一發(fā)射器控制電路40中進(jìn)行處理。該檢測(cè)到的震動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)一由電阻44、電容45組成的反彈跳電路(De-bouncing Circuit)、再經(jīng)一放大濾波電路46后，送出信號(hào)至微控器47進(jìn)行編碼。經(jīng)過(guò)微控器47編碼后的信號(hào)會(huì)控制一晶體管Q2，再由發(fā)射天線41、晶體管Q1及相關(guān)電容、電阻組成的振蕩電路48產(chǎn)生振蕩信號(hào)，再經(jīng)由該發(fā)射天線發(fā)射出無(wú)線計(jì)步信號(hào)。
圖5顯示本發(fā)明全方位無(wú)線計(jì)步器中的接收器5的控制電路圖，其包括有三軸或三個(gè)排列成X、Y、Z的接收天線51、52、53，其分別與并聯(lián)連接的電容51a、52a、53a組成三個(gè)諧振電路，針對(duì)不同方向的電磁場(chǎng)信號(hào)作諧振作用，其產(chǎn)生的諧振信號(hào)會(huì)由接收器控制電路50予以處理。也就是，該產(chǎn)生的諧振信號(hào)經(jīng)晶體管Q3后，由一放大電路54、濾波電路55、及整形電路56順序地進(jìn)行信號(hào)的放大、濾波、及整形處理成符合預(yù)定準(zhǔn)位的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，再由微控器57進(jìn)行譯碼，如此即可得到一步數(shù)值的信號(hào)，并由顯示器58顯示該步數(shù)值。
當(dāng)兩個(gè)計(jì)步器同時(shí)在相鄰位置使用時(shí)，任一個(gè)計(jì)步器的發(fā)射器所發(fā)射出的無(wú)線信號(hào)可能會(huì)被另一臺(tái)計(jì)步器的接收器予以接收到，尤其是本發(fā)明中的接收器是以三軸或三個(gè)排列成X、Y、Z的接收天線來(lái)接收發(fā)射器的信號(hào)，至少會(huì)有其中一個(gè)接收天線可能會(huì)與相鄰計(jì)步器的發(fā)射天線相平行，而接收到該相鄰計(jì)步器所發(fā)射出的信號(hào)，如此即造成了相鄰計(jì)步器之間的信號(hào)干擾及計(jì)步不正確的問(wèn)題。
為解決噪聲及兩者以上的無(wú)線計(jì)步器同時(shí)使用的場(chǎng)合，本發(fā)明以特殊及低成本方式來(lái)進(jìn)行無(wú)線信號(hào)的編碼及譯碼。圖6顯示本發(fā)明所采用的無(wú)線信號(hào)編碼及譯碼的波形示意圖。在發(fā)射端編碼方面，本發(fā)明的編碼方式為(1)發(fā)射器以每一完整的一個(gè)信號(hào)周期T來(lái)代表高態(tài)信號(hào)“1”或低態(tài)信號(hào)“0”，也就是T＝T1+T2，其中T1代表高態(tài)信號(hào)的時(shí)間，而T2代表低態(tài)信號(hào)的時(shí)間。
(2)發(fā)射器以機(jī)臺(tái)辨識(shí)碼(ID Code)來(lái)作為機(jī)臺(tái)的辨識(shí)，取代了已知的以地址(Address)及資料碼(Data Code)來(lái)辨識(shí)機(jī)臺(tái)的方式，可減少每一信號(hào)傳送時(shí)的信號(hào)長(zhǎng)度，可避免兩者信號(hào)互相沖突。
例如，當(dāng)有四個(gè)計(jì)步器在相鄰位置同時(shí)使用時(shí)(a)第一個(gè)計(jì)步器的機(jī)臺(tái)辨識(shí)碼(ID Code)為11，也就是第一個(gè)計(jì)步器的發(fā)射器在使用者每走一步時(shí)，該發(fā)射器會(huì)預(yù)設(shè)時(shí)間ΔT中，發(fā)射出三個(gè)辨識(shí)碼訊號(hào)；(b)第二個(gè)計(jì)步器的機(jī)臺(tái)辨識(shí)碼(ID Code)為10，也就是第二個(gè)計(jì)步器的發(fā)射器在使用者每走一步時(shí)，該發(fā)射器會(huì)預(yù)設(shè)時(shí)間ΔT中，發(fā)射出二個(gè)連續(xù)的辨識(shí)碼訊號(hào)；(c)第三個(gè)計(jì)步器的機(jī)臺(tái)辨識(shí)碼(ID Code)為01，也就是第三個(gè)計(jì)步器的發(fā)射器在使用者每走一步時(shí)，該發(fā)射器會(huì)預(yù)設(shè)時(shí)間ΔT中，發(fā)射出二個(gè)辨識(shí)碼信號(hào)，但該兩個(gè)辨識(shí)碼訊號(hào)間隔一低態(tài)準(zhǔn)位的訊號(hào)；(d)第四個(gè)計(jì)步器的機(jī)臺(tái)辨識(shí)碼(ID Code)為00，也就是第四個(gè)計(jì)步器的發(fā)射器在使用者每走一步時(shí)，該發(fā)射器會(huì)預(yù)設(shè)時(shí)間ΔT中，發(fā)射出一個(gè)辨識(shí)碼訊號(hào)；(3)每一計(jì)步器有一個(gè)機(jī)臺(tái)辨識(shí)碼，而發(fā)射天線依據(jù)機(jī)臺(tái)辨識(shí)碼的延遲時(shí)間來(lái)作不同的時(shí)間延遲發(fā)射，避免兩者信號(hào)互相沖突(a)第一個(gè)計(jì)步器在預(yù)設(shè)時(shí)間ΔT之后，具有一延遲時(shí)間400ms；(b)第二個(gè)計(jì)步器在預(yù)設(shè)時(shí)間ΔT之后，具有一延遲時(shí)間300ms；
(c)第三個(gè)計(jì)步器在預(yù)設(shè)時(shí)間ΔT之后，具有一延遲時(shí)間200ms；(d)第四個(gè)計(jì)步器在預(yù)設(shè)時(shí)間ΔT之后，具有一延遲時(shí)間100ms。
