CN109774837B - 一种基于共享单车的智能自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于共享单车的智能自行车,包括发电装置，以及与发电装置连接的蓄电池；所述的蓄电池连接有控制器，所述的控制器连接有安装在车撑上的锁车提示触发装置和测距装置；所述的测距装置包括安装在车轮上的过零比较器A和感应装置A。本发明中锁车提示触发装置的设计，在骑行者停车时发出锁车提醒，提醒骑行者及时关闭车锁,减少财产损失。测距装置的设计，可以让用户看到车速及骑行的里程数，还能够作为共享单车平台的技术人员维修的标准。

Description

一种基于共享单车的智能自行车

技术领域

本发明涉及智能自行车的技术领域，具体涉及一种基于共享单车的智能自行车。

背景技术

随着人们环保意识的增强，自行车越来越受到人们的欢迎。从而共享单车也随之兴起，越来越多的人开始使用共享单车，但是，会有人由于粗心大意，经常会有使用者忘记关闭车锁，完成还车的步骤；造成自行车的丢失以及财务损失。另外，现有的共享单车还没有安装测距装置，而传统的行程测试系统采用直接式速度行程检测方式，这不仅不准确，若是将其安装在单车上，需要增加额外的装置，这增加了车身重量。

再者，共享单车上的电子锁、语音播报装置以及无线连接装置等电子设备要供电，现有的均是通过使用电池，其投入的人力和物力都较大，增加了成本支出。目前常见的一种基于共享单车的智能自行车系统是在车体上安装发电花鼓，结构复杂之外还会增加摩擦与车体重量，存在诸多不便。

此外，随着人们出行的增多，如果要在不熟悉的地方骑行稍长一段距离就需要借助导航工具了。而现有的单车上虽然有较强的定位系统，却没有任何的导航系统。这给骑行者带来了不少麻烦，比如要停下来打开手机看地图，行进过程中还要掌控单车并随时注意路况安全，很容易产生危险。

发明内容

针对上述的技术问题，本技术方案提供了一种基于共享单车的智能自行车 ,能有效的解决上述问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于共享单车的智能自行车,包括发电装置，以及与发电装置连接的蓄电池；所述的蓄电池连接有控制器，所述的控制器连接有安装在车撑上的锁车提示触发装置和测距装置；所述的测距装置包括安装在车轮上的过零比较器A和感应装置A。

进一步的，述的锁车提示触发装置包括过零比较器B和感应装置B。

进一步的，所述的感应装置B包括安装在车撑内部的环形线圈，环形线圈的底部嵌入有凸出的滑块；所述滑块的底部内嵌有永磁铁，滑块的上端与弹簧连接；所述弹簧顶端与过零比较器B的输入端相连。

进一步的，所述的永磁体为条状形柱体，其纵向的两端分别设置N极和S极。

进一步的，所述的车撑被撑起，车撑底部接触地面后，车撑受到车身整体的压力，弹簧发生形变，滑块动作，完成切割磁感线，产生感应电动势Ui；设置过零比较器B的阈值电压Ur＝0，当Ui>0时，输出高电平。

进一步的，所述的感应装置A包括安装在车轮上的永磁铁和安装在车轮挡水板上与永磁铁相互对应的电磁感应线圈；所述的电磁感应线圈与过零比较器A连接，过零比较器A的输出端与控制器连接，设置过零比较器A的阈值电压Ur＝0。

进一步的，所述的车轮(2)旋转时，永磁铁对应电磁感应线圈旋转切割磁感线，回路中磁通量发生变化，产生感应电动势U1，当U1>0时，过零比较器A就输出一个脉冲信号，便触发一次控制器计数。

进一步的，所述的控制器通过串口连接有安装在车把中部的LED触摸屏，所述的LED触摸屏内置有与卫星连接的无线通信模块。

进一步的，所述的发电装置包括多组安装在车轮上和车轮挡水板上相互对应的永磁铁和电磁感应线圈；所述的电磁感应线圈的输出端与蓄电池连接。

进一步的，所述的永磁铁设置在轮毂的内侧、或固定在轮毂辐条上，所述的电磁感应线圈设置在在车轮挡水板内侧、和永磁铁相对应可以重叠的位置。

进一步的，所述的电磁感应线圈设置在轮毂内侧、或固定在轮毂辐条上，所述的永磁铁设置在在车轮挡水板内侧、和电磁感应线圈相对应可以重叠的位置。

进一步的，所述的电磁感应线圈的输出端与蓄电池之间设置有整流滤波器。

有益效果

本发明提出的一种基于共享单车的智能自行车 ,与现有技术相比较，其具有以下 有益效果：

(1)在车撑处设置过零比较器和感应装置，当车撑放下时，车撑接触地面后，车撑受到车身整体的压力，弹簧发生形变，滑块动作，完成切割磁感线，产生感应电动势Ui。设置过零比较器B的阈值电压Ur＝0，当Ui>0时，输出高电平。单片机接收到高电平，触发单车的语音提示装置，发出锁车提醒，提醒骑行者及时关闭车锁，减少财产损失。

