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CN105480365A - 卡路里消耗检测装置及方法 - Google Patents

卡路里消耗检测装置及方法 Download PDF

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CN105480365A
CN105480365A CN201610015079.4A CN201610015079A CN105480365A CN 105480365 A CN105480365 A CN 105480365A CN 201610015079 A CN201610015079 A CN 201610015079A CN 105480365 A CN105480365 A CN 105480365A
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CN
China
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rider
pedal
calorie
detection device
strength
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CN201610015079.4A
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English (en)
Inventor
张贯京
陈兴明
高伟明
李慧玲
乌拉季斯拉夫·高洛德尼
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China Tech Peace Measurement Information Technology Co Ltd Of Shenzhen
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China Tech Peace Measurement Information Technology Co Ltd Of Shenzhen
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Abstract

本发明公开了一种卡路里消耗检测装置及方法，该装置安装在自行车的主轮与脚踏板之间的脚蹬枢轴上，该装置包括壳体、位置传感器、弹簧、PCB板、旋转锚、滑动栓和位置固定槽。PCB板安装有微控制器和通信单元，位置传感器和通信单元连接至微控制器上，当骑车者通过脚踏板施加脚蹬力量至主轮上时，弹簧在脚蹬力量的作用下伸缩带动旋转锚转动，滑动栓在旋转锚的转动下沿着位置固定槽内移动。位置传感器实时侦测滑动栓在位置固定槽内的移动距离。微控制器根据每次侦测的移动距离计算出脚蹬力量的累加值，并来由此测量出骑车者的卡路里消耗值。本发明能够测量整个骑车过程中施加到脚踏板上的脚蹬力量来准确计算出骑车者消耗的卡路里。

Description

卡路里消耗检测装置及方法
技术领域
本发明涉及生命健康领域，尤其涉及一种卡路里消耗检测装置及方法。
背景技术
许多运动爱好者在运动的时候需要控制自己的卡路里消耗。一些跑步或者游泳的模拟器能够提供这样的装置，其主要通过安装在模拟器框架中的传感器来实现，传感器用来测量相应的动作。但是当人们在具体从事一项真实的运动时，使用相应的传感器来测量就遇到一定的问题。这时人们通过购买一些可穿戴的设备如腕表等粗略的估计一些运动参数的平均值。
