CN109100969B - 小功率智能健身骑行台控制系统 - Google Patents
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Abstract
小功率智能健身骑行台控制系统，包括电源模块、MCU微控单元、蓝牙通信模块、速度采集模块、动感LED灯模块、磁阻控制模块、测温模块和报警模块。系统MCU微控单元对小功率智能骑行台骑行速度进行实时捕获、计算以及功能拟合，系统的测温模块对骑行台温度进行实时检测，以温度信号作为功率拟合的反馈信号，更具温度值得不同对功率值进行补偿，提高功率精度，同时当系统温度过高时进行报警，避免小功率健身骑行台受到损伤。系统将经过补偿后的功率值以及计算出的速度值通过蓝牙通讯模块进行无线传输，同时通过蓝牙通信模块接收来自客户端软件对系统的坡度阻力控制信息，对其进行解码和数据提取后再通过系统的磁阻控制模块，进行真实骑行路况的模拟。
Description
技术领域
本发明涉及一种小功率智能健身骑行台控制系统，可进行真实骑行环境的模拟，并提高骑行功率值得精度以及避免由于骑行台温度过高进而对骑行台造成不必要的损伤。
背景技术
我们生活在一个节奏越来越快，越来越烦琐的社会上，每天埋头工作，每天为生活不断奔波。人们渐渐地却发现自己的精神状态和身体素质越来越差，上班老打嗑睡；体力不断下降；致使越来越多的人开始渐渐注意到健康的重要性，逐渐开始了健身运动。人们更多的会选择室内健身，于此同时一个可以在室内即可健身的自行车平台，越来越受到消费者的青睐。因为骑行可以不限时间、不限速度、可以达到减肥健身的效果可以使身材变得匀称；而且骑行过程中踩自行车可以使血管压缩，似的血液循环加速，大脑摄入更多的氧气，再加上吸入大量新鲜空气，会觉得脑筋更清楚；此外这种室内健身骑行台既可以避免户外运动由于不确定因素造成的安全问题，又可以避免天气原因对户外运动的影响。
而目前市面上的智能健身骑行台虽然可以进行数据的无线传输，无线控制，坡度模拟，但是对于在骑行过程中由于受温度影响而出现骑行台掉功率的现象没有得到好的解决方案，当骑行温度过高时不能进行报警，提醒用户需要注意对骑行台的保护，避免对骑行台造成不必要的损伤。运行过程中的视觉效果更多的停留在骑行台软件层面，而不能进一步在骑行台上体现出一定的视觉冲击，从而进一步的增加骑行的视觉体验感和乐趣感。
目前，针对智能健身骑行台行业，朱翊、曹一聪提出的多功能体感同步自行车健身娱乐系统(朱翊，曹一聪.多功能体感同步自行车健身娱乐系统:中国， 204073263[P].2015-01-07),实现了健身与娱乐为一体，但是其仅介绍了自行车与计算机相连接实现娱乐效果，还是需要人工去控制计算机，极不方便；孔繁斌、于锋、孟令刚提出了一种电磁加阻的超静音智能功率骑行台(孔繁斌、于锋、孟令刚.一种电磁加阻的超静音智能功率骑行台：中国，106890444A.2017-06-27)，电磁加阻控制时采用大皮带盘以及拆卸自行车后车轮后安装到骑行台上，这样使骑行台骑行过程中虽然很静音但是装配十分不方便，同时当骑行台温度升高时它会出现骑行台掉功率的现象，当温度过高时它也没有报警模块进行报警，有可能会使骑行台造成不必要的损伤，并且在骑行过程中骑行台自身不能给用户提供一种视觉冲击，从而进一步增加骑行的体验感和乐趣。
所以对于小功率智能健身骑行台控制系统，通过增加周期可自动实现实时调节的动感LED灯增加骑行体验；增加温度检测技术，实现功率值得负反馈使功率得到补偿，提高功率精度，避免由于温度升高造成的掉功率现象，并且温度过高时对系统进行报警，成为了智能健身骑行台发展的新趋势。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述问题，提供一种小功率智能健身骑行台控制系统。