(2)过零比较器A和感应装置A的设计，过零比较器A的输出端接入控制器；设置过零比较器A的阈值电压Ur＝0，当车辆行驶切割磁感线时，产生感应电动势U1，当U1>0时，触发一次控制器计数，控制器根据记录圈数计算车辆行驶里程数，根据每次计数的里程数和周期计算出车辆速度，并通过与控制器连接显示装置将行驶的里程和车速显示出来。

(3)单车的测距装置也可以让用户看到车速及骑行的里程数，还能够作为共享单车平台的技术人员维修的标准。

(4)将发电装置的电磁感应线圈和永磁铁直接安装在车轮和挡水板上，外形轻便牢靠；而且充分利用了车体本身的结构，安装便捷。骑行时，车轮带动磁场转动，线圈切割磁场线，实现自发电。另外，将电磁感应线圈和永磁铁设置在挡水板内部，也在一定程度上保护电磁感应线圈不受外界环境的干扰。

(5)增加了通过串口与控制器连接的LED触摸屏，LED触摸屏和无线通信模块的相互配合使用，通过单车原有的定位系统，可以在LED触摸屏上给骑行者显示自行车的位置和周边地图。或者，也可以在控制器内植入导航APP，通过导航APP给骑行者规划路线进行导航。可以减少骑行者的顾虑，让骑行者更多地留意路况。增加了安全性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明中车撑底部的结构示意图。

图3是本发明中感应装置B的结构连接示意图。

图4是本发明中发电线圈的电路连接示意图。

图5是本发明中控制器的电路连接示意图。

图6是本发明中实施例2的车轮的具体结构图。

图7是本发明中实施例2的车轮中心轴的侧视剖面图。

附图中的标志：1-挡水板、2-车轮、21-空心槽、22-旋转轴、23-中心轴、24-钢珠槽、25-导电圆盘、26-导线、3-电磁感应线圈、4-圆形永磁铁、5-轮毂辐条、6-触摸屏外壳、7-触摸屏、8-控制器、9-车把、10-电子锁、11-车撑、12-环形线圈、13-弹簧、14-过零比较器B、15-滑块、16-圆柱形永磁铁。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围。

实施例1：

一种基于共享单车的智能自行车,包括发电装置，以及与发电装置连接的蓄电池； 蓄电池连接有控制器8，控制器8连接有安装在车撑11上的锁车提示触发装置和测距装置。

其中，发电装置包括多组安装在车轮2上和车轮挡水板1上相互对应的圆形永磁铁4和电磁感应线圈3；圆形永磁铁4安装在轮毂的内侧，或固定在轮毂辐条5上。电磁感应线圈3设置在在车轮挡水板1内侧、和圆形永磁铁4相对应可以重叠的位置。

圆形永磁铁4和圆形电磁感应线圈3的数量和大小可以根据车轮的大小和需求进行调整，(在本实施例中 ,圆形永磁铁4采用6个或8个，灯具的固定在轮毂辐条5上)。前后车轮2挡水板1的外层为塑料壳体，车轮挡水板1设计为扇形，扇形的车轮挡水板1的内侧壁上等距安装有3个电磁感应线圈3，电磁感应线圈3固定在车轮挡水板1上与圆形永磁铁4可以重叠的位置处；电磁感应线圈3的输出端相互并联。

圆形薄片电磁感应线圈3与整流滤波器连接，整流滤波器内包含有整流、滤波、稳压、放大电路，电磁感应线圈3的输出端贯穿挡水板后通过导线与蓄电池连接，前、后轮上的电磁感应线圈3以相同方式接入蓄电池。

随着车轮2转动时，圆形永磁铁4对应电磁感应线圈3旋转，回路中磁通量发生变化，产生了感应电动势，从而产生电流，实现供电以及电池的充电。

其中，测距装置包括安装在车轮2上的过零比较器A和感应装置A。感应装置A包括安装在车轮2上的永磁铁和安装在车轮挡水板1上与永磁铁相互对应的电磁感应线圈3；所述的电磁感应线圈3的输出端与过零比较器A连接，过零比较器A的输出端与控制器8连接。设置过零比较器A的阈值电压Ur＝0，当车辆行驶切割磁感线时，产生感应电动势U1，当U1>0时，触发控制器计数，控制器根据记录的计数计算车辆行驶里程数，再根据计数的里程数和周期计算出车辆速度。