自行车有框架也可以安装很多传感器，但是其只能直接测量两个参数：行驶距离和时间。相应里程消耗的卡路里只能通过间接计算得来，因为这个值和使用者的重量以及自行车类型有关。这样，当人踩脚蹬的时候就会消耗卡路里，即使在自行车移动的时候。另外，在城市街道骑行时迫使骑行者经常做出急停等需要减速度的动作，这时的能量没有被考虑进去进而导致了错误的检测结果。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种卡路里消耗检测装置及方法，旨在解决针对自行车爱好者在骑车时消耗的卡路里检测准确度不高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种卡路里消耗检测装置，安装在自行车的主轮与脚踏板之间的脚蹬枢轴上，所述卡路里消耗检测装置包括壳体、位置传感器、弹簧、PCB板、旋转锚、滑动栓以及位置固定槽，所述PCB板安装有微控制器和通信单元，所述位置传感器和通信单元通过信号线连接至所述微控制器上，当骑车者通过所述脚踏板施加脚蹬力量至所述主轮上时，所述弹簧在脚蹬力量的作用下伸缩带动所述旋转锚转动，所述滑动栓在所述旋转锚的转动下沿着所述位置固定槽内移动，其中：
所述通信单元用于接收由骑车者随身携带的通信终端输入的骑车者的体重；
所述位置传感器用于当骑车者在脚踏板上没有施加脚蹬力量时侦测所述滑动栓在位置固定槽内的初始距离，以及当骑车者在脚踏板上施加脚蹬力量时侦测所述滑动栓在位置固定槽内的移动距离；
所述微控制器用于根据所述初始距离、移动距离以及骑车者的体重计算出骑车者通过脚踏板每次施加的脚蹬力量；
所述微控制器还用于将每次脚蹬力量进行累加得到骑车所需消耗的总消耗力量，并根据所述总消耗力量计算出骑车者的卡路里消耗值；
所述微控制器还用于将骑车者的卡路里消耗值通过所述通信单元发送至骑车者随身携带的通信终端上显示。
优选地，所述微控制器根据公式Ft＝(m×g/S0)×St计算得到骑车者通过脚踏板每次施加的脚蹬力量Ft，其中m为骑车者的体重，g为重力加速度，S0为所述初始距离，St为所述移动距离。
优选地，所述弹簧的一端固定在固定钩上，另一端固定在可转动钩上，所述固定钩和可转动钩分别固定在所述壳体上，所述旋转锚的内侧固定在一个固锚螺栓上，该旋转锚的外侧固定在杠杆的一端，该杠杆的另一端通过所述滑动栓可滑动地连接至所述位置固定槽内。
优选地，所述壳体内还设置导向性边缘，所述旋转锚的外侧沿着所述导向性边缘转动使所述杠杆带动所述滑动栓在所述位置固定槽内移动。
优选地，所述壳体的一端设置有一个脚蹬枢轴孔，该脚蹬枢轴孔通过机构连接至所述脚踏板上。
优选地，所述壳体至少设置有两个螺丝孔，两个螺丝孔对称设置在所述壳体的对角上，所述螺丝孔用于将所述壳体固定在所述主轮与脚踏板之间的脚蹬枢轴上。
优选地，所述卡路里消耗检测装置还包括电池，该电池为所述卡路里消耗检测装置提供工作电能。
优选地，所述卡路里消耗检测装置还包括一个设置于所述壳体一条边缘的USB接口，该USB接口用于为所述电池充电。
为实现本发明上述目的，本发明还提供了一种卡路里消耗检测方法，应用于装置中，该装置安装在自行车的主轮与脚踏板之间的脚蹬枢轴上，所述装置包括壳体、位置传感器、弹簧、PCB板、旋转锚、滑动栓以及位置固定槽，所述PCB板安装有微控制器和通信单元，所述位置传感器和通信单元通过信号线连接至所述微控制器上，当骑车者通过所述脚踏板施加脚蹬力量至所述主轮上时，所述弹簧在脚蹬力量的作用下伸缩带动所述旋转锚转动，所述滑动栓在所述旋转锚的转动下沿着所述位置固定槽内移动，所述卡路里消耗检测方法包括步骤：
通过所述通信单元接收由骑车者随身携带的通信终端输入的骑车者的体重；
当骑车者在脚踏板上没有施加脚蹬力量时，通过所述位置传感器侦测所述滑动栓在位置固定槽内的初始距离；
当骑车者在脚踏板上施加脚蹬力量时，通过所述位置传感器侦测所述滑动栓在位置固定槽内的移动距离；
根据所述初始距离、移动距离以及骑车者的体重计算出骑车者通过脚踏板每次施加的脚蹬力量；
将每次脚蹬力量进行累加得到骑车所需消耗的总消耗力量，并根据所述总消耗力量计算出骑车者的卡路里消耗值；
将骑车者的卡路里消耗值通过所述通信单元发送至骑车者随身携带的通信终端上显示。
