CN110466665B - 设有电气/电子系统的自行车曲柄臂 - Google Patents

Abstract

设有电气/电子系统(900)的自行车曲柄臂，电气/电子系统包括电池电源单元(902)、具有待机模式和运行模式的处理器(906)，以及发出处理器(106)的唤醒信号的唤醒单元(1000)，其特征在于，唤醒单元(1000)完全由曲柄臂支撑或被支撑在曲柄臂中。

Description

设有电气/电子系统的自行车曲柄臂

技术领域

本发明主要涉及自行车领域，特别涉及一种自行车曲柄臂。

背景技术

自行车越来越多地配备一个或多个电气/电子系统。这里特别感兴趣的自行车电气/电子系统是扭矩计或功率计。在本说明书和所附权利要求中，术语“扭矩计”表示用于检测由骑手输送的扭矩的仪器；术语“功率计”表示用于检测踩踏功率的仪器。扭矩计外部的处理器能够通过将扭矩计的输出与(角)速度计的输出相结合来获得功率测量值。

扭矩计或功率计能够为对称型的，包括在曲柄组的每个曲柄臂处制造的两个子系统——其中曲柄组是自行车传动装置的组件，其将由骑手施加到踏板的运动转换成用于移动传动链(在其它情况下为皮带)的旋转运动，传动链继而移动后轮；可替选地，它们能够为非对称型的，包括位于自行车的运动传动装置侧(链条或皮带侧，通常是右侧)的曲柄臂上的子系统，以及处于曲柄组的中轴心轴(bottom bracket spindle)处的另一子系统，或者包括仅在传动装置侧上的曲柄臂处制成的系统。

在所有情况下，曲柄组的至少一个曲柄臂都设有形成或者作为扭矩计或功率计的一部分的电气/电子组件。为曲柄臂的电气/电子组件供电的电池电源单元能够为可替换的、可在车上再充电或在可从自行车上拆下时再充电。在所有情况下，都必须保持电气/电子组件的能量消耗尽可能地低，以便保持电池电源单元的电量并因此保持电气/电子系统的自主性。

为此，能够为电气/电子系统提供待机或服务器睡眠(waiter sleep)或低功率模式，以及可能地提供实际的on/off开关。

在本说明书和所附权利要求中，“待机模式”，有时也表示为睡眠或等待或低功率模式，旨在表示其中电气、电子或机电装置未运行，但是准备好从暂时不使用转换到运行模式的状态；在待机模式下，通常，只有那些允许装置在接收到命令或通常包括装置致动的输入时启动的那些电路保持运行，因此电能消耗低。

反之，在本说明书和所附权利要求中，电气、电子或机电装置的“运行模式”旨在表示其中装置准备好接收命令或通常是输入并执行任务的模式，即使它只能用于等待命令和输入，而不执行任何特定任务。

在本说明书和所附权利要求中，从待机模式到运行模式的切换被指示为装置的唤醒。更一般地，有意涵盖在装置被唤醒之后，保持装置处于运行模式，防止其进入待机模式。在两种情况下都能够使用相同信号或类似信号。

要求意大利申请第102017000038213的优先权并且在本专利申请首次提交之日仍然保密的欧洲专利申请号18165343.7公开了一种自行车手动控制装置，其用于向至少一个自行车设备传递至少一个电气电子命令，其包括：支撑主体，其被构造成被固定至自行车；至少一个手动致动构件，其以可移动的方式被支撑主体支撑；以及车载电子设备，其具有待机模式和运行模式，所述手动控制装置还包括自行车运动检测器，该运动检测器被配置用以发出唤醒信号以使所述车载电子设备从待机模式进入操作模式。优选地，运动检测器包括振动传感器，例如由压电加速度计实现的振动传感器，其检测由路面中的不规则性或通常由自行车传动系统的运动引起的振动。可替选地，运动检测器能够由另一种类型的传感器实现，例如倾斜计、陀螺仪等。优选地，运动检测器也具有待机模式。一旦通过运动检测器产生的唤醒信号进入操作模式，车载电子设备就能够有利地使运动检测器进入待机模式。可替选地，运动检测器能够被配置用以在唤醒信号被发送到车载电子设备之后立即自动进入待机模式。在两种情况下，车载电子设备被有利地配置成处于操作模式，直至达到睡眠状态，运动检测器然后进入操作模式。