本发明的核心是基于一种小功率的智能健身骑行台设计的控制系统，利用了 MCU微控单元对系统进行数据实时处理，MCU微控单元接收速度采集模块采集到的速度脉冲，将接收到的速度脉冲经过处理后计算出实时的速度值，再将速度值进行拟合后得到功率值；测温模块可以实时检测骑行台磁阻控制模块中电磁感应现象、涡流效应以及骑行过程中由于骑行台和自行车车轮摩擦生热，而使骑行台由于骑行时间的加长和速度过快产生的热量不能快速散出造成骑行台温度升高使骑行台出现掉功率的现现；通过测温模块实时测量骑行台骑行过程中的温度值，进而以温度值作为功率拟合的反馈信号从而形成功率负反馈控制，避免由于骑行台温度升高造成骑行台掉功率现象的发生，使骑行功率更加精确。小功率智能健身骑行台控制系统通过蓝牙无线连接实现与PC/安卓、IOS端进行无线数据通信，由蓝牙通信模块将骑行台数据进行实时传输；并通过蓝牙通信模块接收来自客户端骑行软件的控制信息，从而将控制信息传输给MCU微控单元进行数据解码和提取，进而对真实的骑行路况进行坡度模拟，既可以模拟上坡也可以模拟平路和下坡。小功率智能健身骑行台控制系统在骑行过程中由于测温模块检测出骑行台实时温度过高并且超过了预设的最高温度值时将激发报警模块进行报警，避免由于温度过高造成的骑行台异常甚至损伤。
本发明为解决现有技术问题所采用的技术方案是：
一种小功率智能健身骑行台控制系统，通过MCU微控单元、蓝牙无线通信技术、电磁感应效应以及测温模块，提高小功率智能健身骑行台功率拟合的精确度以及骑行台与PC/手机客户端进行无线通讯；所述的小功率智能健身骑行台控制系统包括：
电源模块：电源模块与MCU微控单元、蓝牙通信模块、速度采集模块、动感LED灯模块、磁阻控制模块、测温模块以及报警模块相连接；电源模块的输入电压为系统中的磁阻控制模块提供电磁感应效应的电压；电源模块通过降压后为系统中的MCU微控单元、蓝牙通信模块、速度采集模块、动感LED灯模块、测温模块、报警模块提供驱动电压，并为磁阻控制模块提供PWM控制电压；
MCU微控单元：MCU微控单元与电源模块、蓝牙通信模块、速度采集模块、动感LED模块、磁阻控制模块、测温模块以及报警模块相连接；MCU微控单元接收来自蓝牙通信模块的系统控制信息，接收速度采集模块的速度脉冲信号并进行速度值计算和功率拟合，MCU微控单元向蓝牙通信模块发送信息；MCU 微控单元向动感LED灯模块、磁阻控制模块和报警模块发送控制信息；MCU微控单元实时接收测温模块的温度信号，计算出智能健身骑行台系统的实时温度，以温度信号作为功率反馈调节的参数，拟合出精确度更高的功率值；
蓝牙通信模块：蓝牙通信模块连接MCU微控单元，同时蓝牙通信模块通过蓝牙的无线连接功能与外界蓝牙设备进行无线连接；蓝牙通信模块可以与外界蓝牙设备实现无线连接，并接收来自外部蓝牙设备的控制信息，将接收到的外部蓝牙的控制信息发送至MCU微控单元；蓝牙通信模块接收经过MCU微控单元处理后的数据，并将经过MCU微控单元处理后的数据通过蓝牙无线透传将数据传输给外部蓝牙设备；
速度采集模块：速度采集模块连接MCU微控单元，速度采集模块通过速度传感器采集速度脉冲信号，将采集到的速度脉冲信号发送至MCU微控单元；
动感LED灯模块：动感LED灯模块连接MCU微控单元，动感LED灯模块接受来自MCU微控单元的控制信息，通过MCU微控单元采集到的速度值大小来调节动感LED灯模块的周期值，动感LED灯模块根据MCU微控单元发送来的控制周期，进行动感LED灯交替闪烁周期的调节；
