JP2013095306A - Electronic system for bicycle, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自転車の走行に関する様々な情報を計測し表示手段に表示する自転車用電子システム及びそのプログラムに関するものである。 The present invention relates to a bicycle electronic system that measures various information related to bicycle running and displays the information on a display unit, and a program therefor.
自転車の走行に関する様々な情報としては、例えば走行速度、現在位置表示、平均速度、目的地までのラップ計測、クランクの回転速度(ケイデンス)、走行中の心拍状態(ハートレート)等がある。従来、これらの様々な情報を自転車の使用者に走行中に表示手段に表示して目視させることができるサイクルコンピュータが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1参照に記載の計測装置では、速度センサ、ケイデンスセンサおよび表示部に加えて、速度センサとケイデンスセンサによって検知された信号を無線によって表示部へ送るための送信部を備えている。送信部には、一方向に延在する軸部が設けられて、ケイデンスセンサと速度センサとが回動可能に軸支されている。速度センサ、ケイデンスセンサおよび送信部を含む計測本体部は、チェーンステーに取り付けられている。表示部は自転車に乗った状態で視界に入るハンドルの部分に取り付けられ、送信部から送られる信号を受信してその信号を処理し、所定の情報を表示する機能を有している。
Examples of various information relating to bicycle travel include travel speed, current position display, average speed, lap measurement to the destination, crank rotation speed (cadence), and heart rate (heart rate) during travel. 2. Description of the Related Art Conventionally, a cycle computer has been proposed in which various information can be displayed on a display unit and visually observed by a bicycle user while traveling (see, for example, Patent Document 1). In addition to the speed sensor, the cadence sensor, and the display unit, the measurement device described in
また、傾斜角度測定センサとしては、特許文献2に記載のものが提案されている。この傾斜角度測定センサでは、加速度成分を測定するための第1センサ部と、角速度成分を測定するための第2センサ部と、演算処理部から構成されている。
As an inclination angle measuring sensor, one described in
しかしながら、特許文献1に示すようなサイクルコンピュータでは、現在の勾配の測定は、GPS又は気圧センサによる高度差とGPS又は速度センサから求めた進んだ距離にて勾配を算出していたため、過去の道の勾配しか表示できず違和感があるという問題点があった。
However, in the cycle computer as shown in
また、特許文献2に記載に傾斜角度センサでは、演算処理に誤りが有るため一つの測定軸からの出力しか上手く求めることが出来ず、三つの測定軸からの出力は演算処理できないという問題点があった。
In addition, in the tilt angle sensor described in
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、自転車の傾きを正確にリアルタイムに測定し表示手段に表示することができる自転車用電子システム及びそのプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a bicycle electronic system capable of accurately measuring the tilt of the bicycle in real time and displaying it on the display means, and a program therefor.
上記目的を達成するために、本発明の第一態様に係る自転車用電子システムは、基準面に対する自転車の傾斜角度を測定し、その傾斜角度に基づいた表示を表示手段に行う自転車用電子システムであって、三つの測定軸について加速度を検出可能な加速度検出手段と、三つの測定軸ついて角速度を検出可能な角速度検出手段と、前記加速度検出手段によって検出された加速度が重力加速度と同等か否かを判断する加速度判断手段と、前記傾斜角度を算出する傾斜角度算出手段とを備え、前記傾斜角度算出手段は、前記加速度検出手段によって検出された加速度が重力加速度と同等であると判断した場合には、前記加速度センサの出力値に基づいて現在の傾斜角度を設定し、前記加速度検出手段によって検出された加速度が重力加速度と同等でないと判断した場合には前記現在の傾斜角度に対して前記角速度検出手段の出力値に基づき積算していくことで現在の傾斜角度を更新することを特徴とする。尚、加速度検出手段としては、三軸のセンサに限られず、一軸のセンサを三つ組み合わせても良い。 In order to achieve the above object, a bicycle electronic system according to the first aspect of the present invention is a bicycle electronic system that measures a tilt angle of a bicycle with respect to a reference plane and displays on the display means a display based on the tilt angle. An acceleration detection means capable of detecting acceleration for three measurement axes; an angular velocity detection means capable of detecting angular velocities for the three measurement axes; and whether or not the acceleration detected by the acceleration detection means is equivalent to a gravitational acceleration. And an inclination angle calculating means for calculating the inclination angle, and the inclination angle calculating means determines that the acceleration detected by the acceleration detecting means is equivalent to a gravitational acceleration. Sets the current tilt angle based on the output value of the acceleration sensor, and the acceleration detected by the acceleration detecting means is equivalent to the gravitational acceleration. It is characterized by updating the current tilt angle by by accumulating on the basis of the output value of the angular velocity detecting means with respect to the current tilt angle when the Most determined. The acceleration detection means is not limited to a triaxial sensor, and three uniaxial sensors may be combined.