通常已知使用加速度计来测量被施加至曲柄臂的功率计中的踩踏节奏。加速度计通常能够在检测到高于预定加速度阈值的加速度(沿其一个测量轴)时产生中断信号。

US 2013/0205916A1公开了一种施加到人力机器(例如自行车)的力的测量设备，包括：应变检测部件，其检测人力机器的曲柄的应变，人力机器被构造成通过曲柄和从一个或者更多齿轮中选择的一个齿轮传递使用者施加的力；传感器，其检测曲柄通过了预定位置；以及控制部件，其中：控制部件基于从传感器已经检测的曲柄穿过预定位置的时间开始的实耗时间计算曲柄的旋转角度；控制部件基于应变检测部件已经检测到的曲柄的应变量计算施加到曲柄的力；并且控制部件将旋转角度与施加在曲柄上的力相关联，以计算用户施加的力的分布。

该文献特别涉及一种节奏计，其中当曲柄臂在其旋转期间穿过靠近磁体的位置时，通过固定到车架的磁体激活施加到曲柄臂的磁簧传感器。这种激活被用作“中断”信号，以在曲柄臂的每一圈旋转或在曲柄臂的每一圈旋转的一部分处启动程序，同时考虑踏板节奏。当等待这种中断时，控制部件被表示为“睡眠”，并且中断信号的发射被表示为“唤醒”；然而，在所有状态下，设备的所有部件始终处于加电状态并且始终处于完全运行模式，具有正常的能量消耗。

US 2016/0311491A1公开了一种用于自行车的控制系统，其包括：运动信息获取装置，其被配置为获得指示第一自行车部分的至少一部分的运动的运动信息，并且被配置为无线地输出运动信息；致动器，其被配置用以致动至少第二自行车部分；致动控制器，其具有唤醒模式以基于输入信号控制致动器，和睡眠模式，其中电力消耗低于唤醒模式下的电力消耗；模式控制器，其被配置为无线地接收运动信息，并被配置为基于运动信息将致动控制器从睡眠模式切换到唤醒模式。

其运动导致唤醒的自行车的第一部分能够为后拨链器的滑轮、车轮、链条或曲柄臂组配件。在后一种情况下，在此感兴趣的是，运动信息获得装置能够包括安装在车架上的磁传感器和安装在曲柄臂上的磁体，或能够包括具有应变计或磁阻传感器的扭矩传感器。第二自行车部分是拨链器的可移动主体，可调节鞍座或可调节悬架；因此，进入睡眠模式的控制器在曲柄臂外部。因此，安装在曲柄臂上的可能的电子设备必须始终保持在运行模式下以检测曲柄臂本身的运动，以便唤醒另一个自行车组件，特别是拨链器。

更具体地，如果在一段时间内未检测到运动，则致动控制器进入低功率轻度睡眠模式；如果较长时间没有检测到运动，它会进入深度睡眠模式或关闭模式；只要检测到运动，它就会保持在唤醒模式。

控制系统还能够包括振动信息获取装置，其被配置为获得指示自行车振动的振动信息，其中模式控制器被配置为基于运动信息和振动信息将致动控制器从睡眠模式切换到唤醒模式。在这种情况下，当检测到运动和振动两者时，则发生从轻度或深度睡眠模式唤醒到唤醒模式；另一方面，防睡眠功能仅由运动检测器执行。