磁阻控制模块：磁阻控制模块与电源模块、MCU微控单元以及小功率骑行台的线圈相连接；磁阻控制模块的电磁感应效应电压为经过电源模块的输入电压，磁阻控制模块的控制电压为经过电源模块的降压电路降压后的电压；磁阻控制模块接收来自MCU微控单元的控制信息，实现磁阻大小的调节；
测温模块：测温模块与电源模块、MCU微控单元相连接；电源模块为测温模块提供正常工作的电压；测温模块内部由温度传感器组成，通过温度传感器实时检测智能骑行台骑行过程中的温度值，将检测到的温度值发送至MCU微控单元。
报警模块：报警模块连接MCU微控单元和电源模块中的降压电路，MCU 微控单元发送控制信号至报警模块，报警模块将通过报警模块中的蜂鸣器进行报警。
所述的小功率智能健身骑行台控制系统通过蓝牙无线连接实现与PC/安卓或IOS端进行无线数据通信，由蓝牙通信模块将骑行台数据进行实时传输；并通过蓝牙通信模块接收来自PC/安卓或IOS端的控制信息，从而将控制信息传输给MCU微控单元进行数据解码和提取，提取出的数据作为PWM控制信号发送至磁阻控制模块，通过磁阻控制模块实现对真实骑行路况的坡度模拟，既可以模拟上坡也可以模拟平路和下坡。
所述的报警模块，当系统在骑行过程中由于测温模块检测出骑行过程中骑行台温度高于预设的温度值时，报警模块将触发蜂鸣器报警装置进行报警。
所述的速度采集模块将采集到的速度脉冲发送至MCU微控单元，由MCU 微控单元接收脉冲信号，并通过速度计算公式计算出实时速度值；将计算出的速度值进行拟合从而获得拟合后的骑行台骑行时的功率值，此时引入测温模块通过温度传感器测得的温度值，以温度值作为功率值得反馈信号，对功率值进行实时补偿；其中进行功率拟合时的功率数据是通过多次试验利用速度传感器和功率传感器进行测试获得，具体方式如下：
1)MCU微控单元计算的速度值为S，圆周率π，骑行台磁阻控制模块的半径r，MCU微控单元每次捕获来自速度采集模块相邻的两次脉冲所需要的时间值t(该时间t是由MCU微控单元内部定时器中断给出)，功率拟合值为P0，功率拟合公式的拟合参数为a、b、c、d、e，其中a、b、c、d、e为通过速度传感器和功率传感器测试多组速度值和功率值之后，再使用matlab软件对速度值和功率值进行线性拟合，得到的拟合方程中的各项系数，对于不同厂家的骑行台经过反复实验室测试后拟合参数是不同的；
测温模块通过温度传感器测得的实时温度值T，实时温度值T为功率拟合值提供反馈信号，从而使拟合功率值根据不同的温度区间进行补偿；温度补偿系数为g，通过反复实验后，当温度小于0℃时温度补偿系数g＝g0，温度大于等于0℃小于20℃时温度补偿系数为g＝g1，温度大于等于20℃小于40℃时温度补偿系数为g＝g2，温度大于等于40℃小于60℃时温度补偿系数为g＝g3，温度大于等于60℃小于80℃时温度补偿系数为g＝g4，温度大于等于80℃小于100℃时温度补偿系数为g＝g5，补偿后的功率值为P1；
2)MCU微控单元捕获到相邻两次速度脉冲后，通过以下公式计算出骑行台实时骑行的速度：
3)MCU微控单元通过速度计算公式(1-1)计算出骑行台实时骑行速度值 S，并通过速度传感器和功率传感器测试多组速度值和功率值之后，再使用matlab 软件对速度值和功率值进行线性拟合，得到的拟合方程如下所示，其中的各项系数a、b、c、d、e为matlab软件经过对速度和功率值进行线性拟合后获得，从而得到骑行的功率拟合值P0，其功率拟合后的计算公式如下：
P0＝a*S4+b*S3+c*S2+d*S+e (1-2)
4)MCU微控单元接收测温模块通过温度传感器检测的骑行台实时温度值
