基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法及应用

摘要

本发明公开了基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法及应用，涉及跑步机设计技术领域。本发明包括如下步骤：红外光接收管受红外光照射后输出低电平至单片机；其中，红外光接收管设有一列，红外光由红外光发射管发出的；跑板下沉，其中，跑板下沉中，位于下沉距离段内的红外光接收管随跑板下沉依次被遮蔽；红外光接收管于非光红外光照射时，输出高电平至单片机；单片机输出下沉幅度数据信息，其中，下沉幅度数据为在跑板回弹后发出的，一次回弹中至少输出一次下沉幅度数据。本发明成列设置的红外光接收管监控置于跑板下方的红外光发射管的光线，取代精密的传感元件，巧妙地利用跑板下沉本身的特点获取更为精准的跑板下沉幅度。

权利要求

1.基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法，其特征在于，包括如下步骤：红外光接收管受红外光照射后输出低电平至单片机；其中，红外光接收管设有一列，红外光由红外光发射管发出的；

跑板下沉，其中，跑板下沉中，位于下沉距离段内的红外光接收管随跑板下沉依次被遮蔽；

红外光接收管于非光红外光照射时，输出高电平至单片机；

单片机输出下沉幅度数据信息，在输出下沉幅度数据之前，首先对下沉幅度确定：一个下沉、回弹中，以输出电平变化时间间隔最短的红外光接收管所在位置为最低下沉点；

其中，下沉幅度数据为在跑板回弹后发出的，一次回弹中至少输出一次下沉幅度数据，当跑板回弹不完全时，再次下沉，则输出两次下沉幅度数据，第二次的下沉幅度确定，按照第一次的相同方式进行确定。

2.根据权利要求1所述的基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法，其特征在于，一列中的红外光接收管等距设置。

3.根据权利要求2所述的基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法，其特征在于，红外光接收管由遮光板遮蔽，遮光板跟随跑板下沉或回弹而移动相应的距离。

4.计步数跑步机，其特征在于，包括依据权利要求3所述的基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法得出的回弹次数，以一次回弹计为一步。

5.气囊型减震跑步机，其特征在于，包括依据权利要求3所述的基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法得出下沉距离，根据下沉距离调节气囊气压。

说明书

基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法及应用

技术领域

[0001] 本发明属于跑步机设计技术领域，特别是涉及基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法及应用。

背景技术

[0002] 传统跑步机的跑板减震缓冲效果欠佳，使用时易对跑步者的关节造成较大的冲击力，易造成跑步者关节疲劳，甚至关节的损伤的安全风险，为了提高跑板的减震缓冲效果目
前，市面上也有一些适用于跑板的缓冲结构设计，即在跑步机的跑板底部加装减震结构，但
大部分的减震结构是通过跑步者自主选择减震模式来调节减震强度，这种减震方式的减震
效果是有限的。

[0003] 具体的来说，不同体重的跑步者对减震组件的弹性形变压力是不同的，导致相同模式的减震强度对不同体重的跑步者的减震效果也是截然不同的，不合适的减震强度将直
接伤害跑步者的膝关节。

[0004] 现有技术CN109350909B提供一种减震跑步机，该减震跑步机可实现根据用户的体重自动控制跑步机的抗压能力，但是该减震跑步机获取用户体重的方式是通过设置压力传
感器，再利用平板电脑基于体重计算，这种减震跑步机依赖于压力传感器和平板电脑实现，
一来存在跑步机成本较高的问题，二来，压力传感器和平板电脑都是高精度元件，特别是压
力传感器在长期使用后很容易导致精准不准，三者，该方式仅考虑跑步者的体重导致减震
调节效果依旧是有限的，跑步是一个动态的过程，跑步过程中跑板的下沉幅度不完全取决
于跑步者的体重。

[0005] 总计而言，目前的跑板无法很好地根据跑板下沉幅度进行减震效果的调节，导致跑板在针对不同体重的跑步者的使用时表现不佳，容易给跑步者带来不必要的身体伤害。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法及应用，通过成列设置的红外光接收管监控置于跑板下方的红外光发射管的光线，取代精密的传感
元件，巧妙地利用跑板下沉本身的特点获取更为精准的跑板下沉幅度。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

