运动器材设备力道量测系统的制作方法

本发明涉及一种运动器材设备力道量测系统，特别是指可联接一运动器材设备，并可直接反映使用者在运动器材设备上所做的功的运动器材设备力道量测系统。

背景技术：

可提供使用者重力训练的传统运动器材设备，其拉或举的力道主要间接参考运动器材设备上的配重块重量，或者，传统划船器或其它运动器材设备，其扭力量测只能由其发电机或刹车阻力系统的数据来间接转换。

以上举例可知，无论是重力训练或是划船器等运动器材设备，其扭力数据单纯间接参考配重块重量，或间接由运动器材设备的阻力数据转换运算而来，而非使用者真正健身运动所做的功。由于运动器材设备在作动时的阻尼并非完全消耗于使用者身上，况且使用者在运动器材设备上所做的功，有些是虚功，所以配重块重量或间接转换的数据系缺乏参考价值。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种运动器材设备力道量测系统，其产生的量测讯号可确实反映用户在运动器材设备上所做的功，和先前技术相比，本发明产生的量测讯号可更具有参考价值。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种运动器材设备力道量测系统，应用于一运动器材设备，包括：

一受测本体，供联接运动器材设备；

至少一受力传感器，设置在受测本体，其电阻值随着受测本体的形变量而改变；

一电路板；

一惠氏电桥，设置在电路板，惠氏电桥电连接至少一受力传感器，且产生一输出电压以作为一量测讯号；

一数据传输模块，设置在电路板，以对外传送一受力力道信息，受力力道信息是根据量测讯号而得；

一电源模块，设置在电路板且电连接惠氏电桥、至少一受力传感器与数据传输模块以提供工作电源；以及

一接收装置，与数据传输模块联机以接收受力力道信息。

根据本发明的结构，用户直接施力在受测本体上，其中，使用者施力程度与受测本体的形变量为正向关系，亦即，使用者在运动器材设备上所做的功越大，受测本体的形变量亦随着越大，受力传感器产生的电阻值变化量与惠氏电桥产生的量侧讯号也越大。因为本发明让使用者直接施力在受测本体，故所述量测讯号能直接反映用户在运动器材设备上所做的功，所以，和现有技术相比，本发明产生的受力力道信息更具有参考价值。

附图说明

图1是本发明的一实施例的电路方块示意图。

图2是本发明的惠氏电桥的电路示意图。

图3是本发明的受测本体第一实施例的立体外观示意图。

图4是本发明的受测本体第一实施例的局部剖视示意图。

图5是本发明的受测本体第二实施例的立体外观示意图。

图6是本发明的受测本体第二实施例的剖视示意图。

图7是本发明的受测本体第二实施例的使用状态示意图(一)。

图8是本发明的受测本体第二实施例的使用状态示意图(二)。

图9是本发明的受测本体第二实施例的使用状态示意图(三)。

图10是本发明的受测本体第二实施例的使用状态示意图(四)。

图11是本发明的受测本体第三实施例的平面示意图。。

图12是本发明的受测本体第四实施例的立体外观示意图。

图13是本发明的受测本体第四实施例的剖视示意图。

图14是本发明的受测本体第五实施例的立体外观示意图。

图15是本发明的受测本体第五实施例的剖视示意图。

【符号说明】

10受测本体100握把101绳索

20受测本体201第一连接端部201a设置孔

201b固定块202第二连接端部202a设置孔

202b固定块203第一外周面204第二外周面

205侧面206凹穴207第一槽

208第二槽209内环壁面21长杆

210握把22绳索23壳体

231第一绳索232第二绳索30受力传感器

40电路板51数据传输模块510天线组件

52电源模块53放大器54模拟/数字转换器

55微控制器56加速规57惠氏电桥

60受测本体61套筒62第一绳索

620第一固定件63第二绳索630第二固定件

70受测本体701第一端702第二端

71插销703凹孔704凹槽

72盖体720容置空间721开口

80接收装置

具体实施方式

本发明系统应用于一运动器材设备，请参考图1，本发明运动器材设备力道量测系统的实施例包含一受测本体(图中未示)、至少一受力传感器30、一电路板40与一接收装置80，电路板40包含或电连接一惠氏电桥(wheatstonebridge)57、一数据传输模块51与一电源模块52。受测本体联接运动器材设备，所述运动器材设备可为下拉式拉背训练器、划船器或举重训练器材，但不以此为限。

