CN104077795A - 自行车踏频传感器及固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自行车踏频传感器，包括设于电路板实时采集中轴转动不同方向运动加速度变化或/和角速度变化的信号采集单元和将采集的数据传输给终端的数据传输单元，以及供各单元工作的电源。使用时将踏频传感器固定在自行车中空中轴，该中轴与自行车曲柄和踏板同步转动，骑行运动时，实时采集加速度变化或/和角速度变化数据，通过数据传输单元将传输给相应的处理终端进行处理，获得实时的自行车中轴转动频率，进而实现对骑行时踏频数据的采集。由于踏频传感器巧妙地将通过自行车运动时加速度或/和角速度等数据周期性变化实现计数，其不需要分离的两个部件之间周期性相对运动来感应进行计数，结构简单，体积小巧，工作稳定可靠。

Description

自行车踏频传感器及固定装置

技术领域

本发明涉及运动数据采集传感器，尤其涉及一种用于采集自行车运动时踩踏频率的传感器及固定装置。

背景技术

在进行跑步及骑乘自行车等运动时，通过采集重要运动数据，如踩踏频率来记录和分析运动表现，便于制定适合的运动计划。

现有的用于采集自行车踩踏频率的传感器(也称为踏频传感器)主要采用感应原理，多为磁铁与霍尔元件计数器配合，磁铁与感应线圈计数器配合，实现采集踏频数据。由于踩踏频率传感器都需要两个分离部件之间相互运动配合才能获得相应数据，其中至少有一个部件需要固定在车架上，另一部件需要固定在与中轴联动的曲柄上同步转动才能实现。现有的自行车并没有提供可以牢靠固定踏频传感器位置，通常只能通过绑带将相应部件固定在自行车相应位置，长时间运动使配对感应的两部件之间位置发生偏移，影响稳定性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种自行车踏频传感器及固定装置，该自行车踏频传感器及固定装置可以实时精确采集自行车运动时踩踏的频率，结构紧凑，固定后稳定可靠。采用该踏频传感器的自行车其安装方便，不易松脱，采集的数据可靠。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种自行车踏频传感器，该自行车踏频传感器包括设于电路板实时采集中轴转动不同方向运动加速度变化或/和角速度变化的信号采集单元和将采集的数据传输给终端的数据传输单元，以及供信号采集单元和数据传输单元工作的电源。

进一步地说，所述电路板上还设有将加速度或/和角速度的变化数据转换为转动次数的数据转换单元，该数据转换单元的输入端和输出端分别与信号采集单元和数据传输单元信号连接。

进一步地说，所述信号采集单元包括采集运动加速度的两轴、三轴加速度传感器或采集角速度的三轴陀螺仪传感器。

进一步地说，所述数据传输单元包括WIFI单元或蓝牙单元。

本发明还提供一种自行车踏频传感器固定装置，该自行车踏频传感器固定装置包括一端设有空腔的膨胀壳体和与该膨胀壳体部分向外膨胀的螺栓，该螺栓设有收纳踏频传感器的螺栓空腔。

进一步地说，所述螺栓外侧设有与膨胀壳体空腔配合的螺纹，沿螺栓轴向截面外边缘呈梯形或矩形，膨胀壳体空腔形状与螺栓螺纹对应，该膨胀壳体上至少设有一个的条形的膨胀口，螺栓向膨胀壳体内移动时，膨胀壳体一端向外膨胀。

进一步地说，所述膨胀口为2-4个，且均匀分布。

本发明还提供一种自行车踏频传感器固定装置，该自行车踏频传感器固定装置包括设有固定踏频传感器的固定座和受压膨胀部件，该固定座设有螺栓，该螺栓贯穿受压膨胀部件并第一螺母配合固定，固定时固定座与第一螺母在螺栓配合作用下，使受压膨胀部件向外膨胀。

