CN106323517A - 自行车室外骑行测功装置 - Google Patents
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Abstract
自行车室外骑行测功装置包括智能手机、主设备和从设备，主设备和从设备安装于自行车的踏板上，智能手机安装APP。从设备包括压电发电器、电池、微控制器、压力传感器和无线通信模块；主设备包括从设备的所有电路模块和角速度传感器、加速度传感器、实时时钟模块；从设备将检测到的压力参数通过无线发送到主设备，主设备将检测到的压力参数与收到的从设备的该参数做算述运算，结合角速度、加速度、时钟参数，通过力矩做功的计算方法，计算自行车踏板转动半圈时人做的功，主设备将该功的数值通过无线上传到手机APP，APP显示人骑行累计做功的数量。本发明弥补了目前自行车只能测速和测距的不足，有广泛的应用前景和市场前景。
Description
技术领域
本发明是关于一种变化的力矩做功的测量装置，具体为测量骑自行车的人骑行时累计做功多少的测量显示装置。
背景技术
随着人民健康观念的改变，人们更加注重锻炼身体，骑自行车是一种非常好的有氧运动，骑行俱乐部在全国乃至世界风行，各种自行车周边商品也随之热卖。很多骑行爱好者想知道一次骑行活动燃烧了多少脂肪或人体对外做了多少功，用于衡量锻炼的一项指标，经检索目前还没有应用于自行车骑行时人体做功的测量装置。
发明内容
为了测量骑自行车的人一次骑行所消耗的体力，可以通过测量人踩踏板时力矩累计做的功来进行间接测量，附图4画出了踏板的受力图，图中F1为右脚的踩踏力，F2为左脚的踩踏力，R为踏板到中心转轴的距离，θ为踩板竖直轴Z的夹角，骑车人踩半圈踏板所做的功W可以通过计算定积分∫（F1-F2）*R*sinθdθ, 积分区间为（0，π）而得到。通过累计该功W即可计算出一次骑行人体做功的多少，从而计算出一次骑行活动燃烧了多少脂肪。
本发明采用的技术方案是：自行车室外骑行测功装置包括智能手机（1）、主设备（2）和从设备（3），所述的主设备（2）和所述的从设备（3）安装于自行车的踏板上，所述的智能手机（1）中安装APP，所述的主设备（2）与所述的智能手机（1）通过无线通信I（4）无线连接，所述的从设备（3）与所述的主设备（2）通过无线通信II（5）无线连接；在骑行开始时，需要开启智能手机（1）中的无线通信模块和运行所述的APP，根据实测的踏板到转轴距离R，设定APP所需要的参数，该参数存储于手机内部或发送到主设备（2），APP接收主设备（2）发送来的每转动半圈时人踩踏板做功的值，进行累加，可以显示做功的数量，也可以以语音播报的方式播报做功的数量。
所述的从设备（3）包括压电发电器（35）、电池（34）、微控制器（33）、压力传感器（31）和无线通信模块（32），以所述的微控制器（33）为核心，前向通道是所述的压力传感器（31），通信通道是所述的无线通信模块（32），电源是所述的压电发电器（35）和所述的电池（34）；所述的压电发电器（35）和电池（34）为从设备（3）提供可持续的供电，微控制器（33）负责从压力传感器（31）读取压力值，并控制无线通信模块（32）适时地将压力的值通过无线方式传输到主设备（2）中去。
所述的主设备（2）包括压力传感器（21）、压电发电器（28）、电池（27）、微控制器（24）、无线通信模块（25）、角速度传感器（22）、加速度传感器（23）、实时时钟模块（26），以所述的微控制器（24）为核心，前向通道是所述的压力传感器（21）、角速度传感器（22）、加速度传感器（23）、实时时钟模块（26），通信通道是所述的无线通信模块（25），电源是所述的压电发电器（28）和所述的电池（27）；所述的压电发电器（28）和电池（27）为主设备（2）提供可持续的供电，所述的微控制器（24）按照实时时钟模块（26）定时地读取所述的压力传感器（21）的压力值，读取角速度传感器（22）的角速度实时值，读取加速度传感器（23）的Z轴和X轴的加速值，通过读取到的Z轴和X轴的加速值，以确定踏板通过Z轴的角度θ，即θ=0的时刻，通过读取的角速度传感器（22）的角速度实时值计算出θ，通过获取从无线通信模块（25）获取的从设备（3）发送来的压力的值F2和压力传感器（21）的压力值F1，可以进行功W的计算，将计算结果通过无线通信2（5）发送到智能手机（1），智能手机（1）安装的APP进行显示或其它处理。
为了节约本发明的成本，所述的智能手机（1）还可以用具有微控制器、无线通信模块、液晶或数码显示模块、发声模块、电池的终端代替。所述的微控制器、无线通信模块接收、液晶或数码显示模块或发声模块依次电连接，电池为其提供持续的电力供应。
随着技术的发展，所述的无线通信模块（25）和所述的无线通信模块（32）可以选择蓝牙通信模块，或者无线WIFI模块，或者ZIGBEE模块，还可以是其它可以自定义通信协议的无线通信模块如24GHz模块或433MHz模块等。
本发明弥补了目前自行车只能测速和测距的不足，有广泛的应用前景和市场前景。
附图说明
图1是本发明的示意图；
图2是本发明主设备结构框图；
图3是本发明从设备结构框图；
图4是自行车踏板受力分析图；
附图标号：
智能手机
1
主设备
2
从设备
3
无线通信I
4
无线通信II 5
压力传感器 21
角速度传感器
22
加速度传感器
23
微控制器
24
无线通信模块
25
实时时钟模块
26
电池
27
压电发电器 28
压力传感器 31
无线通信模块
32
微控制器
33
电池
34
压电发电器 35
具体实施方式