T，通过实时温度值T在不同温度区间中对应不同的温度补偿系数g，从而通过功率补偿公式得到补偿后的功率值P1，功率补偿公式如下：
P1＝g0*P0 (1-3)
通过速度计算公式(1-1)计算出的实时速度，通过系统蓝牙通讯模块进行无线传输；结合功率拟合公式(1-2)和功率补偿公式(1-3)计算出补偿后的功率值P1通过系统蓝牙通讯模块进行无线传输。
本发明的优点和积极效果是：
本发明是基于一种小功率的智能健身骑行台设计的控制系统，MCU微控单元实现对骑行台控制系统在运行过程中产生的各种数据进行实时解码、加密和提取，以及利用提取的信息对系统进行实时控制。系统的MCU微控单元接收速度采集模块采集到的速度脉冲，将接收到的速度脉冲经过处理后计算出实时的速度值，再将速度值进行拟合后得到功率值，使系统只需要一个速度采集模块就可以得到智能健身骑行台的速度值和功率值，而无需再给系统增加昂贵的功率传感器，进而降低系统的设计成本。本发明中的测温模块可以实时检测骑行台磁阻控制模块中电磁感应现象、涡流效应以及骑行过程中由于骑行台和自行车车轮摩擦生热，而使骑行台由于骑行时间的加长和速度过快产生的热量不能快速散出造成骑行台温度升高使骑行台出现掉功率的现象；通过测温模块实时测量骑行台骑行过程中的温度值，进而以温度值作为功率拟合的反馈信号从而形成功率负反馈控制，避免由于骑行台温度升高造成骑行台掉功率现象的发生，使骑行功率更加精确，克服目前智能健身骑行台行业因为温度值而造成骑行台掉功率这一严重问题。本发明通过蓝牙无线连接实现与PC/安卓、IOS端进行无线数据通信，由蓝牙通信模块将骑行台数据进行实时传输；并通过蓝牙通信模块接收来自客户端骑行软件的控制信息，从而将控制信息传输给MCU微控单元进行数据解码、加密和提取，进而对真实的骑行路况进行坡度模拟，既可以模拟上坡也可以模拟平路和下坡。本发明通过报警模块对小功率智能健身骑行台使用中产生的温度值进行实时检测，当测温模块检测出骑行台实时温度过高并且超过了预设的最高温度值时将激发报警模块进行报警，避免由于温度过高造成的骑行台异常甚至损伤，对骑行台使用中的温度进行报警也是目前智能健身骑行台行业暂未考虑到的一个重要问题。
附图说明
图1为本发明的应用环境的示意图；
图2为本发明的系统原理框图；
具体实施方式
以下为结合附图对本发明的实施做进一步详述。
一种小功率智能健身骑行台控制系统，如附图1(本发明的应用环境图)所示：小功率智能健身骑行台控制系统包括：小功率健身骑行台1、健身骑行台固定架2、小功率智能健身骑行台控制系统3、PC客户端4、手机客户端5、自行车6。其中小功率健身骑行台为义务畅为智能科技有限公司的一款骑行台，将小功率智能健身骑行台控制系统3装进该小功率骑行台中，使该款骑行台使用本发明中的控制系统进行控制。使用时将自行车6固定在健身骑行台固定架上，小功率智能健身骑行台控制系统3与PC客户端4或者手机客户端5进行无线通信，小功率智能健身骑行台控制系统3传输骑行数据至客至PC客户端4或者手机客户端5，同时PC客户端4或者手机客户端5发送控制指令至小功率智能健身骑行台控制系统3，实现真实骑行路感的模拟。
一种小功率智能健身骑行台控制系统，通过MCU微控单元进行数据解码、加密和提取；通过捕获速度采集模块的速度脉冲，计算出实时的速度值，再将速度值进行拟合后得到功率值；通过测温模块检测温度值，使用温度值作为功率值得反馈信号，并对不同温度下的功率值进行补偿，提高功率精度；通过判断实时温度值是否超过正产范围，进行温度报警。
结合图2，本发明的系统原理框图
对于本发明所描述的小功率智能健身骑行台控制系统它包括：
电源模块：
