CN109990944A - 曲柄功率计测试基准控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种曲柄功率计测试基准控制系统，包括:主机架，包括竖杆，竖杆上安装有齿板，主机架顶安装链条曲柄挂载系统；砝码组，包括多个相互堆叠的砝码；升降台，所述砝码组置于升降台上；电控单元，包括MCU控制器，与之相连的三相固态继电器，还包括U型对射传感器，安装在所述托板上，用以和齿板配合，感应每个/组砝码的上升下降距离。本发明第一次在行业中提出全自动的设计理念，通过电机驱动升降台上升、下降，配合齿板及U型对射传感器，实现精确托起、卸载不同重量的砝码，从而实现对曲柄施加不同重量而使曲柄发生形变，真实地模拟了户外骑行时双脚对曲柄的踩踏。不再依赖于人工搬动来增减砝码，提高了效率。

Description

曲柄功率计测试基准控制系统

技术领域

本发明属于机电控制领域，具体涉及一种曲柄功率计测试基准控制系统。

背景技术

判定自行车优劣的主要指标之一就是轻快度，亦即骑自行车时所需功率的大小，现在主要通过曲柄功率计来测量骑行功率。目前市面上大多数曲柄功率计都是采用悬挂定额重物的方式标定功率计测量基准。具体是通过曲柄挂载系统固定曲柄，对曲柄端通过增减砝码施加力，来模拟人在骑行时产生力，根据曲柄上模拟应变片的受力变化，进而获得模拟人在骑行时产生的功率，以此验证功率计的准确度。

上述系统存在如下缺陷：

现有都是通过人工搬砝码的方式来模拟受力，其过程如下：曲柄端悬挂一托盘，人工搬动砝码到托盘上，一次模拟就是200kg，每个砝码的重量在10kg，人工搬动砝码缺陷为：A、由于需要反复搬动，且砝码重量大，效率低，且操作者很容易受伤，实践过程中，经常发生操作者扭伤的情况；B、人工放置砝码到托盘上，操作精确度低，很容易放偏，从而影响模拟施力的精度。

发明内容

为解决现有曲柄功率计测试基准系统大都是通过人工搬砝码的方式来模拟受力，进而存在效率低及操作者容易受伤及操作精度低的问题，本发明提出一种全自动的曲柄功率计测试基准控制系统。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

一种曲柄功率计测试基准控制系统，包括:主机架，包括竖杆，竖杆上安装有齿板，主机架顶安装链条曲柄挂载系统；砝码组，包括多个相互堆叠的砝码；升降台，所述砝码组置于升降台上，通过电机驱动升降台的升降实现对砝码组施加或撤销向上的支撑力；电控单元，包括MCU控制器，MCU控制器的第一输出端连接第一三相固态继电器的控制端，第一三相固态继电器的输出端连接电机，输入端依次通过熔断器与接触器连接三相交流电源；MCU控制器的第二输出端连接第二三相固态继电器的控制端，第二三相固态继电器的输出端连接所述电机，输入端依次通过所述熔断器与所述接触器连接所述三相交流电源；还包括U型对射传感器，安装在所述托板上，用以和齿板配合，感应每个/组砝码的上升下降距离。

进一步地，所述电控单元还包括：两个激光传感器，上下安装在竖杆上，用以感应托板最大上升高度及最低下降高度。

进一步地，所述齿板包括间隔设置的若干梳齿。

进一步地，所述电机为三相异步电机。

进一步地，还包括与所述MCU控制器电连接的向上开关、向下开关及复位开关。

进一步地，所述MCU控制器的第一、二输出端输出12V直流电源。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明曲柄功率计测试基准控制系统，整个设备结构设计合理、紧凑，第一次在行业中提出全自动的设计理念，通过电机驱动升降台上升、下降，配合齿板及U型对射传感器，实现精确托起、卸载不同重量的砝码，从而实现对曲柄施加不同重量而使曲柄发生形变，真实地模拟了户外骑行时双脚对曲柄的踩踏。不再依赖于人工搬动来增减砝码，提高了效率，同时由于砝码组是提前对接整齐放置在升降台上，这样各个砝码受力中心在同一直线上，加载、卸载时不会出现偏置现象，从而提高操作精度。

