CN108482544A - 一种自行车自发电及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自行车自发电及控制方法,在自行车的车轮侧边处安装自发电电源装置,自行车车轮旋转时带动自发电电源装置产生电能;自发电电源装置产生的电能通过充电电路存储在电池中;电池为车载用电设备供电;车载用电设备为车灯、音箱、飞行器、电控车锁和智能显示终端中的至少一种。智能显示终端可以是单独的显示屏,导航仪、平板电脑或智能手机。该自行车自发电及控制方法功能完备,易于实施,能为骑行者提供电力供应。

Description

一种自行车自发电及控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于电子技术领域,涉及一种自行车自发电及控制方法。
背景技术
[0002] 随着低碳经济和节能环保的理念日益深入人心,加之现代人越发关注体育锻炼, 共享单车出行和骑行运动越来越受到人民的青睐和推崇;
[0003] 综上所述,如何能够利用自行车车轮在旋转时的机械能发电,实现对自行车长时 间提供稳定、可靠的电源是自行车电源系统领域亟待解决的技术问题。
[0004] 因此,有必要设计一种自行车自发电及控制方法。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种自行车自发电及控制方法,该自行车自发 电及控制方法功能丰富,易于实施。
[0006] 发明的技术解决方案如下:
[0007] —种自行车自发电及控制方法,在自行车的车轮侧边处安装自发电电源装置,自 行车车轮旋转时带动自发电电源装置产生电能;
[0008] 自发电电源装置产生的电能通过充电电路存储在电池中;
[0009] 电池为车载用电设备供电;
[0010] 车载用电设备为车灯、音箱、飞行器、电控车锁和智能显示终端中的至少一种。智 能显示终端可以是单独的显示屏,导航仪、平板电脑或智能手机。
[0011] 自发电电源装置包括发电机⑵、发电机支架⑴和触轮⑷;
[0012] 发电机支架安装在自行车的车轮侧面,发电机固定发电机支架上;
[0013] 触轮安装在发电机的转子的转轴外端;触轮用于驱动发电机转子旋转;
[0014] 触轮包括轮盘⑸和设置在轮盘上的N根辐条;N为大于三的自然数。3彡NS30。优 选4,6,8,12,16,20,25,30,辐条越多,越有利于与车轮的钢丝充分碰触,但是越多也造成部 件越复杂,造成部件重量越大且成本越高。
[0015] 自发电电源装置安装时,轮盘的旋转面与自行车车轮的旋转面之间的夹角a满足: 0°〈N<90°,从而车轮旋转时,车轮上的钢丝能拨动所述的辐条以驱动发电机。N根辐条相对 于轮盘周向等分布置。不等分布置也能发电,当时输出电源的品质要差一些。且等分排布 时,更美观,也旋转更稳定,且易于制造。
[0016] 发电机转轴的方向与所述车轮的径向同向,钢丝与辐条末端接触时,这样车轮的 旋转面在接触点处于辐条相切,此时发电效率最高。
[0017] 车灯为设置在直行车前端或后端的LED灯,电池为车灯供电。
[0018] 辐条包括辐条内段⑹和辐条外段(7);辐条内段和辐条外段采用不同的材质,且 辐条内段和辐条外段对接(如粘接,插接等)。外段采用柔性材质,如橡胶等,便于与钢丝进 行柔性接触,内段优选采用硬质材料,如金属或塑胶等。
[0019] 辐条内段的外端具有插口(12),插口的开口处设有台阶;辐条外段的内端具有2个 带倒刺(11)的插端(10);插端插入插口后,倒刺与所述台阶相适配以锁定福条内端与福条 外段。
[0020] 自行车上还设有定位模块,智能显示终端为单独的显示屏,导航仪、平板电脑或智 能手机,自行车上还设有音箱,电池为音箱供电,优选为蓝牙音箱,音箱与智能显示终端通 信连接,如蓝牙连接,可以播放智能显示终端中的音乐,或通过智能显示终端在线播放音 乐。如北斗模块或GPS模块。
[0021] 自行车上还设有用于与远程监控端通信的无线通信模块,优选3G,4G,5G通信模 块。
[0022] 发电机的输出端依次通过整流器和DC/DC变换单元接有5V或12V直流输出接口;
[0023] DC/DC变换单元采用全控型开关器件组成的电力电子电路。