电源模块与MCU微控单元、蓝牙通信模块、速度采集模块、动感LED灯模块、磁阻控制模块、测温模块以及报警模块相连接。
电源模块与MCU微控单元、蓝牙通信模块、速度采集模块、动感LED灯模块、磁阻控制模块、测温模块以及报警模块相连接；电源模块的输入电压为系统中的磁阻控制模块提供电磁感应效应的电压；电源模块通过降压后为系统中的 MCU微控单元、蓝牙通信模块、速度采集模块、动感LED灯模块、测温模块、报警模块提供驱动电压，并为磁阻控制模块提供PWM控制电压；通过不同的 PWM控制电压来调节磁阻控制模块的电磁感应现象的强弱，进而模拟不同路况的上下坡效果。
MCU微控单元：
MCU微控单元可以使用STM32系列、LPC灯系列的低成本单片机作为系统的MCU微处理器，并结合相应的最小系统电路组成系统的MCU微控单元； MCU微控单元与电源模块、蓝牙通信模块、速度采集模块、动感LED模块、磁阻控制模块、测温模块以及报警模块相连接。
MCU微控单元接收来自蓝牙通信模块的系统控制信息，接收速度采集模块的速度脉冲信号并进行速度值计算和功率拟合，MCU微控单元向蓝牙通信模块发送信息；MCU微控单元向动感LED灯模块、磁阻控制模块和报警模块发送控制信息；MCU微控单元实时接收测温模块的温度信号，计算出智能健身骑行台系统的实时温度，使用温度信号作为功率反馈调节的参数，拟合出精确度更高的功率值。
MCU微控单元捕获速度采集模块的速度脉冲，将捕获到的脉冲结合所用的时间通过相应的速度计算公式进行实时速度的计算，计算出速度值通过功率拟合算法更具不同的速度值拟合出相对应的功率值。
MCU微控单元捕获速度采集模块的脉冲信息，MCU微控单元通过内部定时器中断获取捕获到的相邻两个速度脉冲信号的时间，比如t＝0.05秒，使用的骑行台磁阻控制模块半径为r＝0.23米，π取3.14，则此时利用速度计算公式计算出的速度值为：
经过实验后测得的磁阻为平路时的功率拟合参数为： a＝1.29916706173180*0.00001，b＝-0.00322492103025074，c＝0.29628686996， d＝1.3025560405，e＝-0.6450141296，则经过功率拟合算法计算出的拟合功率为：
P0＝a*S4+b*S3+c*S2+d*S+e＝215.5423(瓦)
MCU微控模块接收测温模块温度传感器检测的温度值，比如温度值 T＝30℃，此时拟合功率对应的温度补偿系数g＝0.95，则根据功率补偿公式得到的最终功率为：
P1＝g0*P0＝0.95*215.5423＝204.7652(瓦)
则通过速度计算公式、功率拟合计算公式以及功率补偿计算公式计算出的速度值28.888(米/秒)、补偿后的功率值204.7652(瓦)即为系统通过蓝牙通讯模块无线发送出去的最终速度值和功率值。
MCU微控单元将计算出的速度值进行速度值区间的划分，当速度值在某个预设值区间内的时候，将对应一个特定的动感LED灯模块的运行周期值，从而达到不同的速度，动感LED灯模块有不同的运行周期，给用户不一样的视觉冲击，增加骑行的乐趣。
MCU微控单元通过测温模块检测出骑行台的实时温度信息，使用该实时温度信息作为功率拟合的反馈信号，通过不同区间的温度值对应不同的功率补偿系数对功率值进行实时补偿，从而克服智能健身骑行台使用过程中因为电磁感应现象、涡流效应以及骑行过程中由于骑行台和自行车车轮摩擦生热，而使骑行台由于骑行时间的加长和速度过快产生的热量不能快速散出造成骑行台温度升高使骑行台出现掉功率的现象。同时，MCU微控单元对测温模块测得的实时温度值进行判断，判断其是否超过了系统设置的最高温度值(比如系统设置了最高温度是100摄氏度)，如果超过了设置的最高温度值(100摄氏度)时，系统的报警模块将会被触发，报警模块通过蜂鸣器进行报警，提醒用户需要休息片刻再进行骑行，从而避免骑行台因为温度过高而造成损坏。
