一种足底压力传感检测系统、压力检测鞋垫及压力检测鞋技术方案

本实用新型专利技术提供了一种足底压力传感检测系统、压力检测鞋垫及压力检测鞋，属于数据采集领域。该足底压力传感检测系统包括：N组压力传感群、信号转换及数据准备装置、无线发射装置、无线接收装置和数据处理装置；每组压力传感群均包括多个压力传感器，用于采集足底的压力数据；N组压力传感群与N个所述信号转换及数据准备装置一一对应连接；N个所述信号转换及数据准备装置与N个所述无线发射装置一一对应连接；所述无线发射装置与所述无线接收装置进行无线通讯；所述无线接收装置与所述数据处理装置连接。利用本实用新型专利技术，不需要借助特殊的实验室环境就能同时并行采集多人的实时足底压力信息，准确而高效。

A plantar pressure sensing and detecting system, a pressure detecting insole and a pressure detecting shoe

【技术实现步骤摘要】
一种足底压力传感检测系统、压力检测鞋垫及压力检测鞋
本技术属于数据采集领域，具体涉及一种足底压力传感检测系统、压力检测鞋垫及压力检测鞋。
技术介绍
现有的足底压力测量装置具有以下的不足：一是有线的居多，佩戴起来不方便；二是只是针对一对一的采集，即一套装置只能采集配套的足底压力鞋(或鞋垫)；三是压力传感器的信号不精准，数据校准较为繁琐。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种足底压力传感检测系统、压力检测鞋垫及压力检测鞋，传感检测部分能够嵌入鞋中，能够同时并行采集多人的实时足底压力信息。本技术是通过以下技术方案实现的：一种足底压力传感检测系统，包括：N组压力传感群、信号转换及数据准备装置、无线发射装置、无线接收装置和数据处理装置；每组压力传感群均包括多个压力传感器，用于采集足底的压力数据；N组压力传感群与N个所述信号转换及数据准备装置一一对应连接；N个所述信号转换及数据准备装置与N个所述无线发射装置一一对应连接；所述无线发射装置与所述无线接收装置进行无线通讯；所述无线接收装置与所述数据处理装置连接。每个所述信号转换及数据准备装置包括：多路选择器、电阻电压转换器、单片机；所述多路选择器的各个输入端与一组压力传感群中的各个压力传感器一一对应连接；所述单片机的2号引脚与所述多路选择器的输入控制端A连接，3号引脚与多路选择器的输入控制端B连接，4号引脚与多路选择器的输入控制端C连接，5号引脚与多路选择器的输入禁止端INH端口连接；所述多路选择器的输出端COM与所述电阻电压转换器的输入端连接；所述电阻电压转换器的AO引脚与单片机的A0引脚连接；所述单片机的TX引脚与无线发射装置的RXD引脚连接，所述单片机的RX引脚与无线发射装置的TXD引脚连接。优选地，所述压力传感器采用RFP薄膜压力传感器。优选地，所述电阻电压转换器采用RFP薄膜压力传感器专用电阻电压转换模块RFP-ZH11。优选地，所述多路选择器采用CD4051。优选地，所述无线发射装置、无线接收装置均采用无线透传模块nRF24L01。优选地，所述单片机采用Arduinounor3单片机；所述数据处理装置将无线接收装置接收到的数据包解开，并将数据包中的压力数据进行可视化显示。本技术还提供一种压力检测鞋垫，其包括鞋垫本体和安装在所述鞋垫本体上的所述的足底压力传感检测系统中的压力传感群；所述压力传感群包括：分别安装在所述鞋垫本体上对应足跟外侧处、对应足跟内测处、对应大拇趾处、对应第五跖骨外侧处、对应第一趾骨和跖骨连接的关节处、对应第二趾骨和跖骨连接的关节处、对应第三趾骨和跖骨连接的关节处、对应第四趾骨和跖骨连接的关节处的RFP薄膜压力传感器。本技术还提供一种压力检测鞋，其包括所述压力检测鞋垫、鞋面和鞋底；所述鞋面的下端外缘与鞋底的外缘连接，所述压力检测鞋垫放置在鞋底上；所述足底压力传感检测系统中的信号转换及数据准备装置、无线发射装置设置在所述鞋底内；所述压力检测鞋垫上的各个RFP薄膜压力传感器通过电线与设置在鞋底内的所述信号转换及数据准备装置连接。与现有技术相比，本技术的有益效果是：利用本技术，不需要借助特殊的实验室环境就能同时并行采集多人的实时足底压力信息，准确而高效。在鞋品设计、医疗保健等许多领域有着重要的意义，是功能性纺织品的重要组成部分。附图说明图1本专利技术系统的结构组成图；图2压力数据包；图3鞋垫压力分布图；图4-1电路图；图4-2图4-1中的U1的局部放大图；图4-3图4-1中的U2的局部放大图；图4-4图4-1中的U3的局部放大图；图4-5图4-1中的U4的局部放大图；图4-6图4-1中的U5的局部放大图；图4-7图4-1中的三极管的局部放大图；图4-8图4-1中的S1的局部放大图；图5实际的压力数据包；图6样品结构图；图7无数据的界面；图8接收到压力数据时的界面。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细描述：本技术以薄膜压力传感器为基础，利用无线传输将不限数量的足底压力数据实时传送到上位机终端，以此技术为基础，本技术设计了可供人体穿着使用的动态足底压力监测鞋垫，并针对其使用环境和测试目的要求，对电路的设计进行调整，增加了电阻电压转换器，有效提高了薄膜材料的输出信号。