进一步地说，所述固定装置还包括止滑部件，该止滑部件包括设置在固定座与受压膨胀部件之间并与螺栓配合的第二螺母，该第二螺母收纳于受压膨胀部件收纳腔内。

进一步地说，所述固定装置还包括止滑部件，该止滑部件包括设置于受压膨胀部件并与第一螺母大小形状相同的收纳槽。

进一步地说，所述受压膨胀部件为硅胶或橡胶。

进一步地说，所述第一螺母与受压膨胀部件之间设有垫片，该垫片上设有与第一螺母大小形状相同收纳槽。

本发明自行车踏频传感器，包括设于电路板实时采集中轴转动不同方向运动加速度变化或/和角速度变化的信号采集单元和将采集的数据传输给终端的数据传输单元，以及供信号采集单元和数据传输单元工作的电源。使用时将踏频传感器固定在自行车中空中轴，该中轴与自行车曲柄和踏板同步转动，在自行车骑行运动时，实时采集加速度变化或/和角速度变化数据，通过数据传输单元将传输给相应的处理终端进行处理，获得实时的自行车中轴转动频率，进而可以确定骑行时踏频数据，实现对自行车运动时踏频数据的采集。由于踏频传感器巧妙地将通过自行车运动时加速度或/和角速度等数据周期性变化实现计数，其不需要分离的两个部件之间周期性相对运动来感应进行计数，结构简单，体积小巧，工作稳定可靠。利用现有自行车为减轻重量而将中轴为中空这一结构进行安装，安装后不会有明显的部件外露，且不会出现松脱现象。可以适用于所有中轴为中空结构的自行车，具有更好的通用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，而描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本发明踏频传感器实施例原理框图。

图2是本发明另一种踏频传感器实施例原理框图。

图3是发明踏频传感器固定装置一实施例结构示意图。

图4是图3中沿踏频传感器固定装置沿轴向剖图结构示意图。

图5是膨胀壳体与螺栓轴向剖图结构示意图。图6是本发明踏频传感器固定装置与自行车配合固定一种结构示意图。

图7是本发明踏频传感器固定装置与自行车配合固定另一种结构示意图。

图8是图7配合位置结构放大示意图。

图9是发明踏频传感器固定装置沿轴向剖图结构示意图。

图10是图9中沿E-E沿剖图结构示意图。

具体实施方式

为了使该发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种自行车踏频传感器实施例。

该自行车踏频传感器包括：设于电路板实时采集中轴转动不同方向运动加速度变化或/和角速度变化的信号采集单元1和将采集的数据传输给终端的数据传输单元3，以及供信号采集单元1和数据传输单元3工作的电源4。

具体地说，在电路板上设有实时采集不同方向运动的加速度变化或/和角速度变化的数据采集单元1，由数据传输单元3将信号采集单元1采集的加速度变化或/和角速度变化的数据实时传输给终端进行处理，输出或记录骑行时踩踏频率，便于收集和利用。所述数据传输单元3包括无线传输单元或有线传输单元，由于该自行车踏频传感器在骑行时，随中轴转动，最好采用WIFI单元、蓝牙单元或其它近距离无线传输单元进行数据传输。

当所述信号采集单元1采集自行车运动时不同方向加速度数据时，该信号采集单元1包括两轴或三轴加速度传感器，其中采用两轴传感器安装时，必须将旋转平面与传感器两轴所形成的平面一致，而三轴传感器则不受此限制。

使用时踏频传感器与自行车中轴固定，同步转动，当中轴转动时踏频传感器位置发生变化，对应加速度传感器在旋转面不同方向上重力加速度值发生变化，而自行车骑行时，中轴为周期性转动，因此可以通过加速度传感器采集的旋转面不同方向重力加速度的周期性变化，根据旋转一周所需的时间即可获得中轴转动的频率，即实现踏频数据的采集。

当所述信号采集单元1采集自行车运动时不同方向角速度变化数据时，该信号采集单元1包括三轴陀螺仪传感器。使用时，踏频传感器与中轴同步转动，踏频传感器在转动过程中三轴陀螺仪传感器可以输出其角速度，根据角速度可计算出旋转角度变化数据，中轴转动一周时，该三轴陀螺仪传感器也同步旋转一周即360度，因此根据其旋转角度变化360度所需的时间即可转换为踩踏频率，实现对自行车运动踏频数据的采集。

使用时，将踏频传感器固定在自行车中空中轴，该中轴与踏板同步转动，在自行车运动时，通过检测重力加速度或/和角速度变化数据，通过数据传输单元将传输给相应的处理终端处理，获得相应的踏频数据，实现对自行车运动时踏频数据的采集。由于该踏频传感器巧妙地将加速度或/和角速度等数据周期性变化实现计数，其不需要分离的两个部件之间的相对运动来感应进行计数，结构简单，防尘防水，工作稳定可靠。安装时利用现有自行车为减轻重量而将中轴设置了中空这一结构，安装后不会有明显的部件外露，且不会出现松脱现象。同时可以适用于所有中轴为中空结构的自行车，具有更好的通用性。

在本实施例中，由于踏频传感器自带电源，一方面踏频传感器工作时周期性转动，不方便通过外接电源方式进行供电，因此所述电源4采用纽扣电池，该纽扣电池通过卡合结构将其固定在电路板上，使其能为电气器件供电，采用纽扣电池供电源不需要预留电源输出线路，方便安装。

