CN106405141A - 一种监测儿童骑车车速并实现自动照明的装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种监测儿童骑车车速并实现自动照明的装置及控制方法，主要包括：控制单元、测速单元、照明单元、报警单元、GSM模块和能量转换模块，所述测速单元、照明单元、报警单元、电源模块和GSM模块分别与控制单元连接，克服儿童在骑车过程中，意识不到车速过快导致控制失措，监管人监护疏忽大意，引起危险事故的发生的缺陷，克服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的缺陷，同时克服儿童自行车不具有自动照明功能，导致光线变暗时，危险事故频繁发生等缺陷。

Description

一种监测儿童骑车车速并实现自动照明的装置及控制方法

技术领域

本发明涉及测速技术领域，具体地，涉及一种监测儿童骑车车速并实现自动照明的装置及控制方法。

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，提出一种监测儿童骑车车速并实现自动照明的装置及控制方法，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：一种监测儿童骑车车速并实现自动照明的装置及控制方法，主要包括：控制单元、测速单元、照明单元、报警单元、能量转换模块和GSM模块，所述测速单元、照明单元、报警单元和GSM模块分别与控制单元连接，

所述照明单元包括光线采集电路和照明LED，光线采集电路采集周围环境光线，控制器根据光线强弱控制照明LED的亮灭，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GSM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、照明单元、报警单元和GSM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，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，同时控制器控制GSM模块置于工作状态，将计算的结果速度发送到具有GSM通信功能的客户端，并执行步骤C，否则报警电路不报警，无线通讯模块处于休眠状态；

C.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GSM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；

D、采集周围环境的光线强弱，如果光照强度低于设定值，则点亮LED灯，如果光照强度大于设定值，则不点亮LED灯。

本发明各实施例的，由于主要包括：

控制单元、测速单元、照明单元、报警单元、和GSM模块，所述测速单元、照明单元、报警单元、电源模块和GSM模块分别与控制单元连接，

所述照明单元包括光线采集电路和照明LED，光线采集电路采集周围环境光线，控制器根据光线强弱控制照明LED的亮灭，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GSM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，所述电源模块向其他各模块供电；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，同时儿童自行车不具有自动照明功能，导致光线变暗时，危险事故的发生等缺陷。

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，一种监测儿童骑车车速并实现自动照明的装置及控制方法，主要包括：控制单元、测速单元、照明单元、报警单元、能量转换模块和GSM模块，所述测速单元、照明单元、报警单元、电源模块和GSM模块分别与控制单元连接，

所述照明单元包括光线采集电路和照明LED，光线采集电路采集周围环境光线，控制器根据光线强弱控制照明LED的亮灭，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GSM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、照明单元、报警单元和GSM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，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，同时控制器控制GSM模块置于工作状态，将计算的结果速度发送到具有GSM通信功能的客户端，并执行步骤C，否则报警电路不报警，无线通讯模块处于休眠状态；

C.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GSM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；

D、采集周围环境的光线强弱，如果光照强度低于设定值，则点亮LED灯，如果光照强度大于设定值，则不点亮LED灯。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。设置能量转换模块大大节约资源。

设置GSM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GSM模块，客户端可以准确实时的接收提示短信，基本不会受到像其他通讯方式导致的由于信号弱而接收不到信息的缺陷。

经研究发现，儿童车祸事故，经常是在周围光线很暗的情况下发生的，因此设置自动照明模块，使得光线变暗的情况下，为儿童提供强有力的照明，避免危险事故的发生。

至少可以达到以下有益效果：克服儿童在骑车过程中，意识不到车速过快导致控制失措，监管人监护疏忽大意，引起危险事故的发生的缺陷，克服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的缺陷，同时克服儿童自行车不具有自动照明功能，导致光线变暗时，危险事故频繁发生等缺陷。

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 (3)

1.一种监测儿童骑车车速并实现自动照明的装置，其特征在于，包括控制单元、测速单元、照明单元、报警单元、GSM模块和能量转换模块，所述测速单元、照明单元、报警单元和GSM模块分别与控制单元连接，

所述照明单元包括光线采集电路和照明LED，光线采集电路采集周围环境光线，控制器根据光线强弱控制照明LED的亮灭，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GSM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、照明单元、报警单元和GSM模块供电。

2.根据权利要求1所述的监测儿童骑车车速并实现自动照明的装置，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。

3.一种基于权利要求2所述的监测儿童骑车车速并实现自动照明的装置的控制方法，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，则报警电路进行报警，同时控制器控制GSM模块置于工作状态，将计算的结果速度发送到具有GSM通信功能的客户端，并执行步骤C，否则报警电路不报警，也不发送短信到客户端；

C.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GSM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；

D、采集周围环境的光线强弱，如果光照强度低于设定值，则点亮LED灯，如果光照强度大于设定值，则不点亮LED灯。