优选地，所述脚蹬力量Ft根据公式Ft＝(m×g/S0)×St计算得到，其中m为骑车者的体重，g为重力加速度，S0为所述初始距离，St为所述移动距离。
相较于现有技术，本发明所述的卡路里消耗检测装置及方法，应用于自行车的主轮与脚踏板之间的脚蹬枢轴上，能够通过持续测量骑车者直接施加在脚踏板上的力量，并利用整个骑车过程中施加到脚踏板上的力量的累加值来准确检测出骑车者消耗的卡路里。
附图说明
图1是本发明卡路里消耗检测装置优选实施例的安装位置示意图；
图2是本发明卡路里消耗检测装置优选实施例的内部结构示意图；
图3是本发明卡路里消耗检测方法优选实施例的流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为实现本发明目的，本发明提供了一种卡路里消耗检测装置，通过持续测量骑车者直接施加在脚踏板上的力量，并利用整个骑车过程中施加到脚踏板上的力量的累加值来准确检测出骑车者消耗的卡路里。
如图1所示，图1是本发明卡路里消耗检测装置优选实施例的安装位置示意图。在本实施例中，所述的卡路里消耗检测装置1安装在自行车的主轮16与脚踏板17之间的脚蹬枢轴(由于脚踏轴安装了所述卡路里消耗检测装置1，因此图1中未能示出)上。所述自行车可以为通用自行车，包括但不仅限于，公路自行车、山地自行车、场地自行车等。所述卡路里消耗检测装置1的外部设置有USB接口7，该USB接口7可以作为电源充电端口为所述卡路里消耗检测装置1的内置电源进行充电。
如图2所示，图2是本发明卡路里消耗检测装置优选实施例的内部结构示意图。在本实施例中，所述的卡路里消耗检测装置1包括，但不仅限于，脚蹬枢轴孔2、电池3、固定钩4、螺丝孔5、位置传感器6、USB接口7、弹簧8、杠杆9、PCB板10、壳体11、导向性边缘12、可转动钩13、固锚螺栓14以及旋转锚15。
在本实施例中，所述脚蹬枢轴孔2设置在所述壳体11上并通过机构连接至所述脚踏板17上。所述电池3、位置传感器6、弹簧8、杠杆9、PCB板10、导向性边缘12、固锚螺栓14以及旋转锚15均内置于所述壳体11内。所述PCB板10安装有微控制器20以及通信单元21。所述壳体11至少设置有两个螺丝孔5，两个螺丝孔5对称设置在所述壳体11的对角上，该两个螺丝孔5用于将所述壳体11固定在所述主轮16与脚踏板17之间的脚蹬枢轴上。所述弹簧8的一端固定在固定钩4上，另一端固定在可转动钩13上，所述固定钩4和可转动钩13分别固定在所述壳体11上。所述旋转锚15的内侧固定所述固锚螺栓14上，所述旋转锚15的外侧沿着所述导向性边缘12的内侧转动。所述杠杆9的一端固定在所述旋转锚15的外侧，另一端通过滑动栓18可滑动地连接至位置固定槽19内。所述位置传感器6设置在所述位置固定槽19上，用于感测所述滑动栓18在所述位置固定槽19内的移动距离。所述USB接口7设置于所述壳体11的一条边缘。所述位置传感器6、USB接口7以及通信单元21均通过信号线连接至所述微控制器20上，所述电池3为所述卡路里消耗检测装置1提供工作电能。
在本实施例中，自行车的主轮16所需的旋转动力由骑车者通过脚踏板17施加脚蹬力量，该脚蹬力量通过固定钩4传递到弹簧8上，再由弹簧8通过可转动钩13带动旋转锚15传递到主轮16上。当骑车者通过脚踏板17施加脚蹬力量至自行车的主轮16时，弹簧8在脚蹬力量的作用下上下伸缩带动所述旋转锚15转动，所述滑动栓18在所述旋转锚15的转动下沿着所述位置固定槽19内移动，从而使所述滑动栓18在位置固定槽19内产生移动距离。当骑车者在脚踏板17上没有施加脚蹬力量时，所述位置传感器6侦测所述滑动栓18在位置固定槽19内的初始距离，并将该初始距离发送至所述微控制器20；当骑车者在脚踏板17上施加脚蹬力量时，所述位置传感器6侦测所述滑动栓18在位置固定槽19内的移动距离，并将该移动距离发送至所述微控制器20。
