CN103454022A - 一种骑行自行车做功测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种骑行自行车做功测量系统及方法，微处理器每隔微小的时间间隔δt测量骑行者当前脚踏的扭矩n、角速度ω，计算出δt内骑行者做功值w_t，将骑行过程中所有的w_t累加就得到了骑行过程中做功的总和W_all。使用时无需针对骑行者、道路、车辆的差异进行任何手工设置。应用本发明，无需任何人工设置和处理，微处理器自动准确地计算得到骑行做功数值。因此，本发明解决了不能自动、准确计算骑行者骑行自行车做功的问题。

Description

一种骑行自行车做功测量系统及方法

技术领域

本发明属于智能控制领域，涉及一种骑行自行车做功测量系统，同时还涉及利用上述骑行自行车做功测量系统的做功测量方法。

背景技术

自行车作为零碳排的绿色交通工具，受到各国政府以及民众的推崇和支持，骑行自行车所做的功即为骑行者所消耗的卡路里，在目前的自行车上缺少能准确计算出骑行者做功的系统。

物理学中关于做功和功率的公式有：

功W=功率P×时间t 

功W=力F×距离s 

因此：功率P=力F×距离s÷时间t=力F×速度v 

在自行车的脚踏做功时，速度v＝半径r×角速度ω，因此功率P=力F×半径r×角速度ω，即：

功率P=扭矩N×角速度ω，角速度的单位是弧度/秒，180度等于π弧度（近似为3.14弧度）。

所以：功W=扭矩N×角速度ω×时间t，在每个微小的时间间隔δt内，可以近似地将扭矩和角速度视为不变的，这样将所有时间间隔δt做的功W计算出来，并累加就得到了整个骑行过程中做功的总和W_all。

目前的自行车骑行卡路里消耗计算方法都是近似的推算，例如运动轨迹记录应用Cyclemeter GPS，利用移动设备GPS记录用户骑行路径，输入骑行者体重信息，近似推算消耗的卡路里，对于骑行时实际的风阻完全无法估算。还有通过心律计估算卡路里消耗，使用时预先向心律计中输入骑行者的身高、年龄、体重，这本身就是一种近似的估算。这些测量方法都是近似的推算，不仅不准确，而且在使用前还需要手工输入骑行者相关的数据，使用起来比较麻烦，对于动态变化的参数，例如：骑行时的风阻、道路坡度，要么直接忽略要么就只做近似估算，必然导致测量数据不准确，而且需要手工进行参数设置才能估算出骑行做功的数值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种骑行自行车做功测量系统，解决了不能自动、准确计算骑行者骑行自行车做功的问题。

同时提供了利用上述骑行自行车做功测量系统的做功测量方法。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种骑行自行车做功测量系统，包括：

扭矩测量装置，固定安装在车架上，测量骑行时，施加在中轴上的扭矩的大小；与微处理器相连，向微处理器发送测量得到的扭矩数据；

角速度测量装置，固定安装在车架上，测量曲柄的角速度，与微处理器相连，向微处理器发送测量得到的角速度数据；

微处理器，接收扭矩测量装置测得的扭矩数据和角速度测量装置测得的角速度数据，将扭矩数据、角速度数据、时间数据一起存储在存储设备中；

存储设备，与微处理器相连，存储数据。

一种骑行自行车做功测量方法，该方法包括如下步骤：

步骤S11，微处理器在每个微小的时间间隔δt接收扭矩测量装置、角速度测量装置发送的扭矩数据n、角速度数据ω，将数据与当前时间存储到存储设备；

步骤S12，微处理器计算δt时间内骑行者所做的功w_t，其计算公式为：w_t=n*ω*δt； 

步骤S13，微处理器从存储器中取得本次骑行累计做功量W_all（骑行初始时，W_all被设置为0），将W_all+w_t得到的和存储为新的W_all。

 

