CN106443049A - 一种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、能量转换模块、报警单元和蓝牙模块,所述测速单元、报警单元和蓝牙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,控制器控制蓝牙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
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、报警单元和蓝牙模块,所述测速单元、报警单元和蓝牙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,控制器控制蓝牙模块将速度数据以无线传输的方式发送客户端,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、报警单元和蓝牙模块供电。
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,基于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,同时控制器控制蓝牙模块置于工作状态,将计算的结果速度发送到具有蓝牙通信功能的客户端,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蓝牙模块发送到客户端,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、报警单元和蓝牙模块,所述测速单元、报警单元和蓝牙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,控制器控制蓝牙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、报警单元和蓝牙模块供电;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、报警单元和蓝牙模块,所述测速单元、报警单元和蓝牙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,控制器控制蓝牙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、报警单元和蓝牙模块供电。
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,同时控制器控制蓝牙模块置于工作状态,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蓝牙模块发送到客户端,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。设置能量转换模块大大节约了资源。
设置蓝牙模块,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。
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 (3)
1.一种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、报警单元、蓝牙模块和能量转换模块,所述测速单元、报警单元和蓝牙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,控制器控制蓝牙模块将速度数据以无线传输的方式发送客户端,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、报警单元和蓝牙模块供电。
2.根据权利要求1所述的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。
3.一种基于权利要求2所述的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,同时控制器控制蓝牙模块置于工作状态,将计算的结果速度发送到具有蓝牙通信功能的客户端,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蓝牙模块发送到客户端,否则,继续报警,直到车速降低到预置速度以内。
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