[0024] 电池能为外部提供直流电,如为手机等充电等。外段可以是直的,也可以是有一定 的弯度的,如弧形的。
[0025] 特别的,自行车可以是共享单车,电池可以通过USB接口为电子设备供电(充电)。
[0026] 所述控制器的工作电源包括24Vdc直流母线提供的24V直流电源、蓄电池(或锂电 池)提供的电源、控制器启动电源单元提供的电源。在自行车启动瞬间,如果蓄电池存储的 电能足够启动控制器,由蓄电池给控制器提供工作电源,控制器启动工作,并给可控硅SCR 发出控制信号,确保控制器启动电源单元不工作;如果蓄电池存储的电能不能启动控制器, 由控制器启动电源单元给控制器提供启动电源;一旦系统工作稳定,由24Vdc直流母线给控 制器提供24V直流电源,蓄电池和控制器启动电源单元不再给控制器提供工作电源。
[0027] 本电源系统为自行车提供了 24V、12V、5V三种典型的电压等级,不失一般性,如需 其他电压等级也可以依据上述原理获得。
[0028] 有益效果:
[0029] 本发明的自行车自发电及控制方法,结构简单,输出功率大,环境适应性强,可靠 性高,将自行车车轮在旋转时的机械能转化为电能直接供车载用电设备使用,并将多余的 电能储存在蓄电池中,以备停车时使用。鉴于自行车车载动态安全监控设备、电子防滑器、 通讯设备及照明用电设备均为直流设备,且电压等级不同,本发明提供24V、12V、5V三种电 压等级的直流电源输出。
[0030] 本发明的主要特点如下:
[0031] (1)设计了与发电机转轴相连的触轮,巧妙地利用触轮与车轮的钢丝相接处获取 机械能,结构紧凑,而且,不需要发电时,能灵活调整发电机支架可以解除触轮与钢丝的接 触,灵活性好。也可以进一步在某一根钢丝上设置一个触片或具有多个触片的星型轮体,用 于与触轮接触,触片或触轮可以沿着钢丝上下滑动,若滑动到与触轮能接触时,可以发电, 否则不接触时,不能发电,因此,灵活性更佳。
[0032] (2)具有继电供电模块(即控制器启动电源控制电路),并采用多种模式为控制器 供电,供电方式灵活性和智能性好;并采用IGBT器件或集成芯片(如MC7805和7812等等)控 制电流的输出,易于控制。
[0033] (3)具有多种直流电压(5V,12V和24V等)输出,方便负载使用,甚至可以为背包中 的笔记本电脑充电。
[0034] ⑷采用自发电电源装置将自行车车轮在旋转时的机械能转化为电能,易于实施。 能为自行车上的车载设备供电,车载设备为手机,车灯,音箱和显示屏。
[0035] (5)自行车还支撑无线充电,即在停驻在专用的充电平台上时,可以让电池得到电 能补充。
[0036] (6)自行车上还设有飞行器安装架以及飞行器,飞行器能提供现场的视频监控,并 从天空拍摄照片和视频,以记录行程和获得额外的骑行体验。
[0037] 本发明的自行车自发电及控制方法采用模块化设计,方便维护,灵活性好,为自行 车用电负载提供长期、稳定、可靠的电源。
附图说明
[0038] 图1为自行车电控系统总体结构示意图;
[0039] 图2为触轮与钢丝相对位置示意图;
[0040] 图3为图2中A处放大图;
[0041] 图4为发电机与发电机安装支架配合示意图;
[0042] 图5为直行车前端的灯及智能显示终端结构示意图;
[0043] 图6为自行车电控系统的电原理框图;
[0044] 图7是DC/DC模块采用升降压斩波电路原理图;
[0045] 图8是DC/DC0变换单元采用的Buck降压斩波电路原理图;
[0046] 图9是充/放电双向切换模块原理图;
[0047] 图10为六角星形支架及旋翼的结构示意图;
[0048] 图11为汽车无线充电系统的总体结构示意图(侧视图);
[0049] 图12为汽车无线充电系统的总体结构示意图(俯视图);
[0050]图13为盖板盖合时的不意图;
[0051]图14为盖板抬起时的不意图;
[0052] 图15为防压框的结构示意图;
[0053] 图16为调光电路原理图;
[0054] 图17为恒流充电原理图;
[0055] 图18为汽车无线充电系统的电原理框图;
[0056] 图19为多功能飞行器的总体结构示意图(未示出水箱);
[0057] 图20为四旋翼伸缩支架以及旋翼的结构示意图(俯视图);
[0058] 图21为具有四旋翼伸缩支架的飞行器的结构示意图(仰视图,未示出副旋翼、云台 和相机等部件);