US 2010/0263468A1公开了一种包括扭矩计或功率计的自行车曲柄臂，其包括电池、微型计算机已经与微型计算机的读取同步地频闪驱动的应变桥。微型计算机还设有磁簧开关，当曲柄臂旋转时，磁簧开关由安装在自行车车架上的固定磁体激活。磁体对磁簧开关的激活用于指示微型计算机保持运行模式并连续读取应变计。当磁簧开关不被激活一段预定的时间，通常是几分钟时，微型计算机程序进入睡眠模式并将曲柄电子设备置于关闭阶段，从而将所需的电池电力降低到非常低的水平。当磁簧开关被激活时，微型计算机再次重启。曲柄臂还能够包括用于确定节奏的传感器或磁体。该文献还提供了诸如固态陀螺仪或加速度计之类的装置，但仅用于测量曲柄臂的旋转角度，旋转角度在基本配置中通过电位计测量。

发明内容

本发明所基于的技术问题在于提供一种设有电气/电子系统的曲柄臂，这种电气/电子系统特别是扭矩计或功率计，其是完全自主的(“自给”)，不需要为了其操作而设在曲柄臂的外部的任何其它元件，并且其同时具有足够低的能耗。

一方面，本发明涉及一种设有电气/电子系统的自行车曲柄臂，该电气/电子系统包括电池电源单元、具有待机模式和运行模式的处理器，以及发出处理器的唤醒信号的唤醒单元，其特征在于，唤醒单元完全由曲柄臂支撑或被支撑在曲柄臂中。

唤醒单元优选地包括假定使用检测器，其更优选地选自由以下装置组成的组：

-至少一个振动传感器；

-至少一个倾斜传感器；

-至少一个自给磁场传感器；

-至少一个气压计；

-至少一个位置和/或运动传感器，特别是旋转传感器；

-至少一个力和/或压力和/或机械应力传感器。

假定使用检测器优选地是选自加速度计和“球笼开关”的振动传感器。

当假定使用检测器是加速度计时，它优选地选自由压电效应加速度计、压阻效应加速度计、电容效应加速度计、用于测量涡电流的加速度计组成的组。

当电气/电子系统包括节奏检测器，特别地是功率计时，假定使用检测器特别有利地由也形成节奏检测器的一部分的加速度计实现。

优选地，唤醒单元包括实际使用检测器，其作为假定使用检测器的替选，或者优选地，作为假定使用检测器的补充。

实际使用检测器优选地选自由以下装置组成的组：

-至少一个振动传感器；

-至少一个倾斜传感器；

-至少一个自给磁场传感器；

-至少一个气压计；

-至少一个位置和/或运动传感器，特别是旋转传感器；

-至少一个力和/或压力和/或机械应力传感器。

当实际使用检测器是振动传感器时，其从加速度计和“球笼开关”中选择。

当实际使用检测器是加速度计时，它优选地选自由压电效应加速度计、压阻效应加速度计、电容效应加速度计、用于测量涡电流的加速度计组成的组。

当电气/电子系统包括节奏检测器，特别是功率计时，实际使用检测器优选地由也形成节奏检测器的一部分的加速度计实现。

以特别有利的方式，假定使用检测器和实际使用检测器能够由唤醒单元的一个相同组件实现，唤醒单元优选地是加速度计，其也形成电气/电子系统的节奏检测器的、特别是功率计的一部分。

优选地，所述相同组件具有正常运行模式和低功率运行模式，在正常运行模式下起假定使用检测器和实际使用检测器的作用，而在低功率运行模式下起假定使用检测器的作用。

在加速度计的情况下，它在低功率运行模式下具有低于正常运行模式下的检测精度的低检测精度，并且/或者其输出被以低于正常运行模式下的采样速度的低采样速度读取，但它能够在其检测到以预定加速度阈值以上的加速度(沿其一个测量轴)时产生中断信号，因此它有利地能够用作假定使用检测器。