所述微控制器20根据所述初始距离、移动距离以及骑车者的体重计算出骑车者通过脚踏板17每次施加的脚蹬力量。具体地，该微控制器20根据公式Ft＝(m×g/S0)×St计算出骑车者通过脚踏板17施加的脚蹬力量Ft，其中m为骑车者的体重，g为重力加速度，S0为初始距离，St为移动距离。所述骑车者的体重由骑车者随身携带的通信终端(例如手机、PDA设备)输入，并通过通信单元21发送至所述微控制器20。
在本实施例中，骑车者每次向脚踏板17施加一次脚蹬力量，每次St值的大小都不相同，因此微控制器20将每次脚蹬力量Ft进行累加得到骑车所需消耗的总消耗力量Fs，并根据所述总消耗力量Fs利用函数Kcal＝Function(Fs)计算出骑车者的卡路里消耗值(Kcal)。本领域技术人员可知，所述函数Kcal＝Function(Fs)是一种通过消耗力量Fs来计算卡路里的计算函数，本发明不作详细描述。在本实施例中，所述微控制器20为一种微处理器、微控制单元(MCU)、信号处理芯片、或者具有信号控制功能的信号控制单元。
所述通信单元21为蓝牙Bluetooth通信单元，能够与骑车者随身携带的通信终端(例如手机、PDA设备)进行通信。所述微控制器20将骑车者的卡路里消耗值通过通信单元21发送至骑车者随身携带的通信终端上显示，以便骑车者实时掌握自身的卡路里消耗值。
为实现本发明目的，本发明还提供了一种卡路里消耗检测方法，应用于安装在自行车的主轮与脚踏板之间的脚蹬枢轴上的装置中，通过持续测量骑车者直接施加在脚踏板上的力量，并利用整个骑车过程中施加到脚踏板上的力量的累加值来准确检测出骑车者消耗的卡路里。
如图3所示，图3是本发明卡路里消耗检测方法优选实施例的流程图。在本实施例中，所述的卡路里消耗检测方法应用于如图2所示的卡路里消耗检测装置1中，该方法包括如下步骤S31至步骤S36。
步骤S31，通过通信单元21接收由骑车者随身携带的通信终端输入的骑车者的体重。在本实施例中，在骑车者准备骑车时，可以通过骑车者随身携带的通信终端输入的骑车者的体重，所述通信单元21接收该骑车者的体重并发送至所述微控制器20。
步骤S32，当骑车者在脚踏板17上没有施加脚蹬力量时，通过位置传感器6侦测滑动栓18在位置固定槽19内的初始距离。在本实施例中，当骑车者在脚踏板17上没有施加脚蹬力量时，所述位置传感器6侦测所述滑动栓18在位置固定槽19内的初始距离，并将该初始距离发送至所述微控制器20。
步骤S33，当骑车者在脚踏板17上施加脚蹬力量时，通过位置传感器侦测滑动栓18在位置固定槽19内的移动距离。在本实施例中，当骑车者在脚踏板17上施加脚蹬力量时，所述位置传感器6侦测所述滑动栓18在位置固定槽19内的移动距离，并将该移动距离发送至所述微控制器20。
步骤S34，根据所述初始距离、移动距离以及骑车者的体重计算出骑车者通过脚踏板每次施加的脚蹬力量。在本实施例中，所述微控制器20根据公式Ft＝(m×g/S0)×St计算出骑车者通过脚踏板17施加的脚蹬力量Ft，其中m为骑车者的体重，g为重力加速度，S0为初始距离，St为移动距离。
步骤S35，将每次脚蹬力量进行累加得到骑车所需消耗的总消耗力量，并根据所述总消耗力量计算出骑车者的卡路里消耗值。在本实施例中，所述微控制器20将每次脚蹬力量进行累加得到骑车所需消耗的总消耗力量，并根据所述总消耗力量计算出骑车者的卡路里消耗值。
步骤S36，将骑车者的卡路里消耗值通过通信单元发送至骑车者随身携带的通信终端上显示。在本实施例中，在本实施例中，所述微控制器20将骑车者的卡路里消耗值通过所述通信单元20发送至骑车者随身携带的通信终端上显示，以便骑车者实时掌握自身的卡路里消耗值。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种卡路里消耗检测装置，安装在自行车的主轮与脚踏板之间的脚蹬枢轴上，其特征在于，所述卡路里消耗检测装置包括壳体、位置传感器、弹簧、PCB板、旋转锚、滑动栓以及位置固定槽，所述PCB板安装有微控制器和通信单元，所述位置传感器和通信单元通过信号线连接至所述微控制器上，当骑车者通过所述脚踏板施加脚蹬力量至所述主轮上时，所述弹簧在脚蹬力量的作用下伸缩带动所述旋转锚转动，所述滑动栓在所述旋转锚的转动下沿着所述位置固定槽内移动，其中：