[0059] 图22为主旋翼与副旋翼的位置关系示意图;
[0060] 图23为伸缩式悬臂的爆炸图;
[0061] 图24为伸缩式悬臂组装完成后的结构示意图;
[0062] 图25为锁扣的结构示意图;
[0063] 图26为支腿的结构示意图;
[0064] 图27为复合式镜头与相机的结构示意图;
[0065] 标号说明:1-发电机支架,2-发电机,3-转轴,4-触轮,5-轮盘,6-福条内段,7-福条 外段,9-钢丝,10-插端,11-倒刺,12-插口,13-显示屏,14-车灯,15-遮光罩,16-连接器,17-固定块,18-车灯支杆,19-飞行器支架,20-飞行器。
[0066] 21-外臂,22-内臂,23-主旋翼,24-插孔,25-锁扣;26-副旋翼,27-涵道风扇固定 件,28-支腿,29-底盘,30-横梁,31-交叉位,32-支架;33-云台;51-壳体,52-插脚,53-倒刺, 511-外壳体,512-压块,513-压簧;70-飞行器上相机,71-子镜头,72-复合式镜头,73-转轴, 74-光反射片,75-光电发射与接收装置,76-C⑶传感器,77-机身;
[0067] 201-凹陷部,202-底层活动平台,203-第一电机,204-限位开关,205-导轨,206-第 一齿条轨,207-第二主动齿轮,208-码盘,209-行走轮,210-升降平台,211-第二齿条轨, 212-导线,213-接电插头,214-发射线圈,215-剪叉式升降机构,216-上层活动平台,217-推 杆,218-防压框,219-活动式盖板。
具体实施方式
[0068] 以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明:
[0069] 实施例1:分为以下各部分详细说明:
[0070] (—):如图1-4,一种自行车便携式自发电电源装置,包括发电机2、发电机支架1和 触轮4;
[0071] 发电机支架用于安装在自行车的车轮侧面以固定发电机;
[0072] 触轮安装在发电机的转子的转轴外端;触轮用于驱动发电机转子旋转;
[0073] 触轮包括轮盘5和设置在轮盘上的N根辐条;N为大于三的自然数。
[0074] 3彡N彡30。优选4,6,8,12,16,20,25,30,辐条越多,越有利于与车轮的钢丝充分碰 触,但是越多也造成部件越复杂,造成部件重量越大且成本越高。
[0075] N根辐条相对于轮盘周向等分布置。不等分布置也能发电,当时输出电源的品质要 差一些。且等分排布时,更美观,也旋转更稳定,且易于制造。
[0076] 自行车便携式自发电电源装置安装时,轮盘的旋转面与自行车车轮的旋转面之间 的夹角a满足:0°<N<90°,从而车轮旋转时,车轮上的钢丝能拨动所述的辐条以驱动发电 机。
[0077] 发电机转轴的方向与所述车轮的径向同向,钢丝与辐条末端接触时,这样车轮的 旋转面在接触点处于辐条相切,此时发电效率最高。
[0078] 辐条包括辐条内段6和辐条外段7;辐条内段和辐条外段采用不同的材质,且辐条 内段和辐条外段对接(如粘接,插接等)。外段采用柔性材质,如橡胶等,便于与钢丝进行柔 性接触,内段优选采用硬质材料,如金属或塑胶等。
[0079] 辐条内段的外端具有插口 12,插口的开口处设有台阶;辐条外段的内端具有2个带 倒刺11的插端10;插端插入插口后,倒刺与所述台阶相适配以锁定辐条内端与辐条外段。
[0080] 发电机通过充电电路与电池相连。电池为锂电池或铅酸电池,发电机为交流发电 机或直流发电机,若交流发电机,则充电电路中还带有整流模块。
[0081] 发电机的输出端依次通过整流器和DC/DC变换单元接有5V或12V直流输出接口。能 为外部提供直流电,如为手机等充电等。
[0082] DC/DC变换单元采用全控型开关器件组成的电力电子电路。
[0083] 外段可以是直的,也可以是有一定的弯度的,如弧形的。
[0084] (二)如图I-5,基于自发电电源装置的自行车电控系统及电控方法
[0085] 如图1所示,一种自行车电控系统,包括自发电电源装置和电池;自发电电源装置 为电池充电;自发电电源装置的发电机通过充电电路与电池相连;电池为可充电的锂电池 或铅酸电池,发电机为交流发电机或直流发电机,若交流发电机,则充电电路中还带有整流 模块。
