多功能散熱鞋控制器之設計技術The Technology Of Multi-function Radiation Shoes Controller

摘要研究目的系統介紹設計原理與分析實際測試結果結論參考文獻

大綱

本專題為多功能散熱鞋控制器之設計技術研究，係指一種具自動排熱功能之鞋體；利用感測器以感測環境參數，自動啟動具有數條風向導管之護罩的微風扇 (Micro-fan)，達到啟動排熱之技術。

此鞋體更具有健康性質之功能，控制接收器內包含計步器、控制器以及運動計時器，組成舒適的多功能散熱鞋控制器。

摘要

一般鞋子的散熱結構僅讓鞋體保持透氣狀態，通風效果有限，依據使用狀態，直接開啟微風扇及控制微風扇進風或排風，達到鞋體透氣之方法，每次都必須依賴人工控制，使用上的便利性則大打折扣。

現代人對鞋子的需求，需要良好的透氣、通風舒適感、便利性，以及多樣性的附加功能，使得雙腳能不被過度的悶熱及潮濕。

研究目的

便利性為無須過多的操作手續執行特定功能。

多樣性的附加功能為健康功能之計時、計步器 ，讓使用者真正的感到舒適及健康的多功能健康鞋。

本論文所追求之重點，有效的依據即時狀況自動控制鞋體之通風、降溫功能。

研究目的 ( 續 )

系統介紹 (1/3)

系統方塊圖：本專題之系統結構如圖 (1) 所示：

圖 (1) 系統發射 / 接收結構圖

系統介紹 (2/3)

發射方系統基本架構圖：本系統基本架構如圖 (2) ，包含電源供

應裝置 (A1) 、感測裝置 (A2) 、散熱裝置(A6) 三大部分。其中感測裝置 (A2) ，預設值 (A3) 與感測資料透過微處理器單元 (A4)

做比較，產生觸發訊號 (A5) 後啟動散熱裝置 (A6) 。

散熱裝置內係由吸風扇驅動器 (A7) 與吸風扇 (A9) 組成吸風扇模組，排風扇驅動器 (A8) 與排風扇 (A10) 組成排風扇模組，同時執行排風與吸風工作，如此在鞋體內之氣室通道將能使鞋體內氣體流動。

圖 (2) 發射方基本架構

系統介紹 (3/3)

鞋體之底視圖：鞋體底視圖如圖 (3) ，鞋底 (B1) 之所有透氣孔 (B2) 與鞋體外緣之穿孔 (B7) 打通，

並在鞋跟之穿孔 (B7) 處裝設微風扇 (B8) ，而微風扇 (B8) 兩邊分別加上一護罩 (B6) 。

當護罩 (B6) 之吸風導管 (B5) 與穿孔 (B7) 相接

→→ 將鞋體外之氣體吸入。將鞋體外之氣體吸入。

當護罩 (B6) 之排風導管 (B4) 與風室中的流道 (B3)

相接

→→ 將吸風導管將吸風導管 (B5)(B5) 所吸入的風排入流道所吸入的風排入流道 (B3)(B3) 中，使中，使風風

可以在流道可以在流道 (B3)(B3) 中流動。中流動。

當鞋內置入一鞋墊且將微風扇 (B8) 啟動時

→→ 鞋底之流道鞋底之流道 (B3)(B3) 使微風扇使微風扇 (B8)(B8) 所排出的風形成一所排出的風形成一循循

環式風場。環式風場。

當護罩 (B6) 之吸風導管 (B5) 與穿孔 (B7) 相接

→→ 將鞋體外之氣體吸入。將鞋體外之氣體吸入。

當護罩 (B6) 之排風導管 (B4) 與風室中的流道 (B3)

相接

→→ 將吸風導管將吸風導管 (B5)(B5) 所吸入的風排入流道所吸入的風排入流道 (B3)(B3) 中，使中，使風風

可以在流道可以在流道 (B3)(B3) 中流動。中流動。

當鞋內置入一鞋墊且將微風扇 (B8) 啟動時

→→ 鞋底之流道鞋底之流道 (B3)(B3) 使微風扇使微風扇 (B8)(B8) 所排出的風形成一所排出的風形成一循循

環式風場。環式風場。

圖 (3) 鞋體底視圖

設計原理與分析 (1/7)

設計原理：

本專題之發射方主處理器發射副處理器之計時器的訊號，當接收端接收到該計時器之命令時，開始啟動多功能散熱鞋，並且立即開始計算使用之時間。

藉由 RF 發送訊號，啟動接收監控部份來判斷是否已達預設值，進行開啟主處理器散熱裝置。

設計原理與分析 (2/7)

發射方主處理器流程圖：

溫度及溼度若達到預設值，立即啟動散熱裝置，否則持續監測。

啟動計時器

設定環境參數預設值

啟動振動、溼度、溫度感測器

開始

啟動主處理器計時器

計算步伐的次數

透過RF傳至副處理器

RF啟動副處理器計時器

A B

是否計時到預設值?