MCU微控单元通过蓝牙无线连接接收来自客户端骑行软件的坡度阻力控制信号，MCU微控单元对接收到的坡度阻力信号进行解码后进行数据提取，再将提取到的数据进行坡度值匹配，进而将匹配的坡度值作为磁阻控制模块的 PWM控制信号，从而达到系统自动调节智能健身骑行台的磁阻大小，模拟真实骑行道路的上下坡，如接收的坡度信号数据如下：
| 0xaa | 0xbb | 0xcc | 0xdd | 0x01 | 0x00 | 0xff | 0xff |
其中MCU微控单元接收到的8个字节后，先对8个字节数据进行解码，解码的依据为信息的帧头4个字节(0xaa,0xbb,0xcc,0xdd)与帧尾2个字节(0xff,0xff)。若帧头4个字节分别为0xaa,0xbb,0xcc,0xdd，帧尾2个字分别为 0xff,0xff，则表示接收到的信息为坡度阻力信息，在对8字节中的第5位和第6 位进行提取，使用第5位字节信息为坡度阻力信息的低位，第6位字节信息为坡度阻力信息的高位，进行组合，得到骑行台的此刻的坡度值，将此坡度值进行匹配，最后将匹配后的坡度值作为磁阻控制模块的PWM控制信号，进而通过磁阻控制模块对系统磁阻大小进行自动调节。
并且，MCU微控单元同时进行计算出的实时速度和经过温度负反馈的进行补偿后的拟合功率值通过蓝牙模块发送出去，使客户端骑行软件接收骑行台的骑行数据。
蓝牙通信模块：
蓝牙通信模块连接MCU微控单元，同时蓝牙通信模块通过蓝牙的无线连接功能与外界蓝牙设备进行无线连接；蓝牙通信模块通过连接指令实现与外部蓝牙设备的无线连接，并接收来自外部蓝牙设备的控制信息，将接收到的外部蓝牙的控制信息发送至MCU微控单元；蓝牙通信模块接收经过MCU微控单元处理后的数据，并将经过MCU微控单元处理后的数据通过蓝牙无线透传将数据传输给外部蓝牙设备，从而使客户端骑行软件接收骑行台的骑行数据。
速度采集模块：
速度采集模块使用霍尔元件作为速度采集模块的速度采集传感器，速度采集模块连接MCU微控单元，速度采集模块将采集到的速度脉冲发送至MCU微控单元。
动感LED灯模块：
动感LED灯模块连接MCU微控单元，动感LED灯模块接受来自MCU微控单元的控制信息，通过MCU微控单元采集到的速度值大小来调节动感LED 灯模块的周期值，动感LED灯模块根据MCU微控单元发送来的控制周期，进行动感LED灯交替闪烁周期的调节。
磁阻控制模块：
磁阻控制模块与电源模块、MCU微控单元以及外界线圈相连接；磁阻控制模块的电磁感应效应电压为经过电源模块中的电源选择开关选择的系统输入电压，，当给其通电后，其连接的外界线圈由于电磁感应现象的缘故，使其充当骑行台中的电磁铁；磁阻控制模块的控制电压使用的是经过电源模块中的压电路降压后的电压；磁阻控制模块接收来自MCU微控单元的PWM控制信息，实现磁阻大小的调节。
测温模块：
测温模块与电源模块、MCU微控单元相连接；电源模块为测温模块提供正常工作的电压；测温模块实时检测智能骑行台骑行过程中的温度信号，将检测到的温度信号传输至MCU微控单元。
报警模块：
报警模块可以使用蜂鸣器进行报警，报警模块连接MCU微控单元和电源模块中的降压电路，接收系统运行过程中来自MCU微控单元计算出的实时温度值，判断系统运行中的实时温度是否在正常温度范围内，若温度超过正常温度范围值，则报警模块触发报警信号进行报警。