[0008] 本发明为基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法，包括如下步骤：

[0009] 红外光接收管受红外光照射后输出低电平至单片机；其中，红外光接收管设有一列，红外光由红外光发射管发出的；

[0010] 跑板下沉，其中，跑板下沉中，位于下沉距离段内的红外光接收管随跑板下沉依次被遮蔽；

[0011] 红外光接收管于非光红外光照射时，输出高电平至单片机；

[0012] 单片机输出下沉幅度数据信息，其中，下沉幅度数据为在跑板回弹后发出的。

[0013] 优选地，一次回弹中至少输出一次下沉幅度数据。

[0014] 优选地，下沉幅度数据在跑板复位后发送的。

[0015] 优选地，下沉幅度确定：一个下沉、回弹中，以输出电平变化时间间隔最短的红外光接收管所在位置为最低下沉点。

[0016] 优选地，一列中的红外光接收管等距设置。

[0017] 优选地，红外光接收管由遮光板遮蔽，遮光板跟随跑板下沉或回弹而移动相应的距离。

[0018] 计步数跑步机，依据基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法得出的回弹次数，以一次回弹计为一步。

[0019] 气囊型减震跑步机，依据基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法得出的下沉距离，根据下沉距离调节气囊气压。

[0020] 本发明具有以下有益效果：

[0021] 本发明，对成排设置的红外光接收管监控红外发射管，将监控状态可反馈至单片机，通过可接受至红外光的红外光接收管数量，分析出跑板的下沉深度，实现实时监控，其
相应的可通过记录下沉次数，分析出使用者跑步的步数，依照使用时的下沉深度，可对减振
跑步机中的气囊气量进行冲放控制，针对使用者改变减振性能，相应的提高使用者的跑步
体验。

[0022] 当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单的介绍，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。

[0024] 图1为本发明的基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法流程图；

[0025] 图2为本发明的红外光接收电路组连接于单片机的电路图；

[0026] 图3为本发明的红外光发生电路的电路图；

[0027] 图4为红外光接收电路组的电路图。

具体实施方式

[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0029] 请参阅图1所示，本发明为基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法，该种方法运用在跑步机上，通过检测人于跑步机上运动时，跑板被踩踏的状态进行监测，具体的
监测跑板的下沉距离。

[0030] 其中，在跑板的下方安装遮光板，遮光板的一端顶于跑板，并随着跑板的下沉或者回弹而移动。

[0031] 相应地，在单片机上安装有一列红外光接收管，红外光接收管的对面，设置有一红外光发射管，当跑板处于自然状态下时红外光发射管通电，每一红外光接收管都能受到红
外光的照射，即当红外光接收管受到光照后向单片机内输出低电平至单片机，无光照时，输
出值高电平至单片机，相应地，单片机上设有配合于遮光板的导向槽。

[0032] 其中，采用了12个0603封装的贴片红外光接收管，把这12个接收管并列排成一列，同时用1个0603的封装的贴片红外发射管对着12个接收管照射，发射管的位置在正对着一
列接收管中间位置。

[0033] 具体包括如下步骤：

[0034] 红外光接收管受红外光照射后输出低电平至单片机；

[0035] 跑板下沉，在跑板下沉中，位于下沉距离段内的红外光接收管随跑板下沉依次被遮蔽；

[0036] 红外光接收管于非光红外光照射时，输出高电平至单片机；

[0037] 单片机根据其引脚上接收到的电平变化，进行处理，可向串口输出数据信息，即单片机输出下沉幅度数据信息，其中，下沉幅度数据为在跑板回弹后发出的。

[0038] 优选地，在发出数据之前，首先要对下沉幅度确定，即决定在使用跑步机中：一个下沉、回弹中，以输出电平变化时间间隔最短的红外光接收管所在位置为最低下沉点，其
中，输出电平变化时间间隔最短的红外光接收管为该次下沉的最低点。

[0039] 该列中的红外光接收管等距设置，其通过每一红外光接收管所在的位置确定，下沉的实际距离。

[0040] 每一次回弹中至少输出一次下沉幅度数据。

[0041] 其中，即当在当跑板回弹不完全时，再次下沉，则需要输出两次下沉幅度数据，第二次的下沉幅度确定，按照上述方式进行确定。

[0042] 下沉幅度数据在跑板复位后发送的。

[0043] 红外光接收管由遮光板遮蔽，遮光板跟随跑板下沉或回弹而移动相应的距离。

[0044] 具体的上述方法可通过以下电路进行实现，请参阅附图2‑4所示公开了应用于上述跑步机的一种跑板下沉幅度达到监测电路：跑板下沉幅度变化值获取的信号电路，该电
路应用在跑步机上，具体的包括单片机、红外光发生电路和红外光接收电路组；

[0045] 通过，红外光发生电路上红外发射管发出的红外光被红外光接收电路组上的一列红外光接收管感知，从而反馈至单片机，通过单片机对反馈的信号进行处理，具体的遮挡板
对该排红外光接收管进行遮挡阻断感知，遮挡板连接跑板，相应的可通过遮挡的数量，计算
出跑步机上跑板下压的距离，根据跑板的踩踏距离，对跑步机中的气囊进行充放气控制，提
高跑步的体验感。