利用无线传输模块解决了佩戴不方便的难题，同时为实时并行采集多个足底压力提供了便利条件。一、系统的总体设计如图1所述，本技术包括多个压力传感群、信号转换及数据准备装置、无线发射与接收装置、数据处理及展示装置等几个部分。1、压力传感群因为需要采集每只脚不同区域的压力值，所以每只脚的足底需要配置多个压力传感器，每一个足底的多个压力传感器被称为压力传感群。在本实施例中，一个压力传感群包含8个压力传感器，分布在不同的区域。本实施例采用的压力传感器是市售的RFP薄膜压力传感器，该传感器的厚度仅为0.1mm-0.2mm,且柔性很好，因而为测量各种接触面之间的压力创造了更好的条件。RFP薄膜压力传感器由两片很薄的聚酯薄膜组成，两片薄膜内表铺设导体及半导体。当外力作用到传感点上时，其阻值会随着外力成规律变化，压力为零时，阻值最大，压力越大，阻值越小。与以往传统的测量方法相比，这是一种经济，高效，精确，快速，直观，方便的压力分布测量工具。2.信号转换及数据准备装置：包括多路选择器、电阻电压转换器、单片机，通过多路选择器选择多个压力传感器中的一个传感器，将其电阻值通过电阻电压转换器转为电压值发送给单片机，单片机通过无线设备发送给pc，pc端接收数据并显示。具体如下：每个足底都有8个压力采集点，采集的时候采用轮询的方式，即通过多路选择器，逐个读取8个传感器的电阻信号。由于采集到的电阻信号较弱，所以利用电阻电压转换器将电阻信号放大为更加稳定的电压信号。轮询一次采集到8个采集点的数据，将每个数据转化为一个从0-254之间的1个字节的数据，将获取到8个字节的压力值。将轮询采集到的数据组成一个数据包。数据包的数据包括：4个字节的传感集群编号，8个字节的时间戳(timestamp)、8个字节的压力数据集，一共20个字节。确定传输序列后，单片机通过无线发射及接收装置传输数据到PC端。3.无线发射及接收装置从单片机将数据包发送到PC端使用无线数据透传技术。无线数据透传技术是低功耗物联网通信技术中的一种，在数据传输过程中，发送方和接收方数据的长度和内容完全一致，不需对数据做任何处理，相当于一条数据线或者串口线，将有线变为无线。无线模块工作在433M免费频段，标准发射功率最大为100mW(20dBm)，发射电流瞬间<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种足底压力传感检测系统，其特征在于：所述足底压力传感检测系统包括：N组压力传感群、信号转换及数据准备装置、无线发射装置、无线接收装置和数据处理装置；/n每组压力传感群均包括多个压力传感器，用于采集足底的压力数据；/nN组压力传感群与N个所述信号转换及数据准备装置一一对应连接；/nN个所述信号转换及数据准备装置与N个所述无线发射装置一一对应连接；/n所述无线发射装置与所述无线接收装置进行无线通讯；/n所述无线接收装置与所述数据处理装置连接；/n每个所述信号转换及数据准备装置包括：多路选择器、电阻电压转换器、单片机；/n所述多路选择器的各个输入端与一组压力传感群中的各个压力传感器一一对应连接；/n所述多路选择器的输出端COM与所述电阻电压转换器的输入端连接；/n所述电阻电压转换器的AO引脚与单片机的A0引脚连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种足底压力传感检测系统，其特征在于：所述足底压力传感检测系统包括：N组压力传感群、信号转换及数据准备装置、无线发射装置、无线接收装置和数据处理装置；
每组压力传感群均包括多个压力传感器，用于采集足底的压力数据；
N组压力传感群与N个所述信号转换及数据准备装置一一对应连接；
N个所述信号转换及数据准备装置与N个所述无线发射装置一一对应连接；
所述无线发射装置与所述无线接收装置进行无线通讯；
所述无线接收装置与所述数据处理装置连接；
每个所述信号转换及数据准备装置包括：多路选择器、电阻电压转换器、单片机；
所述多路选择器的各个输入端与一组压力传感群中的各个压力传感器一一对应连接；
所述多路选择器的输出端COM与所述电阻电压转换器的输入端连接；
所述电阻电压转换器的AO引脚与单片机的A0引脚连接。


2.根据权利要求1所述的足底压力传感检测系统，其特征在于：
所述单片机的2号引脚与所述多路选择器的输入控制端A连接，3号引脚与多路选择器的输入控制端B连接，4号引脚与多路选择器的输入控制端C连接，5号引脚与多路选择器的输入禁止端INH端口连接；
所述单片机的TX引脚与无线发射装置的RXD引脚连接，所述单片机的RX引脚与无线发射装置的TXD引脚连接。


3.根据权利要求2所述的足底压力传感检测系统，其特征在于：所述压力传感器采用RFP薄膜压力传感器。


4.根据权利要求3所述的足底压力传感检测系统，其特征在于：所述电阻电压转换器采用RFP薄膜压力传感器专用电阻电压转换模块RFP-ZH11。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘正东，刘亚侠，佟佳俊，马凯，詹炳宏，张辉，
申请(专利权)人：北京服装学院，
类型：新型
国别省市：北京;11