CN108454740A - 一种共享单车的检测控制装置 - Google Patents

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聂子丰
付统业
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Abstract

本发明公开一种共享单车的检测控制装置，包括压力传感器、车锁模块、ad转换模块、控制模块、电机驱动模块、大功率直流电机、小功率直流电机、降压模块、升压模块、锂电池、锂电池保护模块、太阳能电池板、5v稳压器、速度传感器、小磁铁、姿势传感器。本发明采用体重和骑车姿势两个标准来判断骑车人是否为12岁以下的初学者，相比于扫码骑车能够更好的区分骑车人的年龄。而且，将手动刹车和自动刹车相结合，相比于单纯的手动刹车能更好的限制车速。并且，能够实时监测单车运行速度和单车左右摇摆的幅度大小并且自动采取刹车和警报的功能，有利于单车的安全行驶。

Description

一种共享单车的检测控制装置
技术领域
本发明涉及交通工具技术领域，特别涉及一种共享单车的检测控制装置。
背景技术
共享单车的安全措施不完善主要体现在：共享单车大多采用手机微信或者客户端来扫描智能锁上的二维码打开车锁，无法有效的阻止12岁以下的未成年人和初学者骑车；刹车制动方式主要是人为的刹车，通过刹车线拉紧前后抱闸来实现刹车效果，无法有效的控制单车骑行速度在规定速度以下。针对这一现状，我们打算设计一款具有限制骑车人年龄和骑行速度的检测控制装置。
发明内容
针对共享单车现有的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种共享单车的检测控制装置。本发明采用体重和骑车姿势两个标准来判断骑行人的年龄，当体重达到标准体重时会开锁，当单车左右摇摆幅度过大并且持续一定时间时会报警，当单车行驶速度过快时能够自动刹车。
本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种共享单车的检测控制装置，包括压力传感器、车锁模块、ad转换模块、控制模块、电机驱动模块、大功率直流电机、小功率直流电机、降压模块、升压模块、锂电池、锂电池保护模块、太阳能电池板、5v稳压器、速度传感器、小磁铁、姿势传感器；
压力传感器安装在单车车座底部，ad转换模块通过导线一端与压力传感器电连接，另一端通过导线与车锁模块内部的控制模块连接；大功率直流电机固定在单车两个车轮之间的车架上，太阳能电池板固定设置在单车前端的车架上，锂电池保护模块安装在于太阳能电池板的一侧，降压模块的一端通过导线与太阳能电池板连接，降压模块的另一端通过导线与车锁模块内部的控制模块连接；5v稳压器固定在单车后轮的支架上，其通过导线与车锁模块内部的控制模块连接；速度传感器固定在车轮的支架上，小磁铁安装在与速度传感器对应的车轮上；控制模块固定在车锁模块的内部，升压模块、锂电池连接在一起，并与车锁模块内部的控制模块连接，电机驱动模块、小功率直流电机、降压模块在车锁模块内部与控制模块连接，大功率直流电机、姿势传感器固定在单车的支架上；大功率直流电机的转动轴上连接有单车的刹车线轴，当大功率直流电机转动时，单车的刹车线轴转动，引起刹车线的绕紧，单车抱闸完成刹车；
所述控制模块包括51单片机系统、蜂鸣器、ad转换接口、速度传感器接口、供电接口、电机驱动模块接口、姿势传感器接口；压力传感器通过ad转换模块与控制模块的ad转换接口连接，大功率直流电机和小功率直流电机通过电机驱动模块与控制模块的电机驱动模块接口连接，太阳能电池板连接5伏稳压器，输出的电能通过锂电池保护模块储存到锂电池中，锂电池输出的电压通过升压模块升高到16伏直接提供给电机驱动模块的电机驱动部分，降压模块将16v电压降到5v分别提供给控制模块和电机驱动模块的模块供电部分，速度传感器连接在控制模块的速度传感器接口，姿势传感器连接在控制模块的姿势传感器接口；
所述车锁模块包括外壳盖、锁舌、锁芯、锁芯导轨、锁芯盖、锁舌弹簧、锁芯弹簧，控制模块固定在外壳盖的内侧面上，小功率直流电机和锁芯的齿轮成啮合状态，小功率直流电机的转动可以带动锁芯离开锁芯的限位槽，由于锁舌弹簧的拉力，导致锁舌的回弹，从而完成开锁功能；当人力从外界通过移动锁舌从而关闭车锁时，在锁芯导轨中的锁芯弹簧会挤压锁芯回到锁舌的限位槽中，实现关锁功能。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
1、采用体重和骑车姿势两个标准来判断骑车人是否为12岁以下的初学者，相比于扫码骑车能够更好的区分骑车人的年龄。
2、将手动刹车和自动刹车相结合，相比于单纯的手动刹车能更好的限制车速。
3、能够实时监测单车运行速度和单车左右摇摆的幅度大小并且自动采取刹车和警报的功能，有利于单车的安全行驶。
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图。
图2为本发明一种车锁的结构(有外壳盖)示意图。
图3为本发明一种车锁的结构(无外壳盖)示意图。
图4为本发明一种实施例的控制原理示意图。
具体实施方式：
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。