このような構成であれば、自転車の傾きとして、自転車の前後方向の傾き、左右方向の傾き、車体の曲がりを正確に測定し、表示手段に表示することができる。 With such a configuration, it is possible to accurately measure the tilt of the bicycle in the front-rear direction, the tilt in the left-right direction, and the bending of the vehicle body and display them on the display means.
また、本発明に係る自転車用電子システムでは、前記傾斜角度算出手段は、リアルタイムに前記傾斜角度を算出するようにしても良い。 In the bicycle electronic system according to the present invention, the tilt angle calculation means may calculate the tilt angle in real time.
このような構成であれば、自転車の傾きを即時に計測し、表示手段に表示することができる。 With such a configuration, the inclination of the bicycle can be measured immediately and displayed on the display means.
また、本発明に係る自転車用電子システムでは、前記リアルタイムとは、前記表示手段に表示される自転車の傾斜角度の状態が現在の自転車の傾斜角度の状態を反映していると使用者が感じる時間間隔であるようにするとよい。 In the bicycle electronic system according to the present invention, the real time means a time when the user feels that the state of the bicycle tilt angle displayed on the display means reflects the current state of the bicycle tilt angle. It is good to make it an interval.
このような構成であれば、自転車に乗っている使用者が感じた通りの自転車の傾きを表示手段に表示することができ、使用者が違和感を感じることがない。 With such a configuration, the inclination of the bicycle as felt by the user riding the bicycle can be displayed on the display means, and the user does not feel uncomfortable.
また、本発明に係る自転車用電子システムでは、前記自転車の移動速度を算出する移動速度算出手段を備え、当該移動速度算出手段の算出する移動速度が速くなればなるほど、前記傾斜角度算出手段は、前記傾斜角度を算出する時間間隔を短くするとよい。 The bicycle electronic system according to the present invention further includes a movement speed calculation unit that calculates a movement speed of the bicycle, and as the movement speed calculated by the movement speed calculation unit increases, the inclination angle calculation unit includes: The time interval for calculating the tilt angle may be shortened.
このような構成であれば、自転車の移動速度が速くなっても、正確に自転車の傾斜角度を算出することができる。 With such a configuration, the inclination angle of the bicycle can be accurately calculated even when the bicycle moving speed is increased.
また、本発明に係る自転車用電子システムでは、前記傾斜角度算出手段は、前記自転車の1ダンシング間に所定回数、前記傾斜角度を算出するようにしてもよい。尚、自転車の1ダンシング間とは、例えば、自転車の傾斜角度が直立状態から左方向の傾斜角度のピークを経て直立状態となり右方向の傾斜角度のピークを経て再度直立状態に達するといった、ダンシングの1周期の時間などから求めた時間であっても、通常自転車を漕ぐ1ダンシング時間として一般的に想定される時間でもよい。 In the bicycle electronic system according to the present invention, the tilt angle calculating means may calculate the tilt angle a predetermined number of times during one dancing of the bicycle. Note that the period between one dancing of the bicycle means, for example, that the inclination angle of the bicycle changes from an upright state to an upright state through a peak of the leftward inclination angle and then reaches an upright state again through a peak of the rightward inclination angle. Even a time obtained from one cycle time or the like may be a time generally assumed as one dancing time for riding a normal bicycle.
このような構成であれば、自転車の1ダンシング間に予め定められた複数回前記傾斜角度を算出するので、ダンシング中の傾斜角度を正確に算出することができる。 With such a configuration, since the inclination angle is calculated a plurality of times during one dancing of the bicycle, the inclination angle during dancing can be accurately calculated.