优选地，处理器被配置用以

-在进入运行模式后，开启实际使用检测器，相应地将所述相同组件置于正常运行模式，并且

-在进入待机模式之前，关闭实际使用检测器，相应地将所述相同组件置于低功率模式。

优选地，曲柄臂还包括应力/应变检测器。

优选地，应力/应变检测器包括至少一个应变计和相关的读取控制单元。

优选地，应力/应变检测器包括至少一个模数转换器。

在这种情况下，处理器被配置为基于所述应力/应变检测器的信号产生扭矩信号，相应地基于所述应力/应变检测器的信号和所述加速度计的信号产生功率信号。

优选地，处理器被配置为在已经进入运行模式之后开启应力/应变检测器，并且在进入待机模式之前关闭应力/应变检测器。

优选地，曲柄臂还包括通信模块，优选地是无线电设备，以与外部组件通信，特别是用于将诸如测量的扭矩或功率的数据传送到外部处理器。

优选地，处理器被配置为在已经进入运行模式之后开启通信模块，并且在进入待机模式之前关闭通信模块。

优选地，处理器被配置用以检测曲柄臂的运动，更优选地基于所述唤醒单元的、相应地所述唤醒单元的实际使用检测器的输出信号进行检测。

更优选地，该运动是曲柄臂的旋转运动。

以特别有利的方式，在功率计的情况下，该运动是节奏检测器使用的相同旋转运动。

优选地，处理器被配置为当其在比第一阈值长的时间上未检测到曲柄臂的任何运动、优选地任何旋转时进入待机模式。

更优选地，处理器被配置为当其在比第一阈值长且比大于第一阈值的第二阈值长的时间上未检测到曲柄臂的任何运动、优选地任何旋转时进入待机模式。

通过提供两个不同的阈值，能够防止处理器在曲柄臂的短时间段非旋转(或其它运动)期间(例如在下坡期间可能发生)进入待机。

甚至更优选地，处理器被配置为当其在比第一阈值长但比第二阈值短的时间上未检测到曲柄臂的任何运动、优选地任何旋转时保持在运行模式，优选地在扭矩计或功率计的情况下更新节奏数据。

优选地，可替选地或另外，处理器被配置为：当所述电气/电子系统是扭矩计或功率计时，当其检测到曲柄臂的旋转运动，但是旋转运动的节奏大于预定最大节奏，相应地检测到(旋转)运动时间比预定最小(旋转)运动时间短时，处理器忽略节奏数据和/或扭矩数据和/或功率数据。

通过这种设置，避免了由于振动而不是曲柄臂的实际旋转引起的加速度导致骑手性能数据失真。这种振动例如可能是由于路面的不规则性，骑手在踏板上的前后运动，等等。

优选地，处理器被配置为当其检测到曲柄臂的(旋转)运动的节奏低于预定最大节奏，相应地检测到(旋转)运动时间大于预定最小运动时间时，开启通信模块和/或应力/应变检测器。

通过这种设置，当唤醒单元包括加速度计时特别有用，在由于振动而不是由曲柄臂的实际旋转引起的加速度的情况下，防止辅助电子器件被错误地开启。这种振动例如可能是由于自行车的运输，由于静止的自行车旁边的车辆通过等。

优选地，处理器的唤醒信号包括由唤醒单元的假定使用检测器产生的中断信号，优选地当其检测到在预定最小运动阈值以上的运动、优选加速度时产生中断信号。

在其中曲柄臂包括加速度计并且处理器被配置为基于加速度计的输出信号测量曲柄臂的旋转节奏的实施例中，优选地，所述唤醒单元包括所述加速度计，并且处理器的所述唤醒信号由加速度计在其检测到沿加速度计的至少一个轴线的加速度在预定加速度阈值以上时产生的中断信号给出。

