CN103301611A - 一种用于健身器械的自发电控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于健身器械的自发电控制系统，健身器械运转时带动发电机发电，通过整流和开关电源电路转换成工作电压供控制系统测量、显示、操作和控制，同时给蓄电池充电蓄能；健身器械不运转时，由蓄电池给系统供电，供使用者设置运动参数，长时间未操作器械时，自动断电，以节省电能；控制系统直接从发电机提取转速换算成相应的运动速度，从而测算运动距离和热量消耗，简化了运动参数测量；运动速度控制通过脉冲宽度调制(PWM)控制发电机负载改变阻尼实现。本发明集成度高，结构优化，涵盖了目前健身器械所需的测控功能，符合健身器械节能环保发展趋势，可直接用于跑步机、阶梯式登山机、动感单车、椭圆机等健身器械。
Description
技术领域
本发明一种用于健身器械的自发电控制系统，涉及健身器械领域。
背景技术
在健身器械行业，传统的有氧健身器械如跑步机、阶梯式登山机、动感单车、椭圆机等，基本上都需要外接电源工作或显示，一方面消耗电能；另一方面，必须在有供电的地方才能工作，限制了健身器械的使用。随着节能环保理念的不断深入，健身器械降低能耗，开发自发电技术，已逐渐成为新型健身器械的发展趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种用于健身器械的自发电控制系统，将健身器械运转时产生的机械能转化成电能，供健身器械工作，并将富余电能储存在于蓄电池。
本发明采用的技术方案如下：一种用于健身器械的自发电控制系统，包括发电机、驱动板、蓄电池、功率电阻、控制板、触摸液晶屏、手握压电片、无线心率模块、薄膜键盘，发电机通过皮带与健身器械旋转机构连接，转动时将机械能转化成电能，输出交流电压连接到驱动板，驱动板将交流电压转换成直流电压给控制板供电并给蓄电池充电；控制板与驱动板、触摸液晶屏、手握压电片、无线心率模块、薄膜键盘分别连接，操控健身器械运转，并测算显示运动速度、里程、热量消耗、运动时间、心率运动参数，控制板输出脉冲宽度调制(PWM)信号给驱动板，驱动板通过控制与其连接的功率电阻的电流来控制发电机负载，改变健身器械旋转机构阻尼，控制运动速度的改变。
所述蓄电池电量不足或未安装蓄电池时，通过发电机发电，可直接供控制系统自发电工作。
所述蓄电池电压输出可通过驱动板开机控制电路开启和关断，以节省蓄电池电能，在长时间未操控健身器械时，由控制板输出信号关断蓄电池输出，在蓄电池关断时，通过薄膜键盘按键或电机转速信号可自动开启蓄电池供电。
所述发电机输出的交流电压信号通过驱动板速度信号检测电路，可转换成转速信号，并换算成运动速度。
所述液晶屏采用触摸屏，使用者可通过触摸屏或者薄膜键盘分别操控健身器械。
本发明一种用于健身器械的自发电控制系统，集成度高，结构优化，涵盖了目前健身器械所需的测控功能，符合健身器械节能环保发展趋势，可直接用于跑步机、阶梯式登山机、动感单车、椭圆机等健身器械。
附图说明
图1为本发明结构连接框图；
图2为本发明原理框图；
图3 为本发明开机控制电路原理图；
图4为本发明速度信号检测电路原理图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种用于健身器械的自发电控制系统，包括发电机G、驱动板A1、蓄电池E、功率电阻R、控制板A2、触摸液晶屏A3、手握压电片A4、无线心率模块A5、薄膜键盘A6。驱动板A1由整流电路D1、开关电源电路D2、蓄电池充电电路D3、速度信号检测电路D4、阻尼控制电路D5、开机控制电路D6组成；控制板A2由电源电路D7、微处理器D8、心率检电路D9、按键开关电路D10组成。