また、本発明に係る自転車用電子システムでは、前記傾斜角度算出手段の算出した前記傾斜角度をその時系列を特定可能に記録する記録手段を備えるようにしてもよい。 The bicycle electronic system according to the present invention may further comprise recording means for recording the inclination angle calculated by the inclination angle calculation means so that the time series can be specified.
このような構成であれば、時系列に応じて自転車の傾斜角度を記憶でき、後で自転車の移動時の傾斜角度の履歴を表示手段に表示することができる。 With such a configuration, the inclination angle of the bicycle can be stored in time series, and the history of the inclination angle when the bicycle is moved can be displayed on the display means later.
また、本発明に係る自転車用電子システムでは、前記傾斜角度算出手段の算出した前記傾斜角度に基づいて前記表示手段に3D画像の表示を行う表示制御手段を備えるようにしてもよい。 The bicycle electronic system according to the present invention may further include display control means for displaying a 3D image on the display means based on the inclination angle calculated by the inclination angle calculation means.
このような構成であれば、自転車傾斜角度に基づいて表示手段に3D画像の表示ができるので、自転車に乗っている使用者は、現在の自転車の傾斜角度を目視で容易に認識することができる。 With such a configuration, since a 3D image can be displayed on the display means based on the bicycle tilt angle, a user riding on the bicycle can easily visually recognize the current tilt angle of the bicycle. .
また、本発明の第二態様に係るプログラムでは、コンピュータを請求項1〜7の何れかに記載の自転車用電子システムの各処理手段として機能させることを特徴とする。
In the program according to the second aspect of the present invention, the computer is caused to function as each processing means of the bicycle electronic system according to any one of
このような構成のプログラムであれば、スマートフォンやホータブルナビゲーション装置等でも上記自転車用電子システムと同様の動作をさせることができる。 With a program having such a configuration, a smartphone, a hortable navigation device, or the like can perform the same operation as the above-described bicycle electronic system.
本発明によれば、自転車の傾きをリアルタイムに正確に測定し表示手段に表示するので、表示手段を見る使用者に違和感を与えない自転車用電子システム及びそのプログラムを実現できる。 According to the present invention, since the inclination of the bicycle is accurately measured in real time and displayed on the display means, it is possible to realize a bicycle electronic system and a program therefor that do not give the user who looks at the display means a sense of discomfort.