更优选地，唤醒单元基于加速度计的输出信号控制电气/电子系统的状态在运行模式、待机模式和可能的临时模式之间的所有转换。

优选地，曲柄臂是整体的并且由复合材料制成，复合材料包括结合在聚合物基质中的结构纤维，曲柄臂与承载所述唤醒单元的印刷电路板共同模制成。

在一方面，本发明涉及一种包括扭矩计或功率计的自行车曲柄臂，其包括电池电源单元、用于测量旋转节奏的加速度计、包括至少一个应变计和相关读取控制单元的应力/应变检测器，以及处理器，处理器具有待机模式和运行模式，处理器被配置为基于所述应力/应变检测器的信号产生扭矩信号，相应地基于所述应力/应变检测器的信号和所述加速度计的信号产生功率信号，其特征在于，使用由加速度计在其检测到沿加速度计的一个测量轴的加速度在预定加速度阈值以上时产生的中断信号作为处理器的唤醒信号。

经必要的变更，这一方面的曲柄臂的有利方面和特征相应于本发明第一方面的曲柄臂的有利方面和特征。

在一方面，本发明涉及一种用于控制与自行车曲柄臂相关联的扭矩或功率检测器的方法，该扭矩或功率检测器包括电池电源单元、处理器和唤醒单元，该方法包括由处理器执行的下列步骤：