[0086] 自发电电源装置包括发电机2、发电机支架1和触轮4;
[0087] 发电机支架安装在自行车的车轮侧面,发电机固定发电机支架上;
[0088] 触轮安装在发电机的转子的转轴外端;触轮用于驱动发电机转子旋转;
[0089] 触轮包括轮盘5和设置在轮盘上的N根辐条;N为大于三的自然数。3<N<30。优选 4,6,8,12,16,20,25,30,辐条越多,越有利于与车轮的钢丝充分碰触,但是越多也造成部件 越复杂,造成部件重量越大且成本越高。
[0090] 电控系统还包括电控自行车锁;电池为电控自行车锁供电。
[0091] 自发电电源装置安装时,轮盘的旋转面与自行车车轮的旋转面之间的夹角a满足: 0°〈N<90°,从而车轮旋转时,车轮上的钢丝能拨动所述的辐条以驱动发电机。N根辐条相对 于轮盘周向等分布置。不等分布置也能发电,当时输出电源的品质要差一些。且等分排布 时,更美观,也旋转更稳定,且易于制造。
[0092] 发电机转轴的方向与所述车轮的径向同向,钢丝与辐条末端接触时,这样车轮的 旋转面在接触点处于辐条相切,此时发电效率最高。
[0093] 所述的电控系统还包括车灯;车灯为设置在直行车前端或后端的LED灯,电池为车 灯供电。
[0094] 所述的电控系统还包括设置在自行车上的智能显示终端,电池为智能显示终端供 电。自行车上还设有定位模块,如北斗模块或GPS模块;智能显示终端可以是单独的显示屏, 导航仪、平板电脑或智能手机。自行车上还设有音箱,电池为音箱供电,优选为蓝牙音箱,音 箱与智能显示终端通信连接,如蓝牙连接,可以播放智能显示终端中的音乐,或通过智能显 示终端在线播放音乐。
[0095] 所述的电控系统还包括用于与远程监控端通信的无线通信模块,优选3G,4G,5G通 信模块。
[0096] 电控系统还包括设置在自行车上的飞行器。
[0097] DC/DC变换单元采用全控型开关器件组成的电力电子电路。
[0098] 发电机的输出端依次通过整流器和DC/DC变换单元接有5V或12V直流输出接口。能 为外部提供直流电,如为手机等充电等。
[0099] 外段可以是直的,也可以是有一定的弯度的,如弧形的。
[0100] 特别的,自行车可以是共享单车。
[0101] 电池可以通过USB接口为电子设备供电(充电)。
[0102] —种自行车自发电及控制方法,在自行车的车轮侧边处安装自发电电源装置,自 行车车轮旋转时带动自发电电源装置产生电能;
[0103] 自发电电源装置产生的电能通过充电电路存储在电池中;
[0104] 电池为车载用电设备供电;
[0105] 车载用电设备为车灯、音箱、飞行器、电控车锁和智能显示终端中的至少一种。
[0106] (三),如图6-9,电控变流模块
[0107] 电控变流模块包括:发电单元、整流器单元、DC/DC变换单元、控制器、充/放电双向 切换模块、蓄电池、DC/DC0变换单元、控制器启动电源单元。
[0108] 整流器采用单相桥式整流器,将发电单元的发电模块发出的交流电转化为直流电 Udi (i = 1、2、……、n),该直流电压Udi随着自行车速度变化而变化。
[0109] DC/DC变换单元的输入电压为Udi,输出电压为Udc^DC/DC模块采用升降压斩波电 路,如图7所示。当自行车车速比较低时,所发出的电压经不可控整流电路输出电压低于 24V,采用升压控制模式,当自行车车速增加,所发出的电压经过不可控整流电路输出电压 高于24V,采用降压控制模式。图7电路的基本工作原理:当开关器件Q1导通时,输入电源Udl 经Qi向电感Li供电使其存储能量,同时,电容Ci维持输出电压IW恒定并向后级电路供电;当 开关器件Qi关断时,电感Li中存储的能量向后级电路释放,同时给电容Ci充电,维持输出电 压Udc11恒定。各个DC/DC模块的全控型开关器件(^可以使用图2所示的IGBT,也可以使用 POWER M0SFET,控制器对升降压斩波电路进行脉冲宽度调制(Pmi调制),改变开关器件Qi的 导通占空α,完成电压转换,使得输入的随着自行车速度改变的直流电压转换为稳定的直流 电压输出,且输出电压恒定为24V。升降压斩波电路输入输出电压之间的关系为:
[0110]
Figure CN108482544AD00081