本发明提供了一种共享单车的检测控制装置(简称检测控制装置，参见图1-4)，包括压力传感器1、车锁模块2、ad转换模块3、控制模块4、电机驱动模块5、大功率直流电机6、小功率直流电机7、降压模块8、升压模块9、锂电池10、锂电池保护模块11、太阳能电池板12、5v稳压器13、速度传感器14、小磁铁15、姿势传感器16。
压力传感器1安装在单车车座底部，ad转换模块3通过导线一端与压力传感器1电连接，另一端通过导线与车锁模块2内部的控制模块4连接。大功率直流电机6固定在单车两个车轮之间的车架上，太阳能电池板12固定设置在单车前端的车架上，锂电池保护模块11安装在于太阳能电池板12的一侧，降压模块8的一端通过导线与太阳能电池板12连接，降压模块8的另一端通过导线与车锁模块2内部的控制模块4连接。5v稳压器13固定在单车后轮的支架上，其通过导线与车锁模块2内部的控制模块4连接。速度传感器14固定在车轮的支架上，小磁铁15安装在与速度传感器14对应的车轮上。控制模块4固定在车锁模块2的内部，升压模块9、锂电池10连接在一起，并与车锁模块2内部的控制模块4连接，电机驱动模块5、小功率直流电机7、降压模块8在车锁模块2内部与控制模块4连接，大功率直流电机6、姿势传感器16固定在单车的支架上。大功率直流电机6的转动轴上连接有单车的刹车线轴，当大功率直流电机6转动时，单车的刹车线轴转动，引起刹车线的绕紧，单车抱闸完成刹车。
所述控制模块4包括51单片机系统、蜂鸣器、ad转换接口、速度传感器接口、供电接口、电机驱动模块接口、姿势传感器接口。压力传感器1通过ad转换模块3与控制模块4的ad转换接口连接，大功率直流电机6和小功率直流电机7通过电机驱动模块5与控制模块4的电机驱动模块接口连接，太阳能电池板12连接5伏稳压器13，输出的电能通过锂电池保护模块11储存到锂电池10中，锂电池10输出的电压通过升压模块9升高到16伏直接提供给电机驱动模块5的电机驱动部分，降压模块8将16v电压降到5v分别提供给控制模块4和电机驱动模块5的模块供电部分，速度传感器14连接在控制模块4的速度传感器接口，姿势传感器16连接在控制模块4的姿势传感器接口。
所述车锁模块2包括外壳盖201、锁舌202、锁芯203、锁芯导轨204、锁芯盖205、锁舌弹簧206、锁芯弹簧207，控制模块4固定在外壳盖201的内侧面上，小功率直流电机7和锁芯202的齿轮成啮合状态，小功率直流电机7的转动可以带动锁芯202离开锁芯203的限位槽，由于锁舌弹簧206的拉力，导致锁舌202的回弹，从而完成开锁功能，当人力从外界通过移动锁舌202从而关闭车锁时，在锁芯导轨204中的锁芯弹簧207会挤压锁芯203回到锁舌202的限位槽中，实现关锁功能。
所述压力传感器1采用电阻应变半桥式传感器。
所述ad转换模块3采用hx711模块。
所述电机驱动模块5采用l298+l297。
所述小功率直流电机7扭矩分别为0.6kg.cm。
所述大功率直流电机6扭矩分别为32kg.cm。
所述锂电池10采用4节18650锂电池。
所述锂电池保护模块11采用18650四节锂电池保护模块。
所述速度传感器14采用开关型霍尔元件。
所述姿势传感器16采用mpu6050模块。
所述51单片机系统中单片机型号为AT89S51。
工作原理：单车运行时，粘贴在在单车车轮上的小磁铁15不断靠近和远离速度传感器14，造成速度传感器14的通或断。速度传感器14的通断频率通过串口p3.2传输给单片机，通过程序结合车轮半径可以得到当前车轮前进的速度。当速度超过规定标准时，51单片机才会控制电机驱动模块5驱动大功率直流电机6转动，大功率直流电机6转动引发套在转动轴上的刹车线轴的转动，从而绕紧刹车线，通过单车上的抱闸完成刹车功能。
安装在单车车座底部的两个压力传感器1量程均为50kg，采用半桥接法量程可达到100kg，当骑车人坐在车座上时，压力传感器1将受到挤压并且将形变量的变化转化为电阻阻值的变化，通过ad转换模块3将模拟信号转化为数字信号，通过p2.0和p2.1串口将信号传输给51单片机，通过程序处理得到人体体重，只有达到一个规定的体重标准时，51单片机才会控制小功率直流电机7转动，从而使锁芯203离开锁舌202中的限位槽，实现开锁功能。
姿势传感器16包括电子陀螺仪和三维角度传感器，当车体倾斜一定角度时，通过姿势传感器模块16传递车体倾斜角度信号，通过51单片机的处理得出骑车人的骑行姿态，当车体左右晃动持续超过一定时间时，系统默认骑行人为儿童，51单片机控制蜂鸣器报警。
这个检测控制装置具有超速自动刹车、超重开锁和根据骑车姿势警报的功能，分别实现对单车速度和骑车人年龄的限制，供电部分采用太阳能电池板和锂电池的组合，传感器部分分别采用电阻应变片、霍尔元件和电子陀螺仪，刹车和开锁功能通过电机驱动模块同时控制两个直流电机来实现，车锁外壳部分和电阻应变片周围机械结构的材料采用pla，当单车行驶速度过大时，单片机能够通过霍尔元件检测到超速并控制电机绕紧刹车线实现缓慢减速，只有当达到12岁儿童平均体重以上的人开锁时，单片机检测到体重达到标准时才会控制小功率直流电机7开锁，当单车左右摆动幅度过大并且持续一定时，系统默认骑行人为初学者，此时单片机控制蜂鸣器报警，整个装置能够很好的解决共享单车超速问题，并且为控制未成年人骑车提供了一个相对有效的解决办法。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (9)