a)等待曲柄臂的旋转，计算从曲柄臂的先前旋转开始实耗的时间，

b)只要实耗时间小于第一阈值，就继续等待曲柄臂的旋转，计算所述实耗时间，

c)如果实耗时间变得大于第一阈值，则评估实耗时间是否大于第二阈值(第二阈值大于第一阈值)，并且在肯定情况下进入待机状态，

该方法还包括下列步骤：

d)检测曲柄臂的旋转，

e)如果从曲柄臂的先前旋转计算的实耗时间大于最小阈值，则获得扭矩或功率数据，

f)相反，如果从曲柄臂的先前旋转开始计算的实耗时间小于最小阈值，则忽略扭矩或功率数据。

优选地，在所述步骤e)中，还规定：如果所述扭矩或功率检测器的通信模块和/或应力/应变检测器仍然关闭，则开启其通信模块和/或应力/应变检测器。

优选地，该方法还包括下列步骤：

g)从唤醒单元获得指示自行车的假定使用的信号，以及

h)响应于获得步骤g)的信号而进入运行模式。

更优选地，步骤g)包括检测到在预定阈值以上的曲柄臂的加速度。

更优选地，该方法包括以下步骤：

i)从唤醒单元获得表示自行车的假定使用的信号，

j)获得指示自行车实际使用、优选地指示曲柄臂的旋转的信号，以及

k)响应于获得步骤i)的信号和步骤j)的信号，进入完全运行模式。

更优选地，该方法包括步骤i1)，其在步骤i)之后立即执行：响应于获得步骤g)的信号而进入临时模式，并且如果预定时间内未获得步骤j)的信号，则返回到所述步骤a)。

更优选地，步骤i)包括检测到在预定阈值以上的曲柄臂的加速度。

附图说明

通过参考附图对本发明优选实施例的描述，本发明的其它特征和优点将变得更加清楚，其中：

-图1示意性地示出了部分剖开的自行车曲柄臂的实施例；

-图2-3是根据本发明的用于制造图1的曲柄臂的过程的步骤的透视图和分解图；

-图4-5是相对于制造不同曲柄臂的类似于图2-3的视图；

-图6是根据本发明的实施例的结合在自行车曲柄臂内的设有唤醒单元的电气/电子系统的方框图；

-图7示出了根据其第一实施例的相对于图6的电气/电子系统的操作的流程图；

-图8示出了根据其第二实施例的相对于图6的电气/电子系统的操作的流程图；

-图9示出了当通过图8的方法致动时相对于图6的电气/电子系统的状态图；

-图10是根据本发明第二实施例的结合在自行车曲柄臂中的设有唤醒单元的电气/电子系统的方框图；

-图11示出了根据其第一实施例的相对于图10的电气/电子系统的操作的流程图；

-图12示出了根据其第二实施例的相对于图10的电气/电子系统的操作的流程图；

-图13示出了当通过图12的方法操作时相对于图6的电气/电子系统的状态图；以及

-图14是根据本发明第三实施例的结合在自行车曲柄臂中的设有唤醒单元的电气/电子系统的方框图。

具体实施方式

根据本发明的曲柄臂包括电气/电子系统，该电气/电子系统优选地是或包括扭矩计或功率计，如下文中参考图6-14更好地描述的。

根据本发明的自行车曲柄臂可以由复合材料制成，该复合材料包括结合在聚合材料中的结构纤维。

通常，结构纤维选自由碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、合成纤维、陶瓷纤维及其组合组成的组，优选碳纤维。

优选地，合成纤维包括聚恶唑纤维，例如

超高分子量聚乙烯纤维，例如

芳酰胺纤维，例如凯夫拉纤维，及其组合。

通常，复合材料是分层的，并且对于每一层都存在大量材料选择，通常称为片状模塑化合物(SMC)。

然而，复合材料也可能不是分层的。

作为非限制性示例，在分层复合材料中，每层都能够独立于其它层在具有单向纤维、具有纺织双向纤维、具有无纺双向纤维、具有纺织多向纤维、具有无纺多向纤维、具有包括随机取向的短或非常短的纤维、具有纤维聚集体，以及它们的组合的复合材料中选择；并且独立地在具有预浸渍纤维(“预浸料”)的复合材料和具有干纤维的复合材料中选择，在模塑过程中添加聚合物基质材料；以及独立地在具有热固性聚合物基质的复合材料和具有热塑性聚合物基质的复合材料中选择；每组替选中的选择都与每个其它组中的选择无关。

在非分层复合材料的情况下，对各个层能够在每个上述组的各种替选中选择，但通常它是具有随机取向的短或非常短的纤维或具有纤维聚集体或其组合的类型。

在分层复合材料中，每一层能够包括相对于一个或多个其它层以相同方式或不同方向取向的结构纤维。

以特别优选的方式，用于制造曲柄臂的材料是一种具有预浸渍纤维的化合物，并且包括热固型聚合物基质。

由具有热固性聚合物基质的这种复合材料制造曲柄臂通过压缩模塑工艺进行，而如果聚合物基质是热塑性基质，则通过注塑工艺进行。能够使用的另一种过程是热成型。

参考图1至3，其中示出了处于完成状态和制造过程的一些步骤中的中空曲柄臂10。

曲柄臂10特别是左曲柄臂——或者更一般地在与传动链或传动带的一侧相反的一侧上——但是下文将描述的也适用于右曲柄臂——或更一般地在传动链或传动带的一侧；根据本说明，特别是下面对图4和5的描述，本领域技术人员将明白所带来的变化。

曲柄臂10至少在其在旋转轴线X和踏板轴线Y之间延伸的臂区域或主体的一部分中具有内空腔122。

在本说明和所附权利要求中，曲柄臂10的纵向方向或长度方向L有意指示将旋转轴线X与踏板轴线Y正交结合的方向。

在本说明和所附权利要求中，曲柄臂10的宽度方向G有意指示位于旋转平面P中并且与曲柄臂10的长度方向L正交的方向。

在本说明和所附权利要求中，曲柄臂10的厚度方向S有意指示平行于旋转轴线X的方向。

在本说明和所附权利要求中，曲柄臂10的近端面24有意指示在安装状态下面向车架的面；曲柄臂10的远端面26有意指示与近端面24相反的一面。中轴心轴28从近侧面24横向地延伸，并且踏板枢轴(未示出)从远侧面26横向地延伸。