以下、本発明の自転車用電子システムの一実施の形態としてのサイクルコンピュータについて図面を参照して説明する。図1に示すように、サイクルコンピュータ10は、平面視、略長方形の筐体11を備え、筐体11の内部には、電子回路及び電池を内蔵し、筐体11には額縁状の枠部15を備えている。また、枠部15内には表示手段としてのディスプレイ部16を備えている。ディスプレイ部16は一例として、3インチの小型の液晶ディスプレイから構成される。また、ディスプレイ部16は入力手段としてのタッチパネルを兼ねる。また、筐体11右側面には電源ボタン17が形成され、左側面にはメニューボタン18が形成されている。枠部15におけるディスプレイ部16の図1に於ける下位置には充電状況を報知する充電報知ランプ20が設けられている。サイクルコンピュータ10は一例として、リチウムイオン電池からなるバッテリー(二次電池)を電源とし、図示しない裏蓋を取り外して筐体11内部に収容するようにしている。また、後述するメモリカードリーダーも筐体11内部に配設され、裏蓋を取り外して外付け記憶媒体としてのSDカード等のメモリーカードをこのメモリカードリーダーに脱着するようにしている。
Hereinafter, a cycle computer as an embodiment of a bicycle electronic system of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、サイクルコンピュータ10は取り付け手段としての結束バンド12によって自転車1のハンドル13上のユーザーの目視しやすい位置に図示しないホルダーを介して取り付けられるようになっている。サイクルコンピュータ10は車輪回転数検出手段としての車輪回転センサ21を備えている。車輪回転センサ21は別体で用意された移動検出体としてのマグネット22とセット化されている。図2に示すように、車輪回転センサ21は例えば自転車1のフロントフォーク24の前輪25のスポーク26に面した位置に結束バンド12によって取り付けることが可能である。マグネット22は前輪25のいずれかのスポーク26に対して前輪25の回転によって車輪回転センサ21と交差する軌跡上の位置に取り付ける。車輪回転センサ21は前輪25の回転とともに周回するマグネット22の磁力線を前輪25の一回転ごとに1回ずつ検出する。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、サイクルコンピュータ10はクランク回転速度算出手段としてのクランク回転センサ27を備えている。クランク回転センサ27は別体で用意された移動検出体としてのマグネット23とセット化されている。クランク回転センサ27は例えば自転車1のチェーンステイ28に対してクランク29側のペダル30に面した位置に結束バンド12によって取り付けることが可能である。マグネット23はペダル30に対して取り付ける。マグネット23の取り付け位置はペダル30の回転によってクランク回転センサ27と交差する位置とする。クランク回転センサ27はペダル30の回転とともに周回するマグネット23の磁力線をクランク29の一回転ごとに1回ずつ検出する。
As shown in FIG. 2, the
また、図2に示すように、自転車1には、後述する加速度センサ34と、ジャイロセンサ41、センサ信号送信機40等を内蔵したセンサボックス8が上管2に結束バンド12により固定されている。
As shown in FIG. 2, in the
次に、図3のブロック図を参照して、サイクルコンピュータ10の電気的構成を説明する。尚、本発明とは直接関係のない構成については省略する。サイクルコンピュータ10の筐体11内の図示外の回路基板には、サイクルコンピュータ10の主制御を司るメインコントローラ3が設けられている。メインコントローラ3は、各種の計算処理を行うCPU4と、各種プログラム等を記憶したROM5と、データを一時的に記憶するRAM6と、図示外のタイマ等から構成されている。メインコントローラ3には位置検出器31、メモリカードリーダー32、報知アラーム33、データベース35、センサ信号受信機36、ディスプレイ部16、電源ボタン17、メニューボタン18及び図示外の電池がそれぞれ接続されている。
Next, the electrical configuration of the
メインコントローラ3内のROM5にはセンサ信号受信機36によって受信された車輪回転センサ21からの出力に基づいて走行速度を求めるための走行速度計算プログラム、センサ信号受信機36によって受信されたクランク回転センサ27からの出力に基づいて1分当たりに換算したクランクの回転速度を求めるためのクランク回転速度計算プログラム、後述する傾斜角度算出処理プログラム及び移動速度算出プログラム等が記憶されている。
A
また、ROM5には、位置検出器31と関連するプログラムとして、位置検出器31のGPS受信器37によって受信されたGPS情報を処理するGPS情報処理プログラム、地図データを呼び出し位置検出器31のGPS受信器37によって受信された位置データと関連付けてディスプレイ部16に表示させる地図表示プログラム、位置検出器31のGPS受信器37によって受信された位置データと単位時間当たりの移動距離から走行速度を求めるための第2の走行速度計算プログラム、GPS受信器37によって受信された走行履歴(ログデータ)をSDカードに記憶させる履歴保存プログラム、位置検出器31のGPS受信器37によって受信された位置データとGPS受信器37から取得した時刻から経過時間や走行距離を計算し消費カロリーを計算する計算する消費カロリー計算プログラム、OS(Operation System)等の各種プログラムが記憶されている。また、RAM6内には上記各計算プログラムで計算された計算値や位置検出器31で検出された位置情報が一旦記憶される。