为便于对本发明的目的、结构其及效果进一步地理解，以实施例进行说明。
自行车室外骑行测功装置包括智能手机（1）、主设备（2）和从设备（3），所述的主设备（2）和所述的从设备（3）安装于自行车的踏板上，所述的智能手机（1）中安装APP，所述的主设备（2）与所述的智能手机（1）通过无线通信I（4）无线连接，所述的从设备（3）与所述的主设备（2）通过无线通信II（5）无线连接；在骑行开始时，需要开启智能手机（1）中的无线通信模块和运行所述的APP，根据实测的踏板到转轴距离R，设定APP所需要的参数，该参数存储于手机内部或发送到主设备（2），APP接收主设备（2）发送来的每转动半圈时人踩踏板做功的值，进行累加，可以显示做功的数量，也可以以语音播报的方式播报做功的数量，通过设计友好的APP软件界面，达到用户便于使用的效果。
所述的从设备（3）是用来配合主设备进行踩踏合力测量的装置，包括压电发电器（35）、电池（34）、微控制器（33）、压力传感器（31）和无线通信模块（32），以所述的微控制器（33）为核心，前向通道是所述的压力传感器（31），通信通道是所述的无线通信模块（32），电源是所述的压电发电器（35）和所述的电池（34）；所述的压电发电器（35）和电池（34）为从设备（3）提供可持续的供电，微控制器（33）负责从压力传感器（31）读取压力值，并控制无线通信模块（32）适时地将踩踏压力的值通过无线方式传输到主设备（2）中去，从设备设计为可以方便安装到自行车踏板的结构，所述的压电发电器（35）和压力传感器（31）在踏板的两面都安装，在微控制器（33）的选择上可以选择性价比高的8位微控制器。
所述的主设备（2）是用来计算踩踏合力矩做功的装置，包括压力传感器（21）、压电发电器（28）、电池（27）、微控制器（24）、无线通信模块（25）、角速度传感器（22）、加速度传感器（23）、实时时钟模块（26），以所述的微控制器（24）为核心，前向通道是所述的压力传感器（21）、角速度传感器（22）、加速度传感器（23）、实时时钟模块（26），通信通道是所述的无线通信模块（25），电源是所述的压电发电器（28）和所述的电池（27）；所述的压电发电器（28）和电池（27）为主设备（2）提供可持续的供电，所述的微控制器（24）按照实时时钟模块（26）定时地读取所述的压力传感器（21）的压力值，读取角速度传感器（22）的角速度实时值，读取加速度传感器（23）的Z轴和X轴的加速值，通过读取到的Z轴和X轴的加速值以确定角度踏板通过Z轴，即θ=0的时刻，通过读取的角速度传感器（22）的角速度实时值计算出θ，通过获取从无线通信模块（25）获取的从设备（3）发送来的压力的值F2和压力传感器（21）的压力值F1，可以进行功W的计算，将计算结果通过无线通信2（5）发送到智能手机（1），智能手机（1）安装的APP进行显示或其它处理。
为了节约本发明的成本，所述的智能手机（1）还可以用具有微控制器、无线通信模块接收、液晶或数码显示模块或发声模块、电池的终端代替。所述的微控制器、无线通信模块接收、液晶或数码显示模块或发声模块依次电连接，电池为其提供持续的电力供应。
随着技术的发展，所述的无线通信模块（25）和所述的无线通信模块（32）可以选择蓝牙通信模块，或者无线WIFI模块，或者ZIGBEE模块，还可以是其它可以自定义通信协议的无线通信模块如24GHz模块或433MHz模块等。
本发明弥补了目前自行车只能测速和测距的不足，有广泛的应用前景和市场前景。
Claims (3)
1.自行车室外骑行测功装置，其特征在于：包括智能手机（1）、主设备（2）和从设备（3），所述的主设备（2）和所述的从设备（3）安装于自行车的踏板上，所述的智能手机（1）中安装APP，所述的主设备（2）与所述的智能手机（1）通过无线通信I（4）无线连接，所述的从设备（3）与所述的主设备（2）通过无线通信II（5）无线连接；
所述的从设备（3）包括压电发电器（35）、电池（34）、微控制器（33）、压力传感器（31）和无线通信模块（32），以所述的微控制器（33）为核心，前向通道是所述的压力传感器（31），通信通道是所述的无线通信模块（32），电源是所述的压电发电器（35）和所述的电池（34）；
所述的主设备（2）包括压力传感器（21）、压电发电器（28）、电池（27）、微控制器（24）、无线通信模块（25）、角速度传感器（22）、加速度传感器（23）、实时时钟模块（26），以所述的微控制器（24）为核心，前向通道是所述的压力传感器（21）、角速度传感器（22）、加速度传感器（23）、实时时钟模块（26），通信通道是所述的无线通信模块（25），电源是所述的压电发电器（28）和所述的电池（27）。
2.按照权利要求1所述的自行车室外骑行测功装置，其特征在于所述的智能手机（1）还可以是具有微控制器、无线通信模块、液晶或数码显示模块、发声模块、电池的终端，所述的微控制器、无线通信模块接收、液晶或数码显示模块或发声模块依次电连接，电池为其提供持续的电力供应。
3.按照权利要求1所述的自行车室外骑行测功装置，其特征在于所述的无线通信模块（25）和所述的无线通信模块（32）为无线蓝牙通信模块，还可以是无线WIFI模块，还可以是ZIGBEE模块，还可以是其它可以自定义通信协议的无线通信模块如24GHz模块或433MHz模块。
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Publications (1)
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