受测本体为用以受力而产生形变的构件，当受测本体所受的力道越大，其形变量越大，受测本体的实施例容后说明；至少一受力传感器30可为荷重元传感器(loadcellsensor)或应变规传感器(straingaugesensor)，其设置在受测本体，各受力传感器30具有一电阻值，当各受力传感器30发生形变时，电阻值可随着形变变化量而改变；因为各受力传感器30设置于受测本体，所以当受测本体形变时，各受力传感器30随着形变，其电阻值也随着改变，换言之，各受力传感器30的电阻值与受测本体的形变量具有关联性。

电路板40可设置在受测本体或分离于受测本体，电路板40电连接至少一受力传感器30，此外，电路板40供设置或对外电连接电子组件。数据传输模块51可设置在电路板40，数据传输模块51可为有线传输模块或无线传输模块(例如：射频模块)，电源模块52设置在电路板40，用以提供一工作电源给电路板40上的电子组件，举例来说，电源模块52可为可充电电池或不可充电电池。

具体而言，请参考图1，于一实施例中，电路板40所电连接或设置的所述电子组件可包含数据传输模块51、电源模块52、惠氏电桥57、一放大器53、一模拟/数字转换器54与一微控制器55。电源模块52电连接数据传输模块51、电源模块52、惠氏电桥57、放大器53、模拟/数字转换器54与微控制器55以提供工作电源，至少一受力传感器30电连接惠氏电桥57；放大器53电连接惠氏电桥57，用以讯号放大惠氏电桥57所产生的一输出电压vg，输出电压vg作为一量测讯号；模拟/数字转换器54电连接放大器53，用以将模拟型式的量测讯号转换为数字型式的量测讯号；微控制器55电连接模拟/数字转换器54，用以接收量测讯号，以根据量测讯号判断一受力力道信息，因此受力力道信息是根据量测讯号而得，故受力力道信息可反映用户的实际运动状态；数据传输模块51电连接微控制器55，供微控制器55通过数据传输模块51对外传送受力力道信息。举例来说，数据传输模块51可以有线方式或无线方式对外联机接收装置80，接收装置80可为运动器材设备的电子仪表或智能行动装置，以传送受力力道信息到接收装置80，供接收装置80进行显示或进一步的运用。

于一实施例中，请参考图2以四个受力传感器30为例说明，受力传感器30电连接惠氏电桥57，电源模块52电连接惠氏电桥57以提供工作电源。需说明的是，惠氏电桥57系公知的桥式电路，四个受力传感器30分别连接所述桥式电路，惠氏电桥57依据四个受力传感器30的电阻值变化而产生输出电压vg作为量测讯号，放大器53接收输出电压vg，以提供给后续的模拟/数字转换器54与微控制器55作运算。于惠氏电桥的其他实施例中，亦可由一个受力传感器30与三个电阻器组件(resistor)分别连接所述桥式电路，或由两个受力传感器30与两个电阻器组件分别连接所述桥式电路，或由一个受力传感器30与三个电阻器组件分别连接所述桥式电路，本发明并不加以限制。

请参考图1，本发明的受测本体上可设置一加速规56，加速规56根据受测本体的移动状态而产生一加速度讯号，微控制器55电连接加速规56以接收加速度讯号，以根据加速度讯号辅助判断用户的运动状态，例如加速度讯号可供计算运动速度或供判断用户是否用力过度…等。