啟動散熱裝置

Y

感測器低於預設值?

關閉散熱裝置

Y

B

N

N

感測器已到預設值?

啟動散熱裝置

Y

溫、濕度傳至副處理器

關閉散熱裝置

溫、濕度傳副處理器

Y

RF 溫、濕度傳副處理器

A

N

感測器已到預設值?

N

散熱裝置一定時間內則開啟一次，開啟後則偵測鞋體內預設值是否低於預設值，若低於預設值，則關閉散熱裝置。

圖 (4) 發射發主處理器流程圖

設計原理與分析 (3/7)

接收方副處理器流程圖：

接收方則由依圖所示，加以判讀之後，

運算出各數值並且顯示其相關資料。

圖 (5) 接收方副處理器流程圖

設計原理與分析 (4/7)

發射端硬體架構：

圖 (6) 發射端 SN8P2711AX

微控器為主處理器，包含振動感測

器、溫度感測器及溼度感測器電路

三部份。

在主處理器計算完環境參數的

結果時，進行編碼，將編碼透過

RF 發射端，將資料發射到接收端

去而透過 LCD 顯示其結果及所需

之資訊。

圖 (6) 發射端硬體電路

設計原理與分析 (5/7)

接收端硬體架構：圖 (7) 接收端 SN8P2706AP 副處

理器接收到發射端所傳送之編碼，利用

HT12D 做解碼，解碼後得到所需之資料，

將計步值、溫度及溼度的資料，將計算出各

種數值，並利用主處理器來啟動副處理器之

計時器，以計算穿鞋後的時間，再讓 LCD

即時顯示其鞋體內之溫度、溼度、步數及自

穿鞋後之時間，讓使用者即時觀看鞋體內之

環境參數及資訊。

圖 (7) 接收端硬體電路

設計原理與分析 (6/7)

RF 模組控制碼：本系統圖 (8) ，發射編碼器 IC HT12E 執行 RF 串列資料的編碼過程說明如下：

周邊外部偵測的資訊傳送給編碼器 IC HT12E 執行 RF 串列編碼，隨即傳送給

RF 發射模組，進行 RF 資料傳送，而資料編碼分為三種資訊碼 : 分別為起始碼、資料

碼與結束碼 ; 本論文利用時間長短定義所需要的起始碼、資料 bit 碼及結束碼，達到精

準的傳送與接收。

圖 (8) RF 發射編碼圖

設計原理與分析 (7/7)

RF 接收資料格式：

圖 (9)利用 RF 發射端及接收端，來達到傳遞溫、濕度及計步次數之

資料。本系統資料框 (Data frame)設定發射溫、濕度及計步次數為一筆

資料，每發射一筆資料前，則預設 01 為起始碼，來確保資料傳送之準確

性。

圖 (9) RF 傳輸資料編碼模式

實際測試結果 實際波形圖：

本專題 RF 傳送之起始碼需 0.66ms ，之後每筆傳送資料皆需 0.9ms ，藉由邏輯分析儀與儲存式示波器兩種儀器測量發射與接收方之波形，可證實本論文傳遞資料之準確性及傳送格式之內容；圖 (10) 邏輯分析儀所測之波形。

圖 (10) 邏輯分析儀所測之波形

發射方波形

接收方波形

實際測試結果 (續 )

示波器量測實際波形圖：

圖 (11) 示波器所測之波形

接收方

發射方

本專題採用松翰公司微小體積圖 (12) SN8P2711 作為主處理器，圖 (13)SN8P2706AP 作為副處理器，以處理並計算環境參數之變換以及計時，若達到預設值，則啟動微風扇，以達散熱之效果，將得到之變數透過 RF 傳輸傳至副處理器，再透過副處理器將所得到的環境變數處理成本論文所需之資訊。

結論

圖 (12) SN8P2711 圖 (13) SN8P2706AP

此專題係活用圖 (14) 微風扇，與發射方主處理器設置在鞋體中，以即時偵測鞋體內的環境參數，將所得之環境參數傳至接收方副處理器，而副處理器可製成隨身型之液晶顯示器，以便在使用及攜帶上，感到舒適的便利與實用，並可發展成圖(15)掌上型 PDA 。

結論 ( 續 )

圖 (14) 微風扇 圖 (15) PDA

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[2]. 張義和 ... 等，例說 89S51-C 語言，新文京 出版有限公司， 2007 年 5

月， 13.2~38 。

[3]. 賴俊中， SN 系列單晶片控制實習，全華科技圖書股份有限公司， 2002 年 4月。

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[5].HOLTEK ， http://www.holtek.com/chinese/default.htm

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home.do;jsessionid=F90257D56D1AE643073EA34DF1F1EB5A 。

參考文獻