在骑行过程中，圆形永磁铁4对应电磁感应线圈3旋转，回路中磁通量发生变化，产生了感应电动势，从而产生了电流。将过零比较器A的输出端经过运算放大器及稳压电容后接入控制器8中单片机的P3.5端口，单片机的T1选用计数功能，车轮每转1/n周，过零比较器A就输出一个脉冲信号，T1计数加一。设控制器的计数为N，车轮上永磁铁的个数为n，则：

S＝2*π*R*N/n (1)

其中，公式(1)中，R为车轮的半径，则通过公式(1)能得到行车里程S的值。

在通过(1)的公式计算出行车里程S后，再结合单片机时钟计时得到时间T，可以通 过计算得到在这段行车里程中平均速度V的值：

V＝S/T (2)

显示屏可以在查询模式下实时显示里程和车速信息，同时里程和车速信息可以上传平台。

其中，车把9中部设置LED触摸屏模块，触摸屏模块为方形或其他合适形状，放置在车把9中部，LED触摸屏模块的外侧为塑料壳体，内置无线通信模块和蓄电池；LED触摸屏模块和无线通信模块通过导线与蓄电池连接。控制器8中下载有导航APP，控制器8通过I/O串口与安装在车把9中部的LED触摸屏7连接，LED触摸屏7上显示有导航和查询两种界面模式，两种界面模式分别通过S1、S2两个按键接到单片机P2 .1和P2 .0端口。骑行者可以根据需求 进行选择。同时，LED触摸屏设置有电源开关，骑行者根据需求选择是否使用。当骑行者需要 使用导航模式时，打开电源开关。在使用导航模式时，骑行中，发电装置通过蓄电池给控制 器、LED触摸屏和无线传输模块供电；当骑行者选择不使用导航模式时，则不打开LED触摸屏 的电源开关，发电装置的发电量传输到蓄电池中，给蓄电池充电。当骑行者或管理者需要使 用查询功能时，点击查询界面，蓄电池处于放电状态，向LED触摸屏供电，可以查看蓄电池的 电量情况、车辆行驶里程数及速度。

其中，锁车提示触发装置包括过零比较器B和感应装置B。将车撑内部设置成中空状态，感应装置B包括安装在车撑中空槽内部的环形线圈，环形线圈的底部嵌入有凸出的滑块；所述滑块的底部内嵌有条状永磁铁，永磁体为圆柱形或其他形状，其纵向的两端分别设置N极和S极；滑块的上端与弹簧连接；所述弹簧顶端与过零比较器B的输入端相连。

当骑行者结束用车，撑起车撑时，车撑底部接触地面后，车撑受到车身整体的压力，使得弹簧收缩，弹簧发生形变后，滑块缩回，带动滑块内的条状永磁铁回至环形线圈的中心位置，完成切割磁感线，磁通由小变大，产生感应电动势Ui。设置过零比较器阈值电压Ur＝0，当Ui>0时，输出高电平。单片机接收到高电平，触发语音提示装置，提醒骑行者及时关闭车锁。

当语音提示装置被触发的同时，单片机的计时功能T0也同时被触发，若在设置的时间内未检测到关锁的动作，则由P3.0端和P3.1端发出信号，通讯模块动作，向指定号码发送短信提醒。若单片机的P3.2端检测到中断信号即检测到关锁动作，则T0停止计时，切断自行车除车锁外的用电设备，进入节电模式。

在本实施例中，控制器采用的是型号为STC80C52；过零比较器采用的是LM311，运算放大器采用的是CA3140，LED触摸屏采用的是5d5211 .03；存储芯片采用的是24C02；无线通信模块采用的是SIM800；语音芯片采用的是ISD1820。

实施例2：

在实施例1中描述的发电装置，也可将电磁感应线圈3和圆形永磁铁4相互交换，将电磁感应线圈3固定在轮毂上，圆形永磁铁4固定在车轮挡水板1上。但是将电磁感应线圈3固定在车轮时，需要克服电磁感应线圈3的输出导线的绕线问题，因此，需要在车轮上做一些改进，便于电磁感应线圈3的输出导线不会出现饶线问题。