1.一种共享单车的检测控制装置，其特征在于，包括压力传感器、车锁模块、ad转换模块、控制模块、电机驱动模块、大功率直流电机、小功率直流电机、降压模块、升压模块、锂电池、锂电池保护模块、太阳能电池板、5v稳压器、速度传感器、小磁铁、姿势传感器；
压力传感器安装在单车车座底部，ad转换模块通过导线一端与压力传感器电连接，另一端通过导线与车锁模块内部的控制模块连接；大功率直流电机固定在单车两个车轮之间的车架上，太阳能电池板固定设置在单车前端的车架上，锂电池保护模块安装在于太阳能电池板的一侧，降压模块的一端通过导线与太阳能电池板连接，降压模块的另一端通过导线与车锁模块内部的控制模块连接；5v稳压器固定在单车后轮的支架上，其通过导线与车锁模块内部的控制模块连接；速度传感器固定在车轮的支架上，小磁铁安装在与速度传感器对应的车轮上；控制模块固定在车锁模块的内部，升压模块、锂电池连接在一起，并与车锁模块内部的控制模块连接，电机驱动模块、小功率直流电机、降压模块在车锁模块内部与控制模块连接，大功率直流电机、姿势传感器固定在单车的支架上；大功率直流电机的转动轴上连接有单车的刹车线轴，当大功率直流电机转动时，单车的刹车线轴转动，引起刹车线的绕紧，单车抱闸完成刹车；
所述控制模块包括51单片机系统、蜂鸣器、ad转换接口、速度传感器接口、供电接口、电机驱动模块接口、姿势传感器接口；压力传感器通过ad转换模块与控制模块的ad转换接口连接，大功率直流电机和小功率直流电机通过电机驱动模块与控制模块的电机驱动模块接口连接，太阳能电池板连接5伏稳压器，输出的电能通过锂电池保护模块储存到锂电池中，锂电池输出的电压通过升压模块升高到16伏直接提供给电机驱动模块的电机驱动部分，降压模块将16v电压降到5v分别提供给控制模块和电机驱动模块的模块供电部分，速度传感器连接在控制模块的速度传感器接口，姿势传感器连接在控制模块的姿势传感器接口；
所述车锁模块包括外壳盖、锁舌、锁芯、锁芯导轨、锁芯盖、锁舌弹簧、锁芯弹簧，控制模块固定在外壳盖的内侧面上，小功率直流电机和锁芯的齿轮成啮合状态，小功率直流电机的转动可以带动锁芯离开锁芯的限位槽，由于锁舌弹簧的拉力，导致锁舌的回弹，从而完成开锁功能；当人力从外界通过移动锁舌从而关闭车锁时，在锁芯导轨中的锁芯弹簧会挤压锁芯回到锁舌的限位槽中，实现关锁功能。
2.根据权利要求1所述的一种共享单车的检测控制装置，其特征在于，所述压力传感器采用电阻应变半桥式传感器。
3.根据权利要求1所述的一种共享单车的检测控制装置，其特征在于，所述ad转换模块采用hx711模块。
4.根据权利要求1所述的一种共享单车的检测控制装置，其特征在于，所述电机驱动模块采用l298+l297。
5.根据权利要求1所述的一种共享单车的检测控制装置，其特征在于，所述小功率直流电机扭矩分别为0.6kg.cm；所述大功率直流电机6扭矩分别为32kg.cm。
6.根据权利要求1所述的一种共享单车的检测控制装置，其特征在于，所述锂电池采用4节18650锂电池；所述锂电池保护模块采用18650四节锂电池保护模块。
7.根据权利要求1所述的一种共享单车的检测控制装置，其特征在于，所述速度传感器采用开关型霍尔元件。
8.根据权利要求1所述的一种共享单车的检测控制装置，其特征在于，所述姿势传感器采用mpu6050模块。
9.根据权利要求1所述的一种共享单车的检测控制装置，其特征在于，所述51单片机系统中单片机型号为AT89S51。
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