在本说明和所附权利要求中，在中空曲柄臂10的情况下，曲柄臂的内表面14有意指示面向空腔12的表面；曲柄臂10的外表面16有意指示暴露的表面。

为了制造中空曲柄臂10，使用成形的刚性芯体18，其形状确定了成品曲柄臂10内部的空腔12的形状。

表述“长度方向”、“宽度方向”、“厚度方向”、“近端面”和“远端面”以与上面参考曲柄臂定义的方式类似的方式参考芯体18使用。

特别地，芯体18，至少在其纵向中央区域中，具有第一区域20(在宽度方向上的中央)，第一区域20具有最大厚度S1(恒定，或者总之小且稳定可变)，并且芯体18具有在宽度方向G上从一侧和另一侧突出的两个突出部，仅可见其中的一个，以附图标记22指示。

每个突出部22都与芯体的面齐平，优选地与芯体的近端面27齐平。

在从每个突出部22到中央区域20的过渡中都因此限定了台阶29，其具有立板表面32和“踏面”表面34，两者优选地彼此正交或近似正交。“踏面”表面34是突出部22的一部分并且基本上沿着长度方向L并且沿着宽度方向G延伸。立板表面32是中央区域20的一部分并且基本上沿着长度方向L并且沿着厚度方向S延伸。

芯体18包括旨在将电气/电子组件容纳在预定且更受保护位置的凹槽和/或凹进，电气/电子组件例如为集成电路板、柔性电路和/或成品曲柄臂内部和/或外部的电子组件之间的连接电缆。

在所示情况下，设置有用于传感器38的凹进36，特别是用于所述应力计或其它伸长/收缩传感器和/或温度传感器，其优选地在台阶29的立面表面32上，用于印刷电路板或PCB 42的凹进40，用于电缆和/或柔性电路46的凹进44，优选地起在远端面25上，限定下文所述的排空孔50(图1)的位置的圆形凹进(不可见)，其优选地在近端面27上。

实际上，在曲柄臂10的制造过程中，可以首先将一个或多个传感器38固定在刚性芯体18的立面表面32上的凹进36内。所述电缆和/或柔性电路46也能够被固定至芯体18。

如下文所述或在意大利专利申请102018000005294中描述的更一般地适当保护的PCB 42被固定到芯体18上，优选地以稳定但临时的方式固定在凹进40内。表达“稳定但临时”的意思在阅读本说明书后将变得清晰。

PCB 42有利地承载唤醒单元1000(或其至少一些组件)，这将在下文中参考6和以后的图更好地描述。唤醒单元1000的未被容纳在PCB 42上的其他组件在任何情况下都能够以与本文针对PCB 42和传感器38(以及下文提到的传感器39)所描述的类似的方式并入曲柄臂10中。

有利地，如图所示，组件38、42、46形成预组装的仪器主体47；图3示出了在仪器主体47固定到芯体18的状态下的芯体18和仪器主体47。

当传感器38是应变计或其它伸长/收缩传感器时，仪器主体47还具有传感器39，优选为温度传感器。应注意，仪器主体47的传感器39被固定在芯体18的远端面25上。然而，作为刚性芯体18的立面表面32上的凹进36的替选或除凹进36之外，还能够存在芯体18的台阶29的踏面表面34上的凹进，以接收这些传感器39。

传感器38、39也能够布置在刚性芯体18的近端面27上，优选地布置在适当定位以容纳它们的凹进(未示出)中。

伸长/收缩传感器38和温度传感器39能够交换它们的位置。

在芯体18的两端设有中轴心轴28或其一部分以及踏板枢轴(未示出)，或相应的金属衬套52、54(可能制有内螺纹)，或者为这些心轴/横轴形成孔的螺纹插入件(端锁)。

之后，将优选地包括基本上单向结构纤维的复合材料56的“绳”定位在由每个台阶29确定的凹进中，其中单向纤维的方向基本上与曲柄臂10的长度方向L对齐。绳56能够由一个或多个卷起的复合材料层形成，或者它能够包括干式单向纤维的编织物或类似物，其在插入模具之前用聚合物材料浸渍，或者在模制期间用聚合物材料浸渍。能够使用单个环形绳56，或者能够使用两根绳，每根绳位于芯体18的一侧。绳56也能够为部分硬化的。

