CN106167062A - 一种通过nfc监测儿童自行车车速的装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过NFC监测儿童自行车车速的装置及控制方法，主要包括：控制单元、测速单元、能量转换单元、报警单元和NFC模块，所述测速单元、报警单元和NFC模块分别与控制单元连接，所述测速单元包括至少一个永久磁铁、开关型霍尔元件传感器电路，所述永久磁铁安装于轮圈上，开关型霍尔元件传感器电路采集脉冲信号，控制器根据脉冲信号进行计数，并计算出相应的速度，控制器控制NFC模块将速度数据以无线传输的方式发送客户端，报警电路用于在速度超过设定值时进行报警，克服现有技术中儿童在骑车过程中，车速过快导致控制失措或监管人监护疏忽大意，增大危险事故的发生的概率，同时达到实时监控儿童车速的目的。

Description

一种通过NFC监测儿童自行车车速的装置及控制方法
技术领域
本发明涉及测速技术领域，具体地，涉及一种通过NFC监测儿童自行车车速的装置及控制方法。
背景技术
随着人们生活水平的逐渐提高，人们对于生活质量的要求也日益增加，目前，自行车越来越受人们喜欢，不仅因为它环保节能，在交通拥挤的现今，使其更加方便，同时也是健身锻炼的好方法，将单片机应用到自行车上，使其更加智能化，也成为研究的一种方向。当人们利用自行车作为交通工具的时候，就需要知道自己的行驶速度，报警装置来提醒自己注意安全，同时在夜间的时候自动开启警示灯来提醒周围车辆，减少事故发生；当利用自行车作为运动工具的时候，就更需要测速装置来显示其速度，需要时间来显示自己运动了多久，行驶了多远，利用温度检测了解周围环境温度怎么样，适不适合运动。 测速技术在国内外应用非常广泛，也相当成熟，方法也很多，比如超声波测速，红外测速，激光测速等等高科技的测速技术，同时应用到了各个领域，其中交通领域更为广泛，可是对于自行车这种非机动车辆来说，也由于它本身速度不是很快的原因，将测速应用到自行车上还不够广泛，而作为环保节能锻炼于一身的交通工具来说，在人们日常生活中占据着很重要的作用，这也就增加了它危险性，更需要让其更智能化，在这方面不管是国内外来说都还不够重视。 因此，自行车不管是作为交通工具或者健身运动，都需要对其进一步的完善，让它更智能化，作为交通工具使其更加安全，作为健身运动使其多功能化，方便人们的生活
现在儿童的自行车种类很多，由于儿童对车速的认知还尚未成熟，不了解自行车的车速可能带来的危害，因此需要家长监督儿童，避免过于贪玩导致自行车速度过快，从而导致危险的发生
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在儿童在骑车过程中，意识不到车速过快导致控制失措，引起危险事故的发生，同时监管人监护疏忽大意也是造成危险事故发生的重要原因，现有技术只是完全依靠监护人的个人注意监护儿童，不能做到实时监控的目的等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种通过NFC监测儿童自行车车速的装置及控制方法，以实现自行车超速报警，并提醒监护人进行监护的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种通过NFC监测儿童自行车车速的装置，主要包括：控制单元、测速单元、报警单元和NFC模块，所述测速单元、能量转换模块、报警单元和NFC模块分别与控制单元连接，所述测速单元包括至少一个永久磁铁、开关型霍尔元件传感器电路，所述永久磁铁安装于轮圈上，开关型霍尔元件传感器电路采集脉冲信号，控制器根据脉冲信号进行计数，并计算出相应的速度，控制器控制NFC模块将速度数据发送至客户端，报警单元用于在速度超过设定值时进行报警，所述能量转换模块包括整流滤波电路和储能电池，能量转换模块将机械能转换到电能后，通过整流滤波电路将交流电变为直流电，向储能电池供电，储能电池分别向控制单元、测速单元、报警单元和NFC模块供电。
进一步地，所述开关型霍尔元件传感器电路包括A44E霍尔传感器。
进一步地，所述客户端为具有NFC通信功能的手机。
进一步地，基于通过NFC监测儿童自行车车速的装置的控制方法。包括以下步骤：
A．轮圈上安装至少一个永久磁铁，轮子每转一圈，开关型霍尔元件传感器电路采集一个脉冲信号，并将脉冲信号发送至控制单元进行计数并计算速度；
B．计算速度结果与控制单元内预置的速度值进行比较，若计算的速度值大于预置速度值，则报警单元进行报警，同时控制器将计算的结果速度发送到客户端，并执行步骤D，否则报警电路不报警，也不发送信息到客户端；
D．测速单元判断车速是否降低，若车速降低到低于预置速度值，则控制器控制报警电路停止报警，并将停止报警后的速度值通过NFC模块发送到客户端，否则，继续报警，直到车速降低为预置速度以内。
本发明各实施例的，由于主要包括：控制单元、测速单元、报警单元和NFC模块，所述测速单元、报警单元和NFC模块分别与控制单元连接，所述测速单元包括至少一个永久磁铁、开关型霍尔元件传感器电路，所述永久磁铁安装于轮圈上，开关型霍尔元件传感器电路采集脉冲信号，控制器根据脉冲信号进行计数，并计算出相应的速度，控制器控制NFC模块将速度数据发送客户端，报警电路用于在速度超过设定值时进行报警；从而可以克服现有技术中儿童在骑车过程中，意识不到车速过快导致控制失措，引起危险事故的发生，同时监管人监护疏忽大意也是造成危险事故发生的重要原因，现有技术只是完全依靠监护人的个人注意监护儿童，不能做到实时监控的目的等缺陷。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
具体地，一种通过NFC监测儿童自行车车速的装置，主要包括：控制单元、测速单元、能量转换模块、报警单元和NFC模块，所述测速单元、报警单元和NFC模块分别与控制单元连接，所述测速单元包括至少一个永久磁铁、开关型霍尔元件传感器电路，所述永久磁铁安装于轮圈上，开关型霍尔元件传感器电路采集脉冲信号，控制器根据脉冲信号进行计数，并计算出相应的速度，控制器控制NFC模块将速度数据以无线传输的方式发送客户端，报警电路用于在速度超过设定值时进行报警，所述能量转换模块包括整流滤波电路和储能电池，能量转换模块将机械能转换到电能后，通过整流滤波电路将交流电变为直流电，向储能电池供电，储能电池分别向控制单元、测速单元、报警单元和NFC模块供电供电。