[0111] 控制器实现对DC/DC变换单元、充/放电双向切换模块、DC/DC0变换单元以及控制 器启动电源单元内的可控硅SCR的控制,并检测蓄电池的充/放电电流和端电压,检测24Vdc 直流母线上的电流。控制器为单片机或DSP,为现有成熟技术。
[0112] 控制器对DC/DC变换单元进行控制,即控制DC/DC模块的全控型开关器件,同时检 测DC/DC模块的输出电压,用于作为各个DC/DC模块恒压控制的电压反馈,确保各个DC/DC模 块输出电压恒定为24V,同时确保24Vdc直流母线的电压为24V。
[0113] 充/放电双向切换模块实现蓄电池的充/放电双向切换功能,当系统发电功率大于 自行车用电负载总功率时,对蓄电池进行充电,当系统发电功率低于自行车用电负载总功 率时,蓄电池放电。
[0114] 充/放电双向切换模块的具体原理图如图9所示,开关器件V3和V4均受控于M⑶(控 制器):
[0115] (1)开关器件V4截止,控制开关器件V3,电路运行在降压斩波状态,24V直流电压给 蓄电池充电;
[0116] (2)开关器件V3截止,控制开关器件V4,电路运行在升压斩波状态,蓄电池放电。
[0117] 图9中的开关器件V3和V4为IGBT,也可以使用POWER M0SFET。
[0118] 控制器检测24Vd。直流母线上的电流,计算整个自供电电源的发电功率,用于确定 对蓄电池充/放电控制,控制器相应的做出对充/放电双向切换模块的控制。
[0119] 控制器检测蓄电池的充/放电电流和端电压,用于实现对蓄电池的恒压/恒流充/ 放电控制以及停止充/放电运行控制,估算蓄电池储存的电能。
[0120] 蓄电池把多余的电能存储,以备短时间停车时为自行车提供电源,在自行车启动 时为控制器提供启动电源。
[0121] DC/DC0变换单元与24Vd。直流母线相连,DC/DC0变换单元采用全控型开关器件组成 的Buck型降压斩波电路,如图3所示,图3中开关器件VjPV2可以使用IGBT,也可以使用POWER MOSroT,控制器对开关器件行控制,将24V直流电压转换为12V和5V输出。
[0122] 本电源系统为自行车提供了 24V、12V、5V三种典型的电压等级,不失一般性,如需 其他电压等级,可以在DC/DC0变换单元增加Buck降压斩波电路或者升压斩波电路得到。
[0123] 控制器启动电源单元为控制器提供启动电源,在自行车启动时,如果蓄电池存储 的电能不够,直接利用整流器单元的整流器输出的直流电压Udl,直流电压Udl经稳压二极管 DZ和三极管T组成的稳压电路给控制器提供电源,由于自行车启动瞬间整流器单元输出的 直流电压Udl比较低,但随着车速的增加,直流电压Udl增加,一旦稳压电路输出直流电压达 到启动控制器工作的电压值,控制器开始工作,DC/DC变换单元进入工作状态,车速继续增 加并趋于平稳运行时,DC/DC变换单元输出稳定的24V直流电压,整个电源系统正常运行,此 时控制器可以直接使用24Vd。直流母线上的电压作为工作电源,控制器发出信号使可控硅 SCR导通,继电器KM的线圈得电,继电器KM的常闭触点断开,断开控制器启动电源单元的输 入电源Udi,保护稳压电路。
[0124] 控制器启动电源单元的电阻R是DZ的保护电阻,限制通过DZ的电流,起保护稳压管 的作用,通常根据负载电流的变化范围和稳压管最大允许电流确定电阻R的大小。发电单元 的η个发电模块分别与整流器单元的η个整流器以及DC/DC变换单元的η个DC/DC模块串联连 接,DC/DC1〜DC/DCn的输出电压Udi〜Udn并联连接到24Vdc直流母线上。
[0125] 控制器的工作电源包括24Vdc直流母线提供的24V直流电源、蓄电池提供的电源、 控制器启动电源单元提供的电源。在自行车启动瞬间,如果蓄电池存储的电能足够启动控 制器,由蓄电池给控制器提供工作电源,控制器启动工作,并给可控硅SCR发出控制信号,确 保控制器启动电源单元不工作;如果蓄电池存储电能不够启动控制器,由控制器启动电源 单元给控制器提供启动电源;一旦系统工作稳定,由24Vdc直流母线给控制器提供24V直流 电源,蓄电池和控制器启动电源单元不再给控制器提供工作电源。
[0126] (四)为自行车上电池充电的无线充电模块