如图2所示，本发明在上述实施例的基础上还提出另一实施例。

所述踏频传感器还包括一个设置于信号采集单元1和数据传输单元3之间的数据转换单元2，该数据转换单元2将信号采集单元1采集的信号转换为自行车踩踏的频率对应数据进行输出，并通过数据传输单元3传输给相应的处理终端，如带有处理软件的智能手机等，经过必要处理可以获得自行车踩踏频率数据，其他单元和数据处理方式不变。该实施例可以直接由移动终端通过安装必要的处理软件即可以获得实时的自行车踩踏频率，而不需要移动终端为特殊设计的专用设备或专用计算应用程序。

如图3和图4所示，本发明还提出一种自行车踏频传感器固定装置实施例。

该自行车踏频传感器固定装置包括一端设有空腔的膨胀壳体1′和使该膨胀壳体1′部分向外膨胀的螺栓2′，该螺栓2′设有固定踏频传感器的螺栓空腔。使用时将踏频传感器固定在设有空腔的螺栓2′内，通过旋转螺栓2′使其向膨胀壳体1′内移动，在螺栓2′的挤压下膨胀壳体1′向外膨胀，通过适当设置，可以使膨胀壳体1′与自行车中空的中轴挤压固定。

具体地说，所述螺栓2′内设有集成有电路的电路板5′、无线数据传输单元、和电池4′组成的踏频传感器模块，该螺栓2′的端头设有保护踏频传感器的盖体3′，该盖体3′与螺栓2′螺纹配合固定。所述螺栓2′外侧设有与膨胀壳体1′空腔配合的螺纹，沿螺栓2′轴向截面外边缘呈梯形或矩形，膨胀壳体1′空腔形状与螺栓2′螺纹对应，即螺栓2′轴向截面外边缘呈矩形时，对应的膨胀壳体1′轴向截面空腔的结构呈梯形，如图5所示；当螺栓2′轴向截面外边缘呈梯形时，对应的膨胀壳体1′轴向截面空腔的结构呈矩形。

在该膨胀壳体1′上至少设有一个的条形的膨胀口11′，该膨胀口11′更容易使膨胀壳体1′在螺栓2′作用下向外膨胀。所述螺栓2′向膨胀壳体1′内移动时，在螺栓2′挤压下，该膨胀壳体1′一端沿膨胀口11′向外膨胀。所述膨胀口11′的数量可以根据需要进行设置，当多于两个时膨胀口11′均匀分布，优选为2-4个。

如图6所示，使用时将踏频传感器D中的膨胀部件1′放置在中空自行车中轴B内，通过转动螺栓2′，使其向膨胀部件1′内移动，由于螺栓2′沿其轴向剖面为梯形结构，即一大，另一头小这种结构，使得螺栓2′向内移动过程中膨胀部件1′被向外挤压，膨胀壳体1′的外壁与中轴内壁挤压紧固，从而实现固定，不容易出现松脱现象，该踏频传感器D固定后几乎全部隐藏在中轴，不需要对自行车的结构进行改造就可以方便地固定。

对于中轴不为中空的自行车来说，即中轴为实心的普通自行车，由于踏频传感器D是通过两轴或三轴的加速度传感器或采集角速度的三轴陀螺仪传感器，无需通过两分离部件之间的相互作用的方式获得自行车骑行时踩踏数据，其厚度可以做到5-10MM，直径3CM以内。如图7和图8所示，通过绑带E将踏频传感器D固定在自行车曲柄C上即可。工作时通过检测曲柄转动的转动频率，进而可以确定踩踏频率。其体积小，安装后不影响自行车的使用。

如图9和图10所示，本发明还提供另一种自行车踏频传感器固定装置实施例。

该自行车踏频传感器固定装置包括：设有主要由电路板5′和电池4′构成的踏频传感器模块的固定座7″、保护盖3″和受压膨胀部件2″。具体地说，该固定座7″设有收纳踏频传感器模块的空腔，该电路板5′上设有信号采集单元1、数据传输单元3及供电路工作的电池等。

所述固定座7″设有螺栓6″，该螺栓6″贯穿受压膨胀部件2″并与第一螺母9″配合调节膨胀量，从而将整个传感器固定在自行车中轴空腔内。

具体地说，所述固定座7″的空腔底部设有与螺栓6″配合的固定孔(附图未标示)，在受压膨胀部件2″上设有供螺栓6″通过的通孔(附图未标示)；所述受压膨胀部件2″为有一定弹性的材料制成，例如可以是硅胶、橡胶或其它弹性材料，在受挤压时中间部分向外突出。所述电池4′通过卡合结构固定在电路板5′上并为电路板上的元器件供电，所述踏频传感器模块固定在固定座7″空腔内，固定座7″上设有螺纹配合的保护盖3″。

安装时，可以先将踏频传感器模块固定在固定座7″内，并将盖上保护盖3”，通过第一螺母9″将受压膨胀部件2″受压，使其中间部分向外突出至恰好能与自行车中空中轴通过过盈配合，将形变的受压膨胀部件2″压入自行车中空中轴内，即安装完成进行固定。