电磁感应线圈3固定在轮毂的内侧、或轮毂辐条5上，将圆形永磁铁4固定在车轮挡水板1的内侧壁上、和圆形永磁铁4相对应可以重叠的位置。

当电磁感应线圈3固定在车轮2上时，轮毂辐条5为空心辐条(轮毂辐条为车轮轮毂与车轮中间的中心轴连接的支架)，轮毂辐条5的空心槽21与中间的旋转轴22上的引线孔位置相对应；旋转轴22与中心轴23上的钢珠槽24之间固定连接有导电圆盘25，导电圆盘25为金属导电材料制成的圆环，内嵌在旋转轴22的内侧与钢珠槽24面接触；中心轴23采用金属导电材料制成。

车轮2上等距固定安装有6-8个电磁感应线圈3，每个电磁感应线圈3固定在轮毂辐条上，电磁感应线圈3的输出端相互并联输出，其各自的输出端导线26分别通过空心辐条上的穿线孔设置在空心槽21内，并穿过空心槽21和旋转轴22的引线孔后与导电圆盘25连接，将电磁感应线圈3的电 引至导电圆盘25上，导电圆盘25通过与钢珠槽24的面接触以及钢珠槽24固定在中心轴23上，通过钢珠槽24将电 引至中心轴23上，中心轴23的两端再通过导线26将电引出与整流滤波电路连接。

实施例2的其他结构以及各结构之间的连接关系和位置关系均与实施例1的结构相同，此处不再多做阐述。

Claims (5)

1.一种基于共享单车的智能自行车 ,其特征在于：包括发电装置，以及与发电装置连接的蓄电池；所述的发电装置包括多组安装在车轮（2）上和车轮挡水板（1）上相互对应的圆形永磁铁（4）和电磁感应线圈（3）；圆形永磁铁（4）安装在轮毂的内侧，或固定在轮毂辐条（5）上；电磁感应线圈（3）设置在在车轮挡水板（1）内侧、和圆形永磁铁（4）相对应可以重叠的位置；

所述的蓄电池连接有控制器（8），所述的控制器（8）连接有安装在车撑（11）上的锁车提示触发装置和测距装置；

所述的测距装置包括安装在车轮（2）上的过零比较器A和感应装置A；所述的感应装置A包括安装在车轮（2）上的永磁铁（4）和安装在车轮挡水板（1）上与永磁铁（4）相互对应的电磁感应线圈（3）；所述的电磁感应线圈（3）与过零比较器A连接，过零比较器A的输出端与控制器（8）连接，设置过零比较器A的阈值电压Ur=0；

所述的锁车提示触发装置包括过零比较器B和感应装置B，感应装置B包括安装在车撑内部的环形线圈（12），环形线圈（12）的底部嵌入有凸出的滑块（15）；所述滑块（15）的底部内嵌有永磁体（16），滑块（15）的上端与弹簧（13）固定连接；所述弹簧（13）顶端与过零比较器B（14）的输入端相连；

所述的控制器（8）通过串口连接有安装在车把（9）中部的LED触摸屏（7），所述的LED触摸屏（7）内置有与卫星连接的无线通信模块；LED触摸屏模块和无线通信模块通过导线与蓄电池连接；控制器（8）中下载有导航APP，LED触摸屏（7）上显示有导航和查询两种界面模式，两种界面模式分别通过S1、S2两个按键接到单片机P2.1和P2.0端；在使用导航模式时，骑行中，发电装置通过蓄电池给控制器、LED触摸屏和无线传输模块供电；当骑行者选择不使用导航模式时，则不打开LED触摸屏的电源开关，发电装置的发电量传输到蓄电池中，给蓄电池充电；当骑行者或管理者需要使用查询功能时，点击查询界面，蓄电池处于放电状态，向LED触摸屏供电，可以查看蓄电池的电量情况、车辆行驶里程数及速度。

2.根据权利要求1所述的一种基于共享单车的智能自行车 ,其特征在于：所述的永磁体（16）为条状形柱体，其纵向的两端分别设置N极和S极。

3.根据权利要求2所述的一种基于共享单车的智能自行车 ,其特征在于：所述的车撑被撑起，车撑底部接触地面后，车撑受到车身整体的压力，弹簧发生形变，滑块动作，完成切割磁感线，产生感应电动势Ui；设置过零比较器B的阈值电压Ur=0，当Ui>0时，输出高电平。

4.根据权利要求1所述的一种基于共享单车的智能自行车 ,其特征在于：所述的车轮（2）旋转时，永磁铁对应电磁感应线圈旋转切割磁感线，回路中磁通量发生变化，产生感应电动势U1，当U1>0时，过零比较器A就输出一个脉冲信号；便触发一次控制器计数。

5. 根据权利要求1所述的一种基于共享单车的智能自行车 ,其特征在于：所述的电磁感应线圈（3）的输出端与蓄电池之间设置有整流滤波器。