[0127] 无线充电模块,包括设置在凹陷部201中的支撑平台和设置在支撑平台上的发射 线圈214;
[0128] 所述的支撑平台包括底层活动平台202、上层活动平台216和连接底层活动平台与 上层活动平台的升降机构;底层活动平台上设有纵向平移机构;上层活动平台上设有横向 平移机构。
[0129] 所述的升降机构为缸式升降机构或剪叉式升降机构215。缸式升降机构为推杆式 驱动机构,如采用气压缸或液压缸驱动。
[0130] 纵向平移机构包括设置在凹陷部底部的导轨205和第一齿条轨206;
[0131] 所述的导轨为2条;齿条轨为一条,齿条轨和导轨平行布置;
[0132] 底层活动平台底部设有多个能在所述导轨上滚动的行走轮209;行走轮为4个,一 边2个。
[0133] 底层活动平台的前端设有第一电机203;第一电机的转轴上设有齿轮207,齿轮与 所述的第一齿条轨啮合;第一电机旋转时,能带动底层活动平台沿第一齿条轨纵向(前后) 平移。
[0134] 横向平移机构包括第二齿条轨211和第二电机;第二齿条轨横向设置,所述的第二 电机上层活动平台左端或右端;第二电机的转轴上设有与所述第二齿条轨相啮合的齿轮, 第二电机旋转时,能带动上层活动平台沿着第二齿条轨横向(左右)平移。
[0135] 第一电机和第二电机的转轴上均设有码盘208。码盘用于检测电机旋转的圈数,从 而可以换算成平台行进的位移。
[0136] 凹陷部的开口处设有电动的活动式盖板219。电动是指电机驱动,或电信号控制液 压缸或气缸驱动。
[0137] 活动式盖板为2块,凹陷部内设有用于驱动活动式盖板的推杆,推杆的上端与活动 式盖板地面相连。
[0138] 凹陷部的开口处还设有防压机构210,活动式盖板展平时,防压机构能支撑活动式 盖板。
[0139] 防压机构为方框形。采用不锈钢或铸铁材质,强度高。
[0140] 所述的汽车无线充电系统还包括控制单元,控制单元包括MCU,横向平移机构和纵 向平移机构均受控于MCU; MCU还连接有通信模块。
[0141] 汽车无线充电系统布置在停车位上,汽车无线充电系统上还设有受控于MCU的电 控车位锁,汽车无线充电系统与共享车位结合起来;活动式盖板上设有用于与手机交互的 标识码,标识码为二维码或条形码或字符串,智能手机扫码或输入字符串即可与该车位锁 及车位关联起来;并将充电数据反馈到手机,实现停车以及充电共同计费。
[0142] 通信模块用于与远程服务器相连,还用于与汽车基于蓝牙或wifi通信,或用于能 通过手机(如手机APP)控制。
[0143] 另外,限位开关和码盘输出信号到MCU;
[0144] 所述的第一电机和第二电机均为步进电机。
[0145] 第一齿条轨位于2条导轨之间。
[0146] 底层活动平台的后端设有限位开关204;电机的前端设有限位开关204。限位开关 动作,说明前方或后方到位,停止电机转动,从而保障整个设备安全运行。
[0147] 底层活动平台上设有带接电插头213的导线。导线用于连接获取市电,从而为发射 线圈供电。
[0148] 底层活动平台上还设有MCU以及单相桥式整流及逆变电路;单相桥式整流及逆变 电路包括整流桥和逆变桥,整流桥采用4个功率二极管,逆变器采用4个IGBT,连接方式为现 有成熟技术,IGBT的G极受控于MCU发出的脉冲。整流桥的输入侧与市电相接,整流桥的输出 侧通过逆变器接发射线圈;整流桥用于将交流电变成直流电,逆变器用于将直流电转成不 同频率的交流电,改变频率以提高充电效率。
[0149] 显示屏设置在凹陷部内,与MCU相连,用于现场调试,以及实时显示现场状态数据。
[0150] 汽车端设有恒流充电电路,用于高效地为锂电池充电。
[0151] 凹陷部开口处设有用于感应上方有汽车的感应器,如采用超声波或光电传感器; 有利于实现自动充电。
[0152] (五)自行车上还设有用于为智能显示终端调光的调光电路即亮度调节电路;所述 的亮度调节电路包括MCU、LED灯串、三极管、电位器Rx和A/D转换器;三极管为NPN型三极管; 显示屏的固定架上海设有旋钮开关与电位器Rx同轴相连;
[0153] 电位器Rx和第一电阻Rl串接形成分压支路,分压支路一端接电源正极Vcc,分压支 路的另一端接地;电位器Rx和第一电阻Rl的连接点接A/D转换器的输入端;A/D转换器的输 出端接MCU的数据输入端口;