为了避免使受压膨胀部件2″过程中螺栓6″出现与第一螺母9″转动，可以在所述固定座7″外侧，即受压膨胀部件2″与固定座7″之间设有第二螺母10″，此时受压膨胀部件2″对应位置设有收纳该第二螺母10″的空腔21″。也可以将螺栓设置为正多边形结构，其与固定座7″上的固定孔或空腔底部配合，起到螺栓止滑作用。

还可以先将受压膨胀部件2″与自动车固定，再将踏频传感器模块固定在固定座7″，具体安装如下：

将先将受压膨胀部件2″放置在自行车中空中轴中，再通过旋转第一螺母9″，使位于第一螺母9″和固定座7″之间的受压膨胀部件2″向外膨胀，使受压膨胀部件2″能与自行车中空中轴达到过盈配合而实现固定，再将踏频传感器模块固定在固定座7″的空腔内，最后盖上保护盖3″。

对于此种固定方式时，固定时第一螺母9″位于中空中轴内部，无法对第一螺母9″进行固定，防止第一螺母9″同转动螺栓6″一道转动，因此在所述第一螺母9″与受压膨胀部件2″之间设有垫片8″，由于该垫片8″面积较大，使得在转动螺栓6″时，一方面受到摩擦力更大可以防止第一螺母9″滑动，另一方面垫片8″面积较大时，更容易使受压膨胀部件2″受压时向外膨胀，膨胀的余量更大，进面更容易与自行车进行固定。

为了避免在螺栓6″时第一螺母9″出现滑动，可以在垫片8″与第一螺母9″接触面上设有止滑结构，该止滑结构可以是与第一螺母9″径向截面结构相同的收纳槽或收纳腔，也可以在与受压膨胀部件2″接触面的垫片8″上设有其他的止滑结构，如多个凸点或凸条等。

当踏频传感器不是固定在自动车中空的中轴上时，可以将受压膨胀部件2″与固定座7″，取出第一螺母9″，只需要将固定有踏频传感器的固定座7″通过绑带，如图7所示进行固定即可，可以适用于多种位置固定，具有更好的通用性。所述保护盖3″上可以设有与绑带配合的止滑槽31″

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.自行车踏频传感器，其特征在于：

包括设于电路板实时采集中轴转动不同方向运动加速度变化或/和角速度变化的信号采集单元和将采集的数据传输给终端的数据传输单元，以及供信号采集单元和数据传输单元工作的电源。

2.根据权利要求1所述的自行车踏频传感器，其特征在于：

所述电路板上还设有将加速度或/和角速度的变化数据转换为转动次数的数据转换单元，该数据转换单元的输入端和输出端分别与信号采集单元和数据传输单元信号连接。

3.根据权利要求1或2所述的自行车踏频传感器，其特征在于：

所述信号采集单元包括采集运动加速度的两轴、三轴加速度传感器或采集角速度的三轴陀螺仪传感器。

4.根据权利要求1或2所述的自行车踏频传感器，其特征在于：

所述数据传输单元包括WIFI单元或蓝牙单元。

5.一种自行车踏频传感器固定装置，其特征在于：

包括一端设有空腔的膨胀壳体和与该膨胀壳体部分向外膨胀的螺栓，该螺栓设有固定踏频传感器的螺栓空腔。

6.根据权利要求5所述的自行车踏频传感器固定装置，其特征在于：

所述螺栓外侧设有与膨胀壳体配合的螺纹，沿螺栓轴向截面外边缘呈梯形或矩形，膨胀壳体空腔形状与螺栓螺纹对应，该膨胀壳体上至少设有一个的条形的膨胀口，螺栓向膨胀壳体内移动时，该膨胀壳体一端向外膨胀。

7.一种自行车踏频传感器固定装置，其特征在于：

包括设有固定踏频传感器的固定座和受压膨胀部件，该固定座设有螺栓，该螺栓贯穿受压膨胀部件并第一螺母配合固定，固定时固定座与第一螺母在螺栓配合作用下，使受压膨胀部件向外膨胀。

8.根据权利要求7所述的自行车踏频传感器固定装置，其特征在于：

所述固定装置还包括止滑部件，该止滑部件包括设置在固定座与受压膨胀部件之间并与螺栓配合的第二螺母，该第二螺母收纳于受压膨胀部件收纳腔内；或该止滑部件包括设置于受压膨胀部件并与第一螺母大小形状相同的收纳槽。

9.根据权利要求7或8所述的自行车踏频传感器固定装置，其特征在于：

所述受压膨胀部件为硅胶或橡胶。

10.根据权利要求7所述的自行车踏频传感器固定装置，其特征在于：

所述第一螺母与受压膨胀部件之间设有垫片，该垫片上设有与第一螺母大小形状相同收纳槽。