而在本發(fā)明的接收器譯碼方式為(1)依據(jù)完整的信號(hào)周期T＝T1+T2來(lái)確認(rèn)每一信號(hào)是否正確。
(2)依據(jù)機(jī)臺(tái)辨識(shí)碼辨別使用者的身份，及計(jì)算每一步的速度。
(3)依據(jù)每一機(jī)臺(tái)辨識(shí)碼及預(yù)設(shè)的延遲時(shí)間來(lái)正確辨別正確的發(fā)射器信號(hào)源。
通過(guò)上述的本發(fā)明實(shí)施例可知，本發(fā)明確提供一種可全方位接收無(wú)線計(jì)步信號(hào)的無(wú)線計(jì)步器，本發(fā)明極具產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。惟以上的實(shí)施例說(shuō)明，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例說(shuō)明，凡習(xí)于此項(xiàng)技術(shù)者當(dāng)可依據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例說(shuō)明而作其它種種的改良及變化。然而這些依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所作的種種改良及變化，當(dāng)仍屬于本發(fā)明的發(fā)明精神及界定的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可全方位接收無(wú)線計(jì)步信號(hào)的無(wú)線計(jì)步器，包括有一發(fā)射器，具有一振動(dòng)檢測(cè)單元、一發(fā)射器控制電路、一振蕩電路、一發(fā)射天線，該振動(dòng)檢測(cè)單元可檢測(cè)使用者走路或跑步時(shí)的震動(dòng)信號(hào)，經(jīng)該發(fā)射器控制電路后，經(jīng)振蕩電路產(chǎn)生振蕩信號(hào)，再經(jīng)由該發(fā)射天線發(fā)射出無(wú)線計(jì)步信號(hào)；一接收器，具有三個(gè)接收天線，分置于不同軸向，以針對(duì)不同方向的無(wú)線計(jì)步信號(hào)產(chǎn)生諧振作用，其產(chǎn)生的諧振信號(hào)經(jīng)一接收器控制電路的處理后得到一步數(shù)值的信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的可全方位接收無(wú)線計(jì)步信號(hào)的無(wú)線計(jì)步器，其特征在于，其中該三個(gè)接收天線分別與并聯(lián)連接的電容組成三個(gè)諧振電路，且該三個(gè)諧振電路再予串聯(lián)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的可全方位接收無(wú)線計(jì)步信號(hào)的無(wú)線計(jì)步器，其特征在于，其中該三個(gè)接收天線分置于X、Y、Z三軸方向。
4.如權(quán)利要求1所述的可全方位接收無(wú)線計(jì)步信號(hào)的無(wú)線計(jì)步器，其特征在于，其中該發(fā)射器的發(fā)射天線在發(fā)射無(wú)線計(jì)步信號(hào)時(shí)，其編碼方式為發(fā)射器以每一完整的一個(gè)信號(hào)周期來(lái)代表高態(tài)信號(hào)或低態(tài)信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的可全方位接收無(wú)線計(jì)步信號(hào)的無(wú)線計(jì)步器，其特征在于，其中該發(fā)射器的發(fā)射天線在發(fā)射無(wú)線計(jì)步信號(hào)時(shí)，其編碼方式更包括發(fā)射器以機(jī)臺(tái)辨識(shí)碼來(lái)作為機(jī)臺(tái)的辨識(shí)。
6.如權(quán)利要求4所述的可全方位接收無(wú)線計(jì)步信號(hào)的無(wú)線計(jì)步器，其特征在于，其中該發(fā)射器的發(fā)射天線在發(fā)射無(wú)線計(jì)步信號(hào)時(shí)，其每一計(jì)步器有一個(gè)機(jī)臺(tái)辨識(shí)碼，而發(fā)射天線依據(jù)機(jī)臺(tái)辨識(shí)碼的延遲時(shí)間來(lái)作不同的時(shí)間延遲發(fā)射，避免兩者信號(hào)互相沖突。
全文摘要
一種可全方位接收無(wú)線計(jì)步信號(hào)的無(wú)線計(jì)步器，包括有一發(fā)射器及一接收器，其中該發(fā)射器具有一振動(dòng)檢測(cè)單元、一發(fā)射器控制電路、一振蕩電路、一發(fā)射天線，該振動(dòng)檢測(cè)單元可檢測(cè)使用者走路或跑步時(shí)的震動(dòng)信號(hào)，經(jīng)該發(fā)射器控制電路后，經(jīng)振蕩電路產(chǎn)生振蕩信號(hào)，再經(jīng)由該發(fā)射天線發(fā)射出無(wú)線計(jì)步信號(hào)。一接收器，具有三個(gè)接收天線，分置于X、Y、Z三軸方向，可針對(duì)不同方向的無(wú)線計(jì)步信號(hào)產(chǎn)生諧振作用，其產(chǎn)生的諧振信號(hào)經(jīng)一接收器控制電路的處理后得到一步數(shù)值的信號(hào)，并由一顯示器予以顯示。
文檔編號(hào)G01C22/00GK1779731SQ20041009612
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者陳侑郁 申請(qǐng)人:陳侑郁