附图说明

图1为本发明实施例曲柄功率计测试基准控制系统主视图；

图2为本发明实施例曲柄功率计测试基准控制系统立体图；

图3为本发明实施例砝码组结构示意图；

图4为图3所示砝码组A-A向剖视图；

图5为本发明实施例链条拉紧台立体图一；

图6为本发明实施例链条拉紧台立体图二；

图7为本发明实施例曲柄功率计测试基准控制系统原理框图；

以上各图中：

1、主机架；101、竖杆；

2、升降台；201、托板；202、竖向滑杆；203、螺杆；204托盘；

3、电机；

4、砝码组；41、砝码本体；411、凹台部；412、活动腔；413、凸台部； 414、吊挂结构；4141、倒L型件；42、T型件；43、螺钉；

5、电控单元；

6、悬杆；601、圆台件；

7、曲柄；

8、曲柄水平固定工装；801、工装本体；802、压块；803、水平孔；

9、链条拉紧台；91、支撑座；92、滑动座；921、固定块；922、滑块；923、挡块；924、锁紧装置；925、旋转手柄；93、丝杠；94、竖件；95、滑块导向杆；

10、链条、11、U型对射传感器；12、齿板；121、梳齿；13、水平定位轴； 14、激光传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细地说明。

实施例一、参考图1及图2，本实施例曲柄功率计测试基准控制系统包括：主机架1、升降台2、电机3、砝码组4、悬杆6、链条曲柄挂载系统、电控单元 5。

主机架1包括由横杆及六根竖杆101构成的整机架，六根竖杆101将架内空间分层两部分，左侧为砝码组4升降部分，右侧为电控部分，包括用以驱动电机的电控单元5。主机架1上安装链条曲柄挂载系统，竖杆101上安装齿板 12。

升降台2用以支撑砝码组4，包括托板201，竖向滑杆202，托板201套装在竖向滑杆202上，托板201底端为顶板204，顶板204与驱动螺杆203相连，电机3旋转输出动力转化为螺杆203带动顶板204进一步带动托板201在竖向滑杆202的导向作用下上升或下降的驱动力。为了增加稳固性，竖向滑杆202 为四根，套装在托板201的四角处，如此可确保砝码组4上升、下降的平稳性。

参考图3及图4，砝码组4包括多个相互堆叠的砝码，最上端砝码套挂在悬杆6底端；砝码之间通过悬挂结构414相互套挂，当砝码底部不受向上的支撑力时，该砝码自由悬挂在上一个砝码下方。

参考图7，电控单元，包括MCU控制器，MCU控制器的第一输出端连接第一三相固态继电器的控制端，第一三相固态继电器的输出端连接电机，输入端依次通过熔断器与接触器连接三相交流电源，第一三相固态继电器用以控制电机的正转；MCU控制器的第二输出端连接第二三相固态继电器的控制端，第二三相固态继电器的输出端连接电机，输入端依次通过所述熔断器与所述接触器连接所述三相交流电源，第二三相固态继电器用以控制电机的反转；还包括U型对射传感器11，安装在托板201上，用以和齿板配合，感应每个/组砝码的上升下降距离。本实施例齿板12包括间隔设置的若干梳齿12，当砝码自由堆叠在一起时，以及砝码自由悬挂在上一个砝码下方时，两个时刻相邻砝码的距离即两个梳齿121之间的距离，齿板12垂直置放于U型对射传感器中11，U型对射传感器11中上下移动，将感应到的梳齿信号传送给MCU控制器；MCU控制器进一步换算出加载的砝码个数及重量，依次实现按需自动加载、卸载砝码。

为了有效控制托板上升下降的最大距离，电控单元还包括：两个激光传感器，上、下安装在竖杆上，用以感应托板最大上升高度及最低下降高度，MCU控制器根据两个光电开关的输入信号控制电机的停止。考虑到降低成本，实施例电机选用三相异步电机。另外，为了方便控制，还包括与所述MCU控制器电连接的向上开关、向下开关及复位开关。

具体控制过程如下：当收到向上、向下的开关信号，MUC控制电机通过输出端输出12V直流电源控制第一三相固态继电器或第二三相固态继电器中线圈得电，从而控制三相异步电机正转或反转，通过U型对射传感器监测砝码重量，电机自动停止，激光传感器的作用是设备走到最顶端或者最低端后，控制电机停止不再同方向转动，保证设备的安全。本实施例还设有复位开关，按动复位开关，托板运行至最顶端，整个悬杆处于不受力的状态。

为了在设备运行异常时，主动切断电源，接触器上连有用以控制线圈得电与失电的急停开关以及供电状态指示灯。

测试时，先将链条8首尾两端固定在链条曲柄挂载系统，调整水平后，将脚踏轴安装到曲柄上，用悬杆6将脚踏轴与砝码组4相连，通过电机3带动升降台2上升/下降来实现不同砝码重量的自动挂载。