Further, in the
現在位置取得手段、速度取得手段、現在時刻取得手段としての位置検出器31は構成の中核としてGPS情報を取得する公知の時刻取得手段としてのGPS受信器37を備えており、メインコントローラ3の指示に基づいて取得した位置情報と移動距離に基づいて速度計算を行う。検出される位置情報は自車の緯度、経度、高度である。メモリカードリーダー32はSDカードのデータを読み取り、あるいはSDカードのデータを更新する。報知手段としての報知アラーム33はサイクルコンピュータ10の設定の際や設定したイベントの開始や終了の際に音声報知を行う。
The
データベース35はメインコントローラ3内、あるいはメインコントローラ3に外付けした不揮発性メモリ(例えばEEPROM)である。本実施の形態ではデータベース35内には待ち受け状態でディスプレイ部16に表示させるオブジェクトデータ、マスター画像データ、ディスプレイ部16に表示させる各種フォントデータ等が記憶されている。尚、これらデータは上記ROMに記憶させるようにしてもよい。
The
センサ信号受信機36は集積化された素子群からなる受信用チップであって、車輪回転センサ21及びクランク回転センサ27側のセンサ信号送信機38,39及び後述するセンサボックス8のセンサ信号送信機40から送信された検出データを受信する。センサ信号受信機36とセンサ信号送信機38,39,40とは近距離無線通信用のANTプラス(+)を無線通信プロトコルとするが、他の通信プロトコル、例えばブルートゥースを通信プロトコルとしてもよい。また、メインコントローラ3は数msecのタイミングでディスプレイ部16への接触状態を検出しており、GUI入力による命令に従って処理を行う。
The
次に、図4を参照して、センサボックス8の電気的構成について説明する。センサボックス8内の図示外の回路基板には、加速度を検出する加速度センサ34と、角速度を検出するジャイロセンサ41と、当該加速度センサ34及びジャイロセンサ41からの出力信号をメインコントローラ3に伝えるセンサ信号送信機40及び図示外の電池等が設けられている。
Next, the electrical configuration of the
加速度取得手段としての加速度センサ34は3軸(X,Y,Z)それぞれの方向の加速度及び傾きを検出する3軸タイプのセンサであって、常時検出値を出力する。傾斜は重力方向の加速度と考えることができるため加速度センサ34は同時に傾斜も検出可能である。また、角速度検出手段としてのジャイロセンサ41は、3軸(X,Y,Z)それぞれの方向の角速度を検出する3軸タイプのセンサであって、常時検出値を出力する。尚、傾斜検出のために加速度センサ34とは別に傾斜センサを備えるようにすることも可能である。
The
上記のような電気的構成において、メインコントローラ3はプログラムに従って次のような計算あるいは判断を実行する。
1)走行速度の算出処理
本実施の形態では2つ走行速度の計算方法を備えている。まず車輪回転センサ21によるものである。この場合には前提としてユーザーによる当該自転車の車輪(前輪25)の周長の入力が必要である。車輪回転センサ21によるマグネット22の磁力線検出は前輪25の1回転ごとに行われるため、検出信号のカウント数(=車輪の回転数)と周長を乗ずることで、走行距離が算出できるため、その走行距離を単位時間当たりのカウント数で除することで走行速度を求めることが可能である。この場合の取得した走行速度を第1の走行速度とする。
In the electrical configuration as described above, the
1) Travel Speed Calculation Processing In this embodiment, two travel speed calculation methods are provided. First, the
いま一つはGPS受信器37によるものである。本サイクルコンピュータ10ではGPS受信器37を備えているため現在時間における自車の位置を検出し、取得した位置情報と移動距離に基づいて速度を得ることが可能である。この場合の取得した走行速度を第2の走行速度とする。
The other is due to the
本実施の形態では即応性を考慮して移動速度算出処理には第1の走行速度を使用する。一方、ログデータや消費カロリー値の計算については第2の走行速度を使用する。
2)クランク速度の算出処理
クランク回転センサ27によるマグネット22の磁力線検出はペダル30(=クランク29)の1回転ごとに行われるため、一分あたりに間に換算した検出信号のカウント数(=クランク29の回転数)をケイデンス(単位は回転毎分:rpm)として得る。
In the present embodiment, the first traveling speed is used for the movement speed calculation process in consideration of the responsiveness. On the other hand, the second traveling speed is used for calculating the log data and the calorie consumption value.