[0154] LED灯串包括多个串接的LED灯;LED灯串的正极接电源正极Vcc; LED灯串的负极接 三极管的C极,三极管的E极经第二电阻R2接地;三极管的B极的接MCU的输出端。电源正极 Vcc为5V,A/D转换器为8位串行输出型转换器。
[0155] (六)自行车上还设有为电池充电的恒流充电电路
[0156] 恒流充电电路包括恒压驱动芯片和电流反馈电路;
[0157] (1)恒压驱动芯片的电压输出端为恒流充电电路的正输出端VOUT+;恒压驱动芯片 的负输出端接地;
[0158] 恒压驱动芯片由直流电压供电端VIN+和VIN-供电;
[0159] ⑵所述的电流反馈电路包括电阻R1、R2和R5和参考电压端VREF+;
[0160] 参考电压端VREF+通过依次串联的电阻Rl、R2和R5接地;
[0161] 电阻R5与R2的连接点为恒流充电电路的负输出端VOUT-;
[0162] 电阻Rl与R2的连接点接恒压驱动芯片的反馈端FB。
[0163] 恒流充电电路还包括电压反馈电路;
[0164] 电压反馈电路包括电阻R3和R4以及二极管Dl;
[0165] 电阻R3和R4串联后接在恒流充电电路的正输出端VOUT+与地之间;电阻R3和R4的 连接点接二极管Dl的阳极;二极管Dl的阴极接恒压驱动芯片的反馈端FB。
[0166] 工作原理说明:
[0167] 采用稳定参考电源作为基准电压,采用Rl,R2,R5分压得到与FB相等的电压,从而 通过FB去调整DCDC IC的内部PffM而控制输出电流的大小。例如,当输出电流变大,在取样电 阻R5上的电压就会升高,由于VRFE+是固定的值,从而是FB电压变大,FB变大,占空比就会减 少,从而是输出电流减少,而完成一个完整的反馈,达到稳定电流输出的目的。
[0168] (七)飞行器
[0169] 多功能航拍飞行器,包括支架32、旋翼、底板29、云台33、支腿28和相机70;
[0170] 旋翼和云台设置在支架上;
[0171] 底板固定在支架底部;相机安装在云台上;
[0172] 支腿固定在底板的底部;
[0173] 相机包括机身77和复合式镜头72;机身内设有CXD传感器76,机身上设有用于镜头 对准的光电发射与接收装置75;
[0174] 复合式镜头上设有转轴73;复合式镜头内集成有4个子镜头71;子镜头沿复合式镜 头的周向均匀布置;复合式镜头的后端还设有与所述光电发射与接收装置适配的光反射片 74;机身内还设有用于驱动镜头旋转的步进电机。光电发射与接收装置和光反射片可以是 多套,优选2套,呈轴线对称,对准效果更好,只有2套光电发射与接收装置和光反射片都对 准后,才认为镜头与CCD传感器对准了,这样对准精度更高。
[0175] 支腿为4根,支腿竖直设置,相邻支腿之间的设置有水平的横梁;支腿包括上支腿 81、下支腿84和脚钉86;上支腿下端设有导向槽;下支腿上端设有导向杆83;导向杆插装在 导向槽中;在导向槽内设有弹簧82;弹簧设置在导向槽的顶壁(最里端的内壁)与导向杆顶 端之间;下支腿的下端部设有脚钉86。下支腿的下端部的外壁设有外螺纹;下支腿的下端部 套接有带内螺纹的套筒85,套筒的下端设有垫环87。底盘上还设置有陀螺仪和无线通信模 块。陀螺仪用于导航,无线通信模块用于接收遥控器的指令,并将拍摄的照片和视频信息传 送到地面接收端设备。所述的支架为由4个结构相同的伸缩式悬臂组成的十字形悬臂架;每 一个伸缩式悬臂包括外臂21和内臂22;外臂的内端部与内臂的外端部通过锁扣25相连;锁 扣上设有带倒刺53的插脚52;锁扣为多个;外臂的内端部和内臂的外端部均设有多组用于 插脚穿过的插孔24;每组插孔包括至少2个插孔;旋翼包括主旋翼和副旋翼;在外臂的外端 部设有主旋翼23和副悬臂26;主旋翼和副悬臂共轴线设置,且主旋翼位于外臂的上方,副旋 翼位于外臂的下方;主旋翼的桨径大于副旋翼的桨径;副旋翼为涵道风扇,副旋翼通过涵道 风扇固定件7固定在外臂的底部;锁扣具有壳体51;壳体包括外壳体511、压块512和压簧 513;插脚为2根;插脚固定在外壳体上;压块位于外壳体内并套装在2根插脚上;压块能沿插 脚移动;压块与插脚之间设有压簧,压簧套装在插脚的根部。外臂的内端部设有2组用于插 脚穿过的插孔;外臂上的每组插孔包括2个插孔;锁扣为2个;内臂的外端部上等间距设有4 组用于插脚穿过的插孔;内臂上的每组插孔包括2个插孔。副旋翼的桨径与主旋翼的桨径之 比为0.2-0.35;优选值为0.25和0.3。垫环为橡胶材质,脚钉为不锈钢材质。