本发明的有益效果是，应用本发明提供的骑行自行车做功测量系统及方法，微处理器每隔微小的时间间隔δt测量骑行者当前脚踏的扭矩n、角速度ω，计算出δt内骑行者做功值w_t，将骑行过程中所有的w_t累加就得到了骑行过程中做功的总和W_all。使用时无需针对骑行者、道路、车辆的差异进行任何手工设置。应用本发明，无需任何人工设置和处理，微处理器自动准确地计算得到骑行做功数值。因此，本发明解决了不能自动、准确计算骑行者骑行自行车做功的问题。

 

附图说明

    下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为示出实施例一的骑行自行车做功测量系统的结构示意框图。

 

具体实施方式

    为更好地理解本发明的内容，下面详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

       本发明揭示了一种骑行自行车做功测量系统，以及利用它们的做功测量方法。

 参阅附图1，由附图1可见，骑行自行车做功测量系统包括：

扭矩测量装置10，固定安装在车架上，测量骑行时，施加在中轴上的扭矩的大小；与微处理器30相连，向微处理器30发送测量得到的扭矩数据；

角速度测量装置20，固定安装在车架上，测量曲柄的角速度，与微处理器30相连，向微处理器30发送测量得到的角速度数据；

微处理器30，接收扭矩测量装置10测得的扭矩数据和角速度测量装置20测得的角速度数据，将扭矩数据、角速度数据、时间数据一起存储在存储设备中；

存储设备40，与微处理器30相连，存储数据。

 利用上述骑行自行车做功测量系统的做功测量方法，包括如下步骤：

步骤S11，微处理器在每个微小的时间间隔δt接收扭矩测量装置、角速度测量装置发送的扭矩数据n、角速度数据ω，将数据与当前时间存储到存储设备；

步骤S12，微处理器计算δt时间内骑行者所做的功w_t，其计算公式为：w_t=n*ω*δt； 

步骤S13，微处理器从存储器中取得本次骑行累计做功量W_all（骑行初始时，W_all被设置为0），将W_all+w_t得到的和存储为新的W_all。

从上述描述我们可以看出，通过扭矩测量装置10和角速度测量装置20测得的数据，微处理器30通过积分即可计算得到骑行做功的总和W_all，计算得到的做功数值是非常准确的。

测量这些数据无需关心骑行者的体重、道路的坡度大小、曲柄的长短，这样的测量系统更加容易使用，无需针对不同的骑行者、不同的道路、不同的车辆进行个性化的设置，非常的通用。

 综上所述，应用本实施例提供的骑行自行车做功测量系统及方法，微处理器每隔微小的时间间隔δt测量骑行者当前脚踏的扭矩n、角速度ω，计算出δt内骑行者做功值w_t，将骑行过程中所有的w_t累加就得到了骑行过程中做功的总和W_all。使用时无需针对骑行者、道路、车辆的差异进行任何手工设置。应用本发明，无需任何人工设置和处理，微处理器自动准确地计算得到骑行做功数值。因此，本发明解决了不能自动、准确计算骑行者骑行自行车做功的问题。

Claims (2)

1.一种骑行自行车做功测量系统，其特征在于包括：

扭矩测量装置，固定安装在车架上，测量骑行时，施加在中轴上的扭矩的大小；与微处理器相连，向微处理器发送测量得到的扭矩数据；

角速度测量装置，固定安装在车架上，测量曲柄的角速度，与微处理器相连，向微处理器发送测量得到的角速度数据；

微处理器，接收扭矩测量装置测得的扭矩数据和角速度测量装置测得的角速度数据，将扭矩数据、角速度数据、时间数据一起存储在存储设备中；

存储设备，与微处理器相连，存储数据。

2.一种骑行自行车做功测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤S11，微处理器在每个微小的时间间隔δt接收扭矩测量装置、角速度测量装置发送的扭矩数据n、角速度数据ω，将数据与当前时间存储到存储设备；

步骤S12，微处理器计算δt时间内骑行者所做的功w_t，其计算公式为：w_t=n*ω*δt； 

步骤S13，微处理器从存储器中取得本次骑行累计做功量W_all（骑行初始时，W_all被设置为0），将W_all+w_t得到的和存储为新的W_all。

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