[0046] 红外光发生电路包括依次连接串联设置的电源V1、第一电阻R20和红外光发射管D2组成，其中红外光发射管D2的负极接地，红外光发生电路为独立电路，用于发射红外光信
号。

[0047] 红外光接收电路组至少具有两个红外光接收管。

[0048] 每一红外光接收管的一端分别与单片机、电源V2相连接，另一端接地。

[0049] 具体的如图4中所示，红外光接收管包括红外光接收管为十二个，具体的为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12，十二个红外光接收管共用一个电源，其中，十二个红
外光接收管上与R1‑R12电阻连接点分别与单片机的引脚相连接。

[0050] 优选的，一红外光接收管的一端与单片机与或电源V2之间通过第二电阻连接。

[0051] 单片机的一端脚上连接有第三电阻R15，第三电阻R15的另一端连接有CON4。

[0052] 其中，单片机型号为STM8S003F3，其中十二个红外光接收管分别和STM8S003F3的1、5、6、10、11、12、13、14、15、16、17、19号位引脚相连接，CON4J2的单片机的RX引脚通过第三
电阻R15连接于CON4的RX引脚端连接，CON4的第一引脚端连接电源V3。

[0053] STM8S003F3还连接有CON4J1，其中CON4J1的第一引脚连接于电源，RX引脚连接STM8S003F3的VSS引脚，第四引脚连接于STM8S003F3的NRST引脚，RX引脚和第四引脚之间还
连接有一电容C1，第四引脚接和NRST引脚之间的导线上分别连接有一二极管D1和电阻R14，
二极管D1的输出端和电阻R14均连接一电源。其中J1的作用是烧录单片机软件的接口，J2是
传感器和显示屏数据通讯的接口。

[0054] 其中，上述中所使用的电源电压均为5V，单片机还连接有气压检测器。

[0055] 当单片机连接到红外接收管的集电极检测到电平变化的时候就会通过串口将检测到的数据进行转化传送，图中CON4J2插座为串口端子，其中第一引脚接5V电源、TX端输出
信号、RX端接收信号、第四引脚接地。其单片机2脚端口输出信号如下：

[0056] 当控制片挡住第1个红外光接收管并回到原点的时候，串口就会发送0110数据。

[0057] 当控制片挡住第2个红外光接收管并回到原点的时候，串口就会发送01021110数据。

[0058] 当控制片挡住第3个红外光接收管并回到原点的时候，串口就会发送010203121110数据。

[0059] 当控制片挡住第4个红外光接收管并回到原点的时候，串口就会发送0102030413121110数据。

[0060] 当控制片挡住第5个红外光接收管并回到原点的时候，串口就会发送01020304051413121110数据。

[0061] 当控制片挡住第6个红外光接收管并回到原点的时候，串口就会发送010203040506151413121110数据。

[0062] 当控制片挡住第7个红外光接收管并回到原点的时候，串口就会发送0102030405060716151413121110数据。

[0063] 当控制片挡住第8个接收管并回到原点的时候，串口就会发送01020304050607081716151413121110数据。

[0064] 当控制片挡住第9个红外光接收管并回到原点的时候，串口就会发送010203040506070809181716151413121110数据。

[0065] 当控制片挡住第10个红外光接收管并回到原点的时候，串口就会发送0102030405060708090A 19181716151413121110数据。

[0066] 当控制片挡住第11个红外光接收管并回到原点的时候，串口就会发送0102030405060708090A0B 1A19181716151413121110数据。

[0067] 当控制片挡住第12个红外光接收管并回到原点的时候，串口就会发送0102030405060708090A0B0C 1B1A19181716151413121110数据。

[0068] 具体的，以第一个红外光接收管的光线被阻断为例，当控制片挡住第1个红外光接收管并回到原点的时候，其第2个红外光接收管自始至终均在受光状态，即在跑步机上运用
该电路时，跑板下沉至第一个红外光接收管的位置，随后进行回弹，后续的介绍的其余红外
光接收管进行的电平信息输出的方式和第一个红外光接收管的光线被阻断信息输出的判
断方式相同。

[0069] 其相应的根据上述方式测得的下沉数据，以及历史回弹次数可运用在以下跑步机中。

[0070] 计步数跑步机，依据基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法得出的回弹次数，以一次回弹计为一步。

[0071] 气囊型减震跑步机，依据基于位移传感组件跑板下沉幅度变化值获取方法得出的下沉距离，根据下沉距离调节气囊气压；

[0072] 优选的，该气囊的气压，可根据使用者的自重下沉距离进行相应的调节。

[0073] 值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体
名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

[0074] 另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介
质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。

[0075] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，
可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明
的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅
受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。