2) Crank speed calculation processing Since the magnetic force lines of the
3)傾斜角度(勾配)の算出処理
次に、図5の傾斜角度算出処理のフローチャートと、図6の移動速度算出処理のフローチャートを参照して、本発明の傾斜角度(以下、「勾配」とも言う。)の算出処理について説明する。尚、傾斜角度算出処理のプログラム及び移動速度算出処理プログラムは、メインコントローラ3のROM5に記憶され、CPU4が実行する。自転車1が位置している道の現在の勾配は、従来は、GPSまたは気圧センサによる高度差とGPSまたは車輪回転センサ(速度センサ)から求めた進んだ距離にて傾斜角度を算出していたため、過去の道の勾配しか算出できなかった。従って、自転車の運転者には違和感があった。
3) Calculation process of inclination angle (gradient) Next, with reference to the flowchart of the inclination angle calculation process of FIG. 5 and the flowchart of the movement speed calculation process of FIG. Will be described. The tilt angle calculation process program and the movement speed calculation process program are stored in the
そこで、本実施の形態では、自転車1の車体に加速度センサ34とジャイロセンサ41を内蔵したセンサボックス8を付けて、サイクルコンピュータ10のCPU4が図5に示す傾斜角度算出処理を行うようにしている。この傾斜角度算出処理は、所定時間間隔で繰り返しCPU4により実行される。この傾斜角度算出処理が開始されると、まず、CPU4は、加速度センサ34の検出値をセンサ信号受信機36を介して読み込む(S11)。次いで、加速度センサ34から受信したセンサ値のスカラー値が1Gか否かを判断する(S12)。図2に示すように、自転車1が水平に止まっていれば、自転車のセンサボックス8の加速度センサ34に掛かる重力は、図2の矢印A方向に1Gのみが掛かる。また、図7に示すように、自転車1が水平線H1対して角度θ1だけ斜め上に傾斜していても、自転車1が止まっていれば、自転車1には、加速度が働かないので、自転車1のセンサボックス8の加速度センサ34に掛かる重力は、図7の矢印A方向に1Gのみが掛かる。従って、加速度センサ34のスカラー値は1Gと判断される(S12:YES)。
Therefore, in the present embodiment, the
この場合には、現在の傾斜角度を加速度センサ34のセンサ値から従来と同様の方法で求める(S13)。S13で求めた現在の傾斜角度をメインコントローラ3のRAM6に時系列を特定可能にタイムスタンプ等を付加して記憶する(S16)。その後、S13の処理で求めた現在の傾斜角度をサイクルコンピュータ10のディスプレイ部16に傾斜角度を文字や図形で表示する(S17)。
In this case, the current inclination angle is obtained from the sensor value of the
ここで、図8に示すように、自転車が水平線H1に対して、角度θ1だけ上に向けて傾斜し、且つ、自転車が矢印C方向に加速していた場合には、自転車1のセンサボックス8の加速度センサ34に掛かる重力は、図8の矢印A方向に1Gが掛かる。また、図8の仮想線H2方向に自転車1が矢印Cの加速度を有していた場合には、加速度センサ34の測定する重力と矢印Cの加速度の合成の加速度は、矢印Bとなる。この場合には、加速度センサ値のスカラー値は1Gでなくなるので(S12:NO)、ジャイロセンサ41の検出値をセンサ信号受信機36を介して読み込む(S14)。
Here, as shown in FIG. 8, when the bicycle is inclined upward by an angle θ1 with respect to the horizontal line H1 and the bicycle is accelerating in the direction of arrow C, the
次いで、現在の傾斜角度をRAM6に記憶している前回の傾斜角度から、S14で読み込んだジャイロセンサ41の値を加算して傾斜角度を求める(S15)。具体的には、ジャイロセンサ41は、角速度の出力する。それを単位時間当たりの変化角度を求め、積算することで現在の傾斜角度(傾き)を求めることができる。ここで、積算誤差を減らすために、加速度センサ34にて重力加速度をセンシングし、現在の自転車の傾きの絶対値を求める。その値を利用し、ジャイロセンサ41の積算値をクリアする。
Next, the value of the
ジャイロセンサ41が測定した角速度から角度を求めるためには、単位時間の角速度から前回の座標系からの移動量を計算し、その座標から角度を計算する。その時に使用するオイラー角の公式は、下記の数1の式を使用する。
ここで、図9にジャイロセンサ41が測定した角速度を示し、図10にS15の処理により求めた角度を示す。
Here, FIG. 9 shows the angular velocity measured by the
S14の処理に次いでS15で求めた現在の傾斜角度をメインコントローラ3のRAM6に時系列を特定可能にタイムスタンプ等を付加して記憶する(S16)。その後、S15の処理で求めた傾斜角度をサイクルコンピュータ10のディスプレイ部16に傾斜角度を文字や図形で表示する(S17)。
Subsequent to the process of S14, the current inclination angle obtained in S15 is stored in the RAM 6 of the