以上是整个系统的控制情况，由于小功率智能健身骑行台控制系统的MCU 微控单元实现对骑行台控制系统在运行过程中产生的各种数据进行实时解码、加密和提取，以及利用提取的信息对系统进行实时控制。测温模块可以实时的检测智能骑行台骑行过程中的实时温度值，实时温度值一方面作为经过功率拟合算法拟合出的功率的反馈信号，以此为实时功率值提供相应的补偿实数，使功率值得到实时的补偿，进而避免骑行过程中因为温度升高而造成的掉功率现象的发生，进一步提高功率数据的精确性；另一方面作为报警模块的触发信号，当温度值过高将会触发报警模块进行，提醒用户暂停骑行运动，从而保护智能健身骑行台受到不必要的损伤。系统中电源模块、MCU微控单元、蓝牙通信模块、速度采集模块、动感LED灯模块、磁阻控制模块、测温模块和报警模块，这8个模块相互合作，共同组成了小功率智能健身骑行台控制系统。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (3)
1.一种小功率智能健身骑行台控制系统，其特征在于：通过MCU微控单元、蓝牙无线通信技术、电磁感应效应以及测温模块，提高小功率智能健身骑行台功率拟合的精确度以及骑行台与PC/手机客户端进行无线通讯；具体包括：
电源模块：电源模块与MCU微控单元、蓝牙通信模块、速度采集模块、动感LED灯模块、磁阻控制模块、测温模块以及报警模块相连接；电源模块的输入电压为系统中的磁阻控制模块提供电磁感应效应的电压；电源模块通过降压后为系统中的MCU微控单元、蓝牙通信模块、速度采集模块、动感LED灯模块、测温模块、报警模块提供驱动电压，并为磁阻控制模块提供PWM控制电压；
MCU微控单元：MCU微控单元与电源模块、蓝牙通信模块、速度采集模块、动感LED模块、磁阻控制模块、测温模块以及报警模块相连接；MCU微控单元接收来自蓝牙通信模块的系统控制信息，接收速度采集模块的速度脉冲信号并进行速度值计算和功率拟合，MCU微控单元向蓝牙通信模块发送信息；MCU微控单元向动感LED灯模块、磁阻控制模块和报警模块发送控制信息；MCU微控单元实时接收测温模块的温度信号，计算出智能健身骑行台系统的实时温度，以温度信号作为功率反馈调节的参数，拟合出精确度更高的功率值；
蓝牙通信模块：蓝牙通信模块连接MCU微控单元，同时蓝牙通信模块通过蓝牙的无线连接功能与外界蓝牙设备进行无线连接；蓝牙通信模块可以与外界蓝牙设备实现无线连接，并接收来自外部蓝牙设备的控制信息，将接收到的外部蓝牙的控制信息发送至MCU微控单元；蓝牙通信模块接收经过MCU微控单元处理后的数据，并将经过MCU微控单元处理后的数据通过蓝牙无线透传将数据传输给外部蓝牙设备；
速度采集模块：速度采集模块连接MCU微控单元，速度采集模块通过速度传感器采集速度脉冲信号，将采集到的速度脉冲信号发送至MCU微控单元；
所述的速度采集模块将采集到的速度脉冲发送至MCU微控单元，由MCU微控单元接收脉冲信号，并通过速度计算公式计算出实时速度值；将计算出的速度值进行拟合从而获得拟合后的骑行台骑行时的功率值，此时引入测温模块通过温度传感器测得的温度值，以温度值作为功率值得反馈信号，对功率值进行实时补偿；其中进行功率拟合时的功率数据是通过多次试验利用速度传感器和功率传感器进行测试获得，具体方式如下：
4.1)MCU微控单元计算的速度值为S，圆周率π，骑行台磁阻控制模块的半径r，MCU微控单元每次捕获来自速度采集模块相邻的两次脉冲所需要的时间值t，该时间值t是由MCU微控单元内部定时器中断给出，功率拟合值为P0，功率拟合公式的拟合参数为a、b、c、d、e，其中a、b、c、d、e为通过速度传感器和功率传感器测试多组速度值和功率值之后，再使用matlab软件对速度值和功率值进行线性拟合，得到的拟合方程中的各项系数；