实施例二，本实施例提出一种砝码组4，参考图3及图4，包括砝码本体41 及悬挂结构414，砝码本体41底部具有凹台部411；顶部或设置有与所述凹台部411配合的凸台部413，或设置为吊挂结构414；中部具有与所述凹台部411 贯通的活动腔412；悬挂结构414包括止挡部及固定部，止挡部可在所述活动腔中上下移动，固定部固定在另一个砝码的凸台部上。

砝码组4中的砝码在放置时是相互堆叠，最上面砝码需要挂置在悬杆6底端，所以最上端砝码设置为吊挂结构414，吊挂结构414的设计要与悬杆底端配合，可以在悬杆6底端设置挂钩，在砝码顶部设置配套套环，本实施例为了方便快速悬挂，在悬杆6底端设置一圆台件601，在砝码组4最上端砝码上对称设有两个倒L型件4141。

砝码组4下端的砝码依次通过悬挂结构相互套挂，满足支撑力卸载时自动套挂，本实施例通过最简单悬挂结构实现套管，包括一T型件42及一螺钉43， T型件42具有中孔的螺钉孔，安装时，T型件42上端位于活动腔412中，下端伸出凹台部411装配于下一个砝码的凸台部413上，螺钉43穿过螺钉孔，拧在砝码的凸台部413上。上下砝码凹凸配合，起到了定位的作用，确保叠放时，各个砝码的重力位于同一直线。

当砝码组的重力完全作用在托板201上时，由于凹凸结构的配合，各砝码之间的间隙几乎为零，当最下端砝码不受托板支撑力时，下端砝码的凸台部皆脱离上端砝码的凹台部。

本实施例砝码组实现了外力卸载时的自动悬挂，进而实现了自动加载、卸载不同的力，结构设计简单，可应用于实施例一及其他需要加载力的系统。

实施例三，参考图5及图6，本实施例提出一种链条曲柄挂载系统，包括曲柄水平固定工装8及链条拉紧台9，曲柄水平固定工装8包括工装本体801、压块802及水平孔803，曲柄7通过压块802活动安装在工装本体801上，调好水平后一端通过悬杆6悬挂砝码，另一端通过插入水平孔的水平定位轴12固定。链条拉紧台9包括：支撑座91及其上方的滑动座92，滑动座92从左到右依次包括固定块921、滑块922、挡块923、锁紧装置924及旋转手柄925，丝杠93 一端固定在固定块921上，穿过滑块922及挡块923后连接旋转手柄925，滑块 922上设有竖件94，使用时，链条10首端固定在竖件94上，尾端固定在支撑座91上，旋转手柄925转动，带动滑块922拉紧链条10后通过锁紧装置924 锁紧丝杠93。为了增强滑块922运动过程中的平稳性，还包括滑块导向杆95，分别位于丝杠93的两侧，一端固定在固定块921上，穿过滑块922后固定在挡块923上。

测试时，将链条10首尾两端固定在链条拉紧台9，用螺母锁紧，放置转动；左/右曲柄调整水平后，通过旋转手柄925对链条10进一步拉紧固定，此种调节方式，简便快捷，可应用于实施例一或实施例二及其他需要调整拉紧力的系统。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种曲柄功率计测试基准控制系统，其特征在于包括:

主机架，包括竖杆，竖杆上安装有齿板，主机架顶安装链条曲柄挂载系统；

砝码组，包括多个相互堆叠的砝码；

升降台，所述砝码组置于升降台上，通过电机驱动升降台的升降实现对砝码组施加或撤销向上的支撑力；

电控单元，包括MCU控制器，MCU控制器的第一输出端连接第一三相固态继电器的控制端，第一三相固态继电器的输出端连接电机，输入端依次通过熔断器与接触器连接三相交流电源；MCU控制器的第二输出端连接第二三相固态继电器的控制端，第二三相固态继电器的输出端连接所述电机，输入端依次通过所述熔断器与所述接触器连接所述三相交流电源；还包括U型对射传感器，安装在所述托板上，用以和齿板配合，感应每个/组砝码的上升下降距离。

2.根据权利要求1所述的曲柄功率计测试控制基准系统，其特征在于:所述电控部分还包括：两个激光传感器，上下安装在竖杆上，用以感应托板最大上升高度及最低下降高度。

3.根据权利要求1所述的曲柄功率计测试控制基准系统，其特征在于:所述齿板包括间隔设置的若干梳齿。

4.根据权利要求1所述的曲柄功率计测试基准控制系统，其特征在于:所述电机为三相异步电机。

5.根据权利要求1所述的曲柄功率计测试基准控制系统，其特征在于:还包括与所述MCU控制器电连接的向上开关、向下开关及复位开关。

6.根据权利要求1所述的曲柄功率计测试基准控制系统，其特征在于:所述MCU控制器的第一、二输出端输出12V直流电源。