次に、図6のフローチャートを参照して、移動速度に応じて傾斜角度算出間隔を短くする移動速度計算処理を説明する。この移動速度計算処理では、メインコントローラ3のCPU4はセンサ信号受信機36を介して、車輪回転センサ21からセンサ値を読み込む(S21)。次いで、S21で読み込んだセンサ値から移動速度を算出する(S22)。算出された移動速度が所定値よりも速い場合には(S23:YES)、図5に示す傾斜角度算出処理を実行する時間間隔を基本の間隔よりも短くする(S24)。また、出された移動速度が所定値よりも速くない場合には(S23:NO)、図5に示す傾斜角度算出処理を実行する時間間隔を基本の間隔で行う(S25)。例えば、基本の間隔を500ms間隔とし、移動速度が20km/hより速い場合には(S23:YES)、傾斜角度算出処理を実行する時間間隔を250ms間隔等に短くする(S24)。これにより、自転車1の1ダンシング間に所定回数、傾斜角度を算出することができる。よって、前記ディスプレイ部16に表示される自転車1の傾斜角度の状態が現在の自転車の傾斜角度の状態を反映していると使用者が感じる時間間隔でリアルタイムに表示を行うことができる。従って、人の目で見て自然な間隔でディスプレイ部16に傾斜角度の表示を更新できる。
Next, a movement speed calculation process for shortening the inclination angle calculation interval according to the movement speed will be described with reference to the flowchart of FIG. In this moving speed calculation process, the
加速度センサ34で加速度の絶対値を求めるには、自転車1が静止している状態または、等速運動しているときに行う必要がある。自転車1が加速中であれば、速度センサ(車輪回転センサ21)との組み合わせにて速度センサ(車輪回転センサ21)より求められた速度により単位時間の加速度を算出する。その加速度を加速度センサ34からの出力値から差し引けば重力加速度を求めることができる。
In order to obtain the absolute value of acceleration by the
次に、図11〜図15を参照して、本実施の形態の効果を説明する。まず、図11及び図12を参照して、自転車1の前後方向の傾きについて説明する。図11に示すように自転車1が水平な状態から図12に示すように傾きが変化した場合には、平坦(H1)からの自転車1の前後方向での傾きをθ2とし、斜面の勾配はθ3とすると、θ2とθ3とは、ほぼ等しくなる。従って、本実施の形態では、ジャイロセンサ41を用いて、自転車1の前後方向の傾きを計測することで、斜面の勾配などをリアルタイムに表示することができる。また、実際の坂道ではなく、自分が通ったラインの勾配が測定できる。実際の坂道の勾配は地図などから読み取ることができる。
Next, the effect of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, with reference to FIG.11 and FIG.12, the front-back inclination of the
次に、図13を参照して、自転車1の左右方向の傾きの把握について説明する。図13に示すように自転車1が左右方向にθ4だけ傾いた場合には、ジャイロセンサ41を用いて、自転車1の左右方向の傾きθ4を計測することで、ダンシングやコーナーでの自転車1の挙動が把握できる。従って、ダンシングの場合、上り坂でのダンシングや加速時のダンシングなど自分のトレーニングに役立てることが可能になる。
Next, with reference to FIG. 13, the grasping of the inclination of the
次に、図14を参照して、自転車1の車体の曲がりについて説明する。本実施の形態によれば、自転車1の進む角度を算出でき、自転車1でも自立航法を可能にできる。
Next, the bending of the body of the
尚、本実施の形態では、加速度センサ34を利用して、加速度センサ34の前後方向の数値にて、ペダリングのスムーズさが測定できる。即ち、ペダル30の死点の状態、踏み込み、引き揚げなどの状態を前後方向の加速度にて測定できる。速度の加速度または減速時など以外では、一定のリズムにてペダリングする方が良い。その時、前後方向の加速度は変化が少なくなる。
In the present embodiment, the smoothness of pedaling can be measured using the
上記実施の形態では、加速度センサ34が「加速度検出手段」の一例であり、ジャイロセンサ41が「角速度検出手段」一例である。また、CPU4が実行するS12の処理がが「加速度判断手段」の一例であり、S15の処理が「傾斜角度算出手段」の一例であるまた、CPU4が実行するS22の処理が、「移動速度算出手段」の一例である。RAM6が「傾斜角度算出手段の算出した傾斜角度をその時系列を特定可能に記録する記録手段」の一例である。
In the above embodiment, the
本発明は、上記の実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、サイクルコンピュータ10のディスプレイ部16に表示する計測された傾斜角度の値は、リアルタイムに表示または後日、結果を確認できるように、図示外のメモリーカードにメモリカードリーダー32を用いて記憶しても良い。また、ディスプレイ部16への傾斜角度の表示は、図12及び図13に示すような図でも良いが、図15に示すように3D表示のごとく自転車を教示しても良い。また、水準器のようなもので、加速度を差し引いたものを表示しても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the measured inclination angle value displayed on the