发电机通过皮带与健身器械旋转机构连接，转动时将机械能转化成电能，输出交流电压连接到驱动板A1的整流电路D1转变为直流电压，此随电机转动的快慢而大小变化的直流电压连接开关电源电路D2，转变为稳定的直流电压，稳定的直流电压直接连接控制板A2，为其提供电源，并通过连接蓄电池充电电路D3给蓄电池E充电，发电机交流电压信号通过速度信号检测电路D4转换成转速脉冲信号；控制板A2与驱动板A1、触摸液晶屏A3、手握压电片A4、无线心率模块A5、薄膜键盘A6分别连接；从驱动板A1输入的自发电电压或蓄电池电压连接控制板A2的电源电路D7，电源电路D7输出的电压为微处理器D8和心率检测电路D9提供电源；手握压电片A4和无线心率模块A5通过心率检测电路D9与微处理器D8连接；薄膜键盘A6通过按键开关电路D10与微处理器D8连接，触摸液晶屏A3与微处理器D8连接，微处理器D8通过触摸液晶屏A3或者薄膜键盘A6操控健身器械运转，并测算显示运动速度、里程、热量消耗、运动时间、心率等运动参数；控制板A2通过微处理器D8输出脉冲宽度调制PWM信号给驱动板A1的阻尼控制电路D5，阻尼控制电路D5通过控制与其连接的功率电阻R的电流来控制发电机负载，改变健身器械旋转机构阻尼，从而达到控制运动速度的目的。健身器械不运转时，由蓄电池E通过开机控制电路D6给系统供电，供使用者设置运动参数；长时间未操作器械时，微处理器D8控制开机控制电路D6自动断电，以节省电能，但有按键动作或速度信号时，开机控制电路D6自动开启蓄电池E输出。
如图3所示开机控制电路D6原理图，薄膜键盘按键信号和电机转速信号分别连接与非门D13的输入，控制板输出信号连接另一与非门D14的输入，它们共同的输出连接MOS管开关电路D15，其工作原理是：开机时，控制板A2的微处理器D8输出信号，控制MOS管开关电路D15开关闭合，蓄电池E输出电压；在长时间未操控健身器械时，微处理器D8输出信号控制控制MOS管开关电路D15断开，蓄电池E无法输出电压；当有薄膜键盘按键信号或电机转速信号时，控制控制MOS管开关电路D15开关闭合，蓄电池E输出电压。
如图4所示速度信号检测电路D4原理图，电机输出交流电压通过V1、R1、R2连接三极管V2基级，三极管集电极连接光隔电路D16，其工作原理是：由V1、R1、R2、V2组成的电路将电机输出交流电压整形，在通过光隔电路D16转变为电机转速信号。
Claims (5)
1.一种用于健身器械的自发电控制系统，包括发电机、驱动板、蓄电池、功率电阻、控制板、触摸液晶屏、手握压电片、无线心率模块、薄膜键盘，发电机通过皮带与健身器械旋转机构连接，转动时将机械能转化成电能，输出交流电压连接到驱动板，驱动板将交流电压转换成直流电压给控制板供电并给蓄电池充电；控制板与驱动板、触摸液晶屏、手握压电片、无线心率模块、薄膜键盘分别连接，操控健身器械运转，并测算显示运动速度、里程、热量消耗、运动时间、心率运动参数，控制板输出脉冲宽度调制PWM信号给驱动板，驱动板通过控制与其连接的功率电阻的电流来控制发电机负载，改变健身器械旋转机构阻尼，控制运动速度的改变。
2.根据权利要求书1所述的一种用于健身器械的自发电控制系统，其特征在于，所述蓄电池电量不足或未安装蓄电池时，通过发电机发电，可直接供控制系统自发电工作。
3.根据权利要求书1所述的一种用于健身器械的自发电控制系统，其特征在于，所述蓄电池电压输出可通过驱动板开机控制电路开启和关断，以节省蓄电池电能，在长时间未操控健身器械时，由控制板输出信号关断蓄电池输出，在蓄电池关断时，通过薄膜键盘按键或电机转速信号可自动开启蓄电池供电。
4.根据权利要求书1所述的一种用于健身器械的自发电控制系统，其特征在于，所述发电机输出的交流电压信号通过驱动板速度信号检测电路，可转换成转速信号，并换算成运动速度。
5.根据权利要求书1所述的一种用于健身器械的自发电控制系统，其特征在于，所述液晶屏采用触摸屏，使用者可通过触摸屏或者薄膜键盘分别操控健身器械。
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