以下说明受测本体的各种实施例。

请参考图3与图4，受测本体10的第一实施例可为一长杆，长杆的相对两端分别为握把100，握把100供使用者握持。受测本体10的中央处可供联接一绳索101，绳索101供通过滑轮等传动机构而连接荷重单元(例如：荷重块)。使用者可拉动受测本体10，以抬升荷重单元或驱动荷重单元作动。请参考图4，四个受力传感器30可贴附在受测本体10的表面，其中两个受力传感器30设置于受测本体10的表面并相邻于绳索101的外周，另外两个受力传感器30则分别与前述两个受力传感器30形成相对设置。当使用者拉动受测本体10，受测本体10的相对两端的握把100处受到使用者施加的拉力，受测本体10的中央处受到荷重单元的拉力，所以，受测本体10受到前述拉力的影响而于受测本体10与绳索101的连接处产生形变，而受力传感器30的电阻值可随着受测本体10的形变量而改变，故使惠氏电桥57输出的输出电压vg可随着受测本体10的形变而改变，供微控制器55作运算受力力道信息。

请参考图5与图6所示受测本体20的第二实施例，受测本体20可为略成圆板且具有厚度的板状块体，且可为铝合金制成的构件，受测本体20包含一第一连接端部201、一第二连接端部202、一第一外周面203、一第二外周面204、两侧面205、一凹穴206、一第一槽207与一第二槽208，第一连接端部201的端面与第二连接端部202的端面为相对设置且可分别具有设置孔201a、202a，第一外周面203与第二外周面204为相对设置并分别连接第一连接端部201与第二连接端部202，两侧面205为相对的两面，且可为垂直于第一外周面203与第二外周面204的平面，凹穴206凹设在任一侧面205的中心位置处，第一槽207可为直槽，从第一外周面203往第二外周面204的方向延伸，且第一槽207的末端位于凹穴206的一侧并与第二外周面204维持一间隔；第二槽208可为直槽，从第二外周面204往第一外周面203的方向延伸，且第二槽208的末端位于凹穴206的另一侧并与第一外周面203维持一间隔；其中第二槽208平行于第一槽207，第一槽207与第二槽208贯穿两侧面205。受力传感器30分别设置在凹穴206的内环壁面209。

关于受测本体20的第二实施例的使用状态，请参考图7，受测本体20的第一连接端部201可供连接一长杆21的中央处，其中，长杆21的中央处可向外延伸出一固定块201b，固定块201b伸入第一连接端部201的设置孔201a中，并通过卡接、插销或锁螺丝…等方式结合固定，或者固定块201b的外周面可形成螺纹，且第一连接端部201的设置孔201a的内壁面可形成螺纹，使固定块201b螺接于第一连接端部201的设置孔201a内，但固定块201b与第一连接端部201的结合方式不以此为限。长杆21的相对两端分别为握把210以供使用者握持，受测本体20的第二连接端部202可供连接一绳索22，其连接方式可为将绳索22固定(例如绑定)在另一固定块202b，另一固定块202b置入第二连接端部202的设置孔202a内，而以前述的卡接、通过插销、锁螺丝、螺接…等方式结合固定，但不以此为限，绳索22供通过滑轮等传动机构而连接荷重单元(例如：荷重块)。使用者可拉动长杆21，以抬升荷重单元或驱动荷重单元作动，此时，受测本体20的第一连接端部201与第二连接端部202分别受到使用者施加的拉力与荷重单元的拉力而被拉伸，所以，受测本体20产生形变，而位于凹穴206中的受力传感器30的电阻值可随着受测本体20的形变量而改变，故使惠氏电桥57输出的输出电压vg可随着受测本体20的形变而改变，供微控制器55作运算受力力道信息。

请参考图8所示受测本体20的第二实施例的其他使用状态，受测本体20可供设置在一壳体23内，壳体23可为组合式壳体，电路板40可设置在壳体23的外表面，具体来说，请配合参考图9与图10，受测本体20的第一连接端部201可供连接一第一绳索231，第二连接端部202可供连接一第二绳索232，亦即第一绳索231与第二绳索232可穿过壳体23而连接受测本体23的第一连接端部231与第二连接端部232，其连接方式可参考图7的实施例；第二绳索232可供通过滑轮等传动机构而连接荷重单元(例如：荷重块)，第一绳索231可供连接拉环以供使用者握持。藉此，使用者可拉动拉环，以抬升荷重单元或驱动荷重单元作动。此时，受测本体20的第一连接端部201与第二连接端部202分别受到使用者施加的拉力与荷重单元的拉力而被拉伸，所以，受测本体20产生形变，而受力传感器30的电阻值可随着受测本体20的形变量而改变。