[0176] 另一种飞行器如图10所示,支架为由6根长度相同的横向支杆组成的六角星形支 架;六角星形支架的每一个角位均设置有旋翼。旋翼包括主旋翼和副旋翼;
[0177] 在外臂的外端部设有主旋翼23和副悬臂26;主旋翼和副悬臂共轴线设置,且主旋 翼位于外臂的上方,副旋翼位于外臂的下方;主旋翼的桨径大于副旋翼的桨径;副旋翼为涵 道风扇,副旋翼通过涵道风扇固定件27固定在外臂的底部。更进一步,在六角星形支架的每 一个交叉位处均设有旋翼,所述的交叉位为相邻的横向支杆形成的X交叉所对应的位置;这 样一个飞行器就具有12个或12组旋翼。副旋翼的桨径与主旋翼的桨径之比为0.25或0.3。
[0178] 飞行器具有以下突出的特点:
[0179] 飞行器相机采用切换的自镜头的复合式镜头,复合式镜头中集成有4个不同焦距 的镜头,用于对目标物拍摄不同视角的照片,灵活性好;相机上设置的光电发射与接收装置 和镜头上设置的光反射片用于子镜头与CCD传感器对准,复合式镜头由步进电机驱动,对准 精度高,子镜头切换方便。这种相机具有定焦头的优秀素质,也具有改变焦距的灵活性,因 此,实用性好。
[0180] 采用六角星形旋翼;采用独创的六角星形支架,这种支架稳定性好,由于每一个旋 翼都位于角位,而每一个角位都处于三角形的顶点,由2根支杆支撑,而且由于三角形本身 的稳定性,飞行时该顶点不会存在任何的偏移或漂移,因此,相对于正六边形、十字形的支 架或其他支架具有极大的稳定性方面的优势。另外,6个旋翼的布置方式,相比2-4旋翼的布 置方式,具有更好的气动布局,总而言之,这种六旋翼飞行器结构巧妙,稳定性好。

Claims (10)

1. 一种自行车自发电及控制方法,其特征在于,在自行车的车轮侧边处安装自发电电 源装置,自行车车轮旋转时带动自发电电源装置产生电能; 自发电电源装置产生的电能通过充电电路存储在电池中; 电池为车载用电设备供电; 车载用电设备为车灯、音箱、飞行器、电控车锁和智能显示终端中的至少一种。
2. 根据权利要求1所述的自行车自发电及控制方法,其特征在于,自发电电源装置包括 发电机(2)、发电机支架⑴和触轮⑷; 发电机支架安装在自行车的车轮侧面,发电机固定发电机支架上; 触轮安装在发电机的转子的转轴外端;触轮用于驱动发电机转子旋转; 触轮包括轮盘⑸和设置在轮盘上的N根辐条;N为大于三的自然数; 自发电电源装置安装时,轮盘的旋转面与自行车车轮的旋转面之间的夹角a满足:0°〈N <90°,从而车轮旋转时,车轮上的钢丝能拨动所述的辐条以驱动发电机。N根辐条相对于轮 盘周向等分布置。
3. 根据权利要求2所述的自行车自发电及控制方法,其特征在于,发电机转轴的方向与 所述车轮的径向同向。
4. 根据权利要求1所述的自行车自发电及控制方法,其特征在于,车灯为设置在直行车 前端或后端的LED灯,电池为车灯供电。
5. 根据权利要求2所述的自行车自发电及控制方法,其特征在于,辐条包括辐条内段 ⑹和辐条外段(7);辐条内段和辐条外段采用不同的材质,且辐条内段和辐条外段对接。
6. 根据权利要求5所述的自行车自发电及控制方法,其特征在于,辐条内段的外端具有 插口(12),插口的开口处设有台阶;辐条外段的内端具有2个带倒刺(11)的插端(10);插端 插入插口后,倒刺与所述台阶相适配以锁定辐条内端与辐条外段。
7. 根据权利要求1-6任一项所述的自行车自发电及控制方法,其特征在于,自行车上还 设有定位模块,智能显示终端为单独的显示屏,导航仪、平板电脑或智能手机。
8. 根据权利要求7所述的自行车自发电及控制方法,其特征在于,自行车上还设有用于 与远程监控端通信的无线通信模块。
9. 根据权利要求7所述的自行车自发电及控制方法,其特征在于,发电机的输出端依次 通过整流器和DC/DC变换单元接有5V或12V直流输出接口。
10. 根据权利要求9所述的自行车自发电及控制方法,其特征在于,DC/DC变换单元采用 全控型开关器件组成的电力电子电路。
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