所述开关型霍尔元件传感器电路包括A44E。
一种监测儿童自行车的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．轮圈上安装至少一个永久磁铁，轮子每转一圈，开关型霍尔元件传感器电路采集一个脉冲信号，并将脉冲信号发送至控制单元进行计数并计算速度；
B．计算速度结果与控制单元内预置的速度值进行比较，若计算的速度值大于预置速度值，则报警电路进行报警，同时控制器将计算的结果速度发送到具有无线通信功能的客户端，并执行步骤D，否则报警电路不报警，也不发送信息到客户端；
D．测速单元判断车速是否降低，若车速降低到低于预置速度值，则控制器控制报警电路停止报警，并将停止报警后的速度值通过NFC模块发送到客户端，否则，继续报警，直到车速降低为预置速度以内。
假定轮圈的周长为L，在轮圈上安装m个永久磁铁，则测得的里程值最大误差为L/m。经综合分析，本设计中取m=2。当轮子每转一圈，通过开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号，并从引脚P3.2中断0端输入，传感器每获取一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断。每次中断代表车轮转动半圈，中断数n和轮圈的周长L的乘积再乘以m为里程值。定时器T0定时1s就可以计算出即时速度v。当v大于设定的速度上限时，发出声光报警。
霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功耗小、频率高（可达1MHz）、耐震动、不怕灰尘、油污、水汽及烟雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高。取用各种补偿和保护措施的霍尔器件工作温度范围宽，可达－55℃～150℃。按照霍尔器件的功能可将它们分为：霍尔线性器件和霍尔开关器件，前者输出模拟量，后者输出数字量。 按被检测对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体。通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。
A44E集成霍尔开关由稳压器A、霍尔电势发生器(即硅霍尔片)B、差分放大器 C、密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成，在电源端加电压Vcc，经稳压器稳压后加在霍尔电势发生器的两端，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差VH输出，VH信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。施加的磁场达到工作点时，触发器输出高电压(相对于地电位)，使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，通常称这种状态为开。当施加的磁场达到释放点时，触发器输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这种状态为关。这样两次电压变换，使霍尔开关完成了一次开关动作。工作点与释放点的差值一定，此差值称为磁滞，在此差值内，V0保持不变，因而使开关输出稳定可靠，这也就是集电成霍尔开关传
感器优良特性之一。传感器主要特性是它的输出特性，即输入磁感应强度B与输出电压V0之间的关系。
能量转换模块大大节约了资源。
设置NFC模块，使得客户端与儿童的测速装置建立无线通讯连接，从而做到时刻监督儿童车速，当超出设定速度，便立刻提醒监护人，由监护人督促儿童降速，同时，当车子超速后，报警电路会报警，知道车速降到一定速度，避免了由于疏忽大意，造成不可挽回的可怕后果，其次，使用NFC模块，可以大大降低装置功耗。缺陷。
至少可以达到以下有益效果：克服现有技术中儿童在骑车过程中，车速过快导致控制失措或监管人监护疏忽大意，增大危险事故的发生的概率，同时达到实时监控儿童车速的目的。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种通过NFC监测儿童自行车车速的装置，其特征在于，包括控制单元、测速单元、能量转换单元、报警单元和NFC模块，所述测速单元、报警单元和NFC模块分别与控制单元连接，所述测速单元包括至少一个永久磁铁、开关型霍尔元件传感器电路，所述永久磁铁安装于轮圈上，开关型霍尔元件传感器电路采集脉冲信号，控制器根据脉冲信号进行计数，并计算出相应的速度，控制器控制NFC模块将速度数据发送至客户端，报警单元用于在速度超过设定值时进行报警，所述能量转换模块包括整流滤波电路和储能电池，能量转换模块将机械能转换到电能后，通过整流滤波电路将交流电变为直流电，向储能电池供电，储能电池分别向控制单元、测速单元、报警单元和NFC模块供电。
2.根据权利要求1所述的通过NFC监测儿童自行车车速的装置，其特征在于，所述开关型霍尔元件传感器电路包括A44E霍尔传感器。
3.根据权利要求2所述的通过NFC监测儿童自行车车速的装置，其特征在于，所述客户端为具有NFC通信功能的手机。
4.一种基于权利要求2所述的通过NFC监测儿童自行车车速的装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．轮圈上安装至少一个永久磁铁，轮子每转一圈，开关型霍尔元件传感器电路采集一个脉冲信号，并将脉冲信号发送至控制单元进行计数并计算速度；
B．计算速度结果与控制单元内预置的速度值进行比较，若计算的速度值大于预置速度值，则报警单元进行报警，同时控制器将计算的结果速度发送到客户端，并执行步骤D，否则报警电路不报警，也不发送短信息到客户端；
D．测速单元判断车速是否降低，若车速降低到低于预置速度值，则控制器控制报警电路停止报警，并将停止报警后的速度值通过NFC模块发送到客户端，否则，继续报警，直到车速降低到预置速度以内。
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