请参考图11，受测本体60的第三实施例可为一滑轮，滑轮的中央处设有一套筒61，套筒61供穿设运动器材设备的一轴杆，其中套筒61的直径小于受测本体60(滑轮)的直径。受测本体60(滑轮)的外周面形成第一凹槽以供设置第一绳索62，第一绳索62的一端通过第一固定件620而固定在受测本体60(滑轮)的第一凹槽内；套筒61的外周面可形成第二凹槽以供设置第二绳索63，第二绳索63的一端通过第二固定件630而固定在套筒61的第二凹槽内。所述四个受力传感器30沿着一圆周彼此等间隔设置在受测本体60(滑轮)的侧面，而圆周的圆心位置为受测本体60(滑轮)的转轴轴心位置。第二绳索63的另一端可供连接荷重单元(例如：荷重块)，第一绳索62的另一端可供连接拉环或其他用品以供使用者握持。藉此，使用者可拉动拉环以抬升荷重单元或驱动荷重单元作动。因为受测本体60(滑轮)受到荷重单元与用户的拉力，所以，受测本体60(滑轮)受到前述拉力的影响而产生形变，四个受力传感器30的电阻值也改变，故使惠氏电桥57输出的输出电压vg可随着受测本体10的形变而改变，供微控制器55作运算受力力道信息。

此外，对于电源模块52来说，除了可为电池之外，亦可为线圈感应式而包含发电线圈与磁铁，以图11为例，磁铁可固定置于运动器材设备上并与受测本体60分离，使受测本体60相对磁铁转动，发电线圈则设置在受测本体60上以随着受测本体60转动，其中，发电线圈与磁铁的位置彼此对应，因此当受测本体60转动，发电线圈相对磁铁移动而产生一感应电压，感应电压经过整流或稳压后即可成为所述工作电源。需说明的是，发电线圈与磁铁的感应式发电是公知技术，皆可应用在本发明的电源模块52。

请参考图12与图13，受测本体70的第四实施例可为一插销71的一轴套，受测本体70(轴套)具有相对的第一端701与第二端702，第一端701的端面凹设有一凹孔703，受力传感器30可为棒状元件并设置在凹孔703内，受力传感器30的表面贴合(例如以紧配合)于凹孔703的壁面；请参考图14与图15，于第五实施例中，轴套的第一端701的外周面可凹设有至少一凹槽704，至少一受力传感器30可贴附于凹槽704的底面。请参考图13与图15，受测本体70(轴套)的第一端701可连接一盖体72，盖体72具有一容置空间720与连通容置空间720的开口721，受测本体70(轴套)的第一端701固设在开口721，图1所示的惠氏电桥57、放大器53、模拟/数字转换器54与微控制器55可设置在电路板40，电路板40电连接受力传感器30与数据传输模块51，数据传输模块51连接一天线组件510，电源模块52可为一电池，电路板40、数据传输模块51、天线组件510与电源模块52设置在容置空间720中。插销71的受测本体70(轴套)的第二端702供插入重训练器材的荷重块的插孔内，随着受测本体70(轴套)所负荷的荷重块重量越重，受测本体70(轴套)产生的形变量越大，受力传感器30的电阻值也随着改变，故使惠氏电桥57输出的输出电压vg可随着受测本体70(轴套)的形变而改变，供微控制器55运算受力力道信息，以反映荷重块的重量，并通过数据传输模块51与天线组件510对外无线传输所述受力力道信息。

综上所述，使用者操作运动器材设备时，直接施力在受测本体10，当使用者施力程度越大，受测本体10的形变程度越大，反之，当使用者施力程度越小，受测本体10的形变程度越小。由此可见，受测本体10的形变程度及受力传感器30的感测结果反映使用者的施力程度，又所述惠氏电桥57所产生的量测讯号是随着受力传感器30的感测结果而改变，故所述量测讯号确实能直接反映用户的施力程度，以供微控制器55进行运算，并将运算结果通过数据传输模块51以有线或无线对外传送至接收装置80进行显示或进一步的运用，作为使用者参考之用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。