また、上記実施の形態では、加速度センサ34及びジャイロセンサ41を備えたセンサボックス8を自転車1の上管2に固定しているが、加速度センサ34及びジャイロセンサ41は、サイクルコンピュータ10の筐体11内に内蔵しても良い。また、本発明の自転車用電子システムは、サイクルコンピュータ10に限らず、例えば、スマートフォンやポータブルナビゲーションシステム等にも適用できる。
Further, in the above embodiment, the
1 自転車
3 メインコントローラ
4 CPU
5 ROM
6 RAM
8 センサボックス
10 サイクルコンピュータ
11 筐体
16 ディスプレイ部
17 電源ボタン
21 車輪回転センサ
22 マグネット
23 マグネット
27 クランク回転センサ
34 加速度センサ
36 センサ信号受信機
38,39,40 センサ信号送信機
41 ジャイロセンサ
1
5 ROM
6 RAM
DESCRIPTION OF
Claims (8)
三つの測定軸について加速度を検出可能な加速度検出手段と、
三つの測定軸ついて角速度を検出可能な角速度検出手段と、
前記加速度検出手段によって検出された加速度が重力加速度と同等か否かを判断する加速度判断手段と、
前記傾斜角度を算出する傾斜角度算出手段と
を備え、
前記傾斜角度算出手段は、前記加速度検出手段によって検出された加速度が重力加速度と同等であると判断した場合には、前記加速度センサの出力値に基づいて現在の傾斜角度を設定し、前記加速度検出手段によって検出された加速度が重力加速度と同等でないと判断した場合には前記現在の傾斜角度に対して前記角速度検出手段の出力値に基づき積算していくことで現在の傾斜角度を更新することを特徴とする自転車用電子システム。 An electronic system for a bicycle that measures a tilt angle of a bicycle with respect to a reference plane and performs display on the display means based on the tilt angle,
Acceleration detecting means capable of detecting acceleration for three measurement axes;
Angular velocity detecting means capable of detecting angular velocity for three measurement axes;
Acceleration determining means for determining whether or not the acceleration detected by the acceleration detecting means is equal to gravitational acceleration;
An inclination angle calculating means for calculating the inclination angle;
When the inclination angle calculation means determines that the acceleration detected by the acceleration detection means is equivalent to the gravitational acceleration, the inclination angle calculation means sets the current inclination angle based on the output value of the acceleration sensor, and the acceleration detection If it is determined that the acceleration detected by the means is not equivalent to the gravitational acceleration, the current inclination angle is updated by integrating the current inclination angle based on the output value of the angular velocity detection means. A featured electronic system for bicycles.
当該移動速度算出手段の算出する移動速度が速くなればなるほど、前記傾斜角度算出手段は、前記傾斜角度を算出する時間間隔を短くすることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の自転車用電子システム。 A moving speed calculating means for calculating the moving speed of the bicycle;
The inclination angle calculation means shortens the time interval for calculating the inclination angle as the movement speed calculated by the movement speed calculation means becomes faster. Bicycle electronic system.
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