所述通信单元用于接收由骑车者随身携带的通信终端输入的骑车者的体重；
所述位置传感器用于当骑车者在脚踏板上没有施加脚蹬力量时侦测所述滑动栓在位置固定槽内的初始距离，以及当骑车者在脚踏板上施加脚蹬力量时侦测所述滑动栓在位置固定槽内的移动距离；
所述微控制器用于根据所述初始距离、移动距离以及骑车者的体重计算出骑车者通过脚踏板每次施加的脚蹬力量；
所述微控制器还用于将每次脚蹬力量进行累加得到骑车所需消耗的总消耗力量，并根据所述总消耗力量计算出骑车者的卡路里消耗值；
所述微控制器还用于将骑车者的卡路里消耗值通过所述通信单元发送至骑车者随身携带的通信终端上显示。
2.如权利要求1所述的卡路里消耗检测装置，其特征在于，所述微控制器根据公式Ft＝(m×g/S0)×St计算得到骑车者通过脚踏板每次施加的脚蹬力量Ft，其中m为骑车者的体重，g为重力加速度，S0为所述初始距离，St为所述移动距离。
3.如权利要求1所述的卡路里消耗检测装置，其特征在于，所述弹簧的一端固定在固定钩上，另一端固定在可转动钩上，所述固定钩和可转动钩分别固定在所述壳体上，所述旋转锚的内侧固定在一个固锚螺栓上，该旋转锚的外侧固定在杠杆的一端，该杠杆的另一端通过所述滑动栓可滑动地连接至所述位置固定槽内。
4.如权利要求3所述的卡路里消耗检测装置，其特征在于，所述壳体内还设置导向性边缘，所述旋转锚的外侧沿着所述导向性边缘转动使所述杠杆带动所述滑动栓在所述位置固定槽内移动。
5.如权利要求1所述的卡路里消耗检测装置，其特征在于，所述壳体的一端设置有一个脚蹬枢轴孔，该脚蹬枢轴孔通过机构连接至所述脚踏板上。
6.如权利要求1所述的卡路里消耗检测装置，其特征在于，所述壳体至少设置有两个螺丝孔，两个螺丝孔对称设置在所述壳体的对角上，所述螺丝孔用于将所述壳体固定在所述主轮与脚踏板之间的脚蹬枢轴上。
7.如权利要求1至6所述的卡路里消耗检测装置，其特征在于，所述卡路里消耗检测装置还包括电池，该电池为所述卡路里消耗检测装置提供工作电能。
8.如权利要求7所述的卡路里消耗检测装置，其特征在于，所述卡路里消耗检测装置还包括一个设置于所述壳体一条边缘的USB接口，该USB接口用于为所述电池充电。
9.一种卡路里消耗检测方法，应用于装置中，该装置安装在自行车的主轮与脚踏板之间的脚蹬枢轴上，其特征在于，所述装置包括壳体、位置传感器、弹簧、PCB板、旋转锚、滑动栓以及位置固定槽，所述PCB板安装有微控制器和通信单元，所述位置传感器和通信单元通过信号线连接至所述微控制器上，当骑车者通过所述脚踏板施加脚蹬力量至所述主轮上时，所述弹簧在脚蹬力量的作用下伸缩带动所述旋转锚转动，所述滑动栓在所述旋转锚的转动下沿着所述位置固定槽内移动，所述卡路里消耗检测方法包括步骤：
通过所述通信单元接收由骑车者随身携带的通信终端输入的骑车者的体重；
当骑车者在脚踏板上没有施加脚蹬力量时，通过所述位置传感器侦测所述滑动栓在位置固定槽内的初始距离；
当骑车者在脚踏板上施加脚蹬力量时，通过所述位置传感器侦测所述滑动栓在位置固定槽内的移动距离；
根据所述初始距离、移动距离以及骑车者的体重计算出骑车者通过脚踏板每次施加的脚蹬力量；
将每次脚蹬力量进行累加得到骑车所需消耗的总消耗力量，并根据所述总消耗力量计算出骑车者的卡路里消耗值；
将骑车者的卡路里消耗值通过所述通信单元发送至骑车者随身携带的通信终端上显示。
10.如权利要求9所述的卡路里消耗检测方法，其特征在于，所述脚蹬力量Ft根据公式Ft＝(m×g/S0)×St计算得到，其中m为骑车者的体重，g为重力加速度，S0为所述初始距离，St为所述移动距离。
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