测温模块通过温度传感器测得的实时温度值T，实时温度值T为功率拟合值提供反馈信号，从而使拟合功率值根据不同的温度区间进行补偿；温度补偿系数为g，通过反复实验后，当温度小于0℃时温度补偿系数g＝g0，温度大于等于0℃小于20℃时温度补偿系数为g＝g1，温度大于等于20℃小于40℃时温度补偿系数为g＝g2，温度大于等于40℃小于60℃时温度补偿系数为g＝g3，温度大于等于60℃小于80℃时温度补偿系数为g＝g4，温度大于等于80℃小于100℃时温度补偿系数为g＝g5，补偿后的功率值为P1；
4.2)MCU微控单元捕获到相邻两次速度脉冲后，通过以下公式计算出骑行台实时骑行的速度：
4.3)MCU微控单元通过速度计算公式(1-1)计算出骑行台实时骑行速度值S，并通过速度传感器和功率传感器测试多组速度值和功率值之后，再使用matlab软件对速度值和功率值进行线性拟合，得到的拟合方程如下所示，其中的各项系数a、b、c、d、e为matlab软件经过对速度和功率值进行线性拟合后获得，从而得到骑行的功率拟合值P0，其功率拟合后的计算公式如下：
P0＝a*S4+b*S3+c*S2+d*S+e (1-2)
4.4)MCU微控单元接收测温模块通过温度传感器检测的骑行台实时温度值T，通过实时温度值T在不同温度区间中对应不同的温度补偿系数g，从而通过功率补偿公式得到补偿后的功率值P1，功率补偿公式如下：
P1＝g0*P0 (1-3)
通过速度计算公式(1-1)计算出的实时速度，通过系统蓝牙通信模块进行无线传输；结合功率拟合公式(1-2)和功率补偿公式(1-3)计算出补偿后的功率值P1通过系统蓝牙通信模块进行无线传输；
动感LED灯模块：动感LED灯模块连接MCU微控单元，动感LED灯模块接受来自MCU微控单元的控制信息，通过MCU微控单元采集到的速度值大小来调节动感LED灯模块的周期值，动感LED灯模块根据MCU微控单元发送来的控制周期，进行动感LED灯交替闪烁周期的调节；
磁阻控制模块：磁阻控制模块与电源模块、MCU微控单元以及小功率骑行台的线圈相连接；磁阻控制模块的电磁感应效应电压为经过电源模块的输入电压，磁阻控制模块的控制电压为经过电源模块的降压电路降压后的电压；磁阻控制模块接收来自MCU微控单元的控制信息，实现磁阻大小的调节；
测温模块：测温模块与电源模块、MCU微控单元相连接；电源模块为测温模块提供正常工作的电压；测温模块内部由温度传感器组成，通过温度传感器实时检测智能骑行台骑行过程中的温度值，将检测到的温度值发送至MCU微控单元；
报警模块：报警模块连接MCU微控单元和电源模块中的降压电路，MCU微控单元发送控制信号至报警模块，报警模块将通过报警模块中的蜂鸣器进行报警。
2.根据权利要求1所述的一种小功率智能健身骑行台控制系统，其特征在于：所述的小功率智能健身骑行台控制系统通过蓝牙无线连接实现与PC/安卓或IOS端进行无线数据通信，由蓝牙通信模块将骑行台数据进行实时传输；并通过蓝牙通信模块接收来自PC/安卓或IOS端的控制信息，从而将控制信息传输给MCU微控单元进行数据解码和提取，提取出的数据作为PWM控制信号发送至磁阻控制模块，通过磁阻控制模块实现对真实骑行路况的坡度模拟，既可以模拟上坡也可以模拟平路和下坡。
3.根据权利要求1所述的一种小功率智能健身骑行台控制系统，其特征在于：所述的报警模块，当系统在骑行过程中由于测温模块检测出骑行过程中骑行台温度高于预设的温度值时，报警模块将触发蜂鸣器报警装置进行报警。
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