应注意，传感器38与绳56接触：这在传感器38为应变计或其它伸长/收缩传感器时特别有利，因为它们根据复合材料的纤维方向而延伸。

此后，在由此制备的结构上缠绕一层或更多其它层的任意各种类型的复合材料层60。

与绳56一样，层60也可以预浸渍或不预浸渍，在后一种情况下，聚合物材料随后注入模具中。

作为复合材料的绳56和层60的替选，能够使用非层式复合材料，如上所述。

将该结构插入模具中并使复合材料固化，使其经受合适的温度和压力分布。应适当地选择芯体18的材料以便承受模制压力和温度，保持其形状直到复合材料硬化，但仍确保传感器38、39(和PCB 242)在成品曲柄臂10的内空腔12内部的精确定位。

在从模具中取出之后，能够在例如曲柄臂10的近端面24上制造上述的排空孔50，并且芯体218能够适当地熔化并允许通过该孔倾倒出来。为此，芯体218尤其由低熔点金属合金制成，其熔点低于140℃。

例如从通过引用并入本文的文献EP 1818252A1中已知的，特别地通过将半成品置于比合金的熔点更高温度的油浴中，而发生合金的熔化过程。以这种方式，在没有复合材料被太高的温度损坏的情况下发生芯体18的熔化。

将所述一个或更多传感器38、39固定到芯体218应该是在组装待模制结构期间和在模制期间，将传感器/多个传感器保持在适当位置，但是应具有比在所述一个或更多传感器38、39和复合材料之间建立的内聚力低的内聚力，使得当提取芯体18时，传感器38、39保持以固定方式连接到曲柄臂。

另一方面，电缆和/或柔性电路46合适的是，一段电缆和/或柔性电路46必须通过孔50引出，而不是至少在它们的自由端部处完全粘附到曲柄臂10上。

将所述PCB 42和/或电缆和/或柔性电路46固定到芯体18上应类似地是在组装待模制结构期间和在模制期间，将它们保持在适当位置，并且使得它们是不会被从孔50流出的熔融芯体18拖走，但一方面，不需要传感器38、39的相同定位精度，另一方面不是严格必须要使所述元件42、46粘附到成品曲柄臂10的内表面14——尽管非常优选这种方式，以避免在使用曲柄臂10期间产生噪音和弹跳以及随之而来的明显问题。

然而，预组装的仪器主体247的优选配置有利地还使得更容易将各种电气/电子组件保持在适当位置。

在排空构成芯体18的材料之后，如果设置，则排空孔50能够被适当地堵塞，优选地以紧密方式堵塞。

之后，由此形成的曲柄臂10的内空腔12能够通过酸洗熔化之后剩余的可能金属残余物而完成，条件是酸洗不会损坏传感器38、39。

曲柄臂22能够经受对外表面16的进一步精加工循环，例如通过对其进行喷砂处理，并且制造止于固定设置在曲柄臂10上的可能金属部件。

在右曲柄臂的情况下，例如，一个或多个齿盘通常通过胶合固定到其十字轴支腿上。实际上，在右曲柄臂的情况下，以附图标记19指示的并且在图4-5中示出的刚性芯体比芯体18长，并且在成品曲柄臂的旋转轴线X一侧上具有中心孔57以及绕孔57径向延伸的突出部58，其将限定右曲柄臂的内空腔12在其相应数目的十字轴支腿内且围绕金属衬套52径向地延伸的延伸部。曲柄臂22的突出部58的数量，相应地十字轴支腿的数量不一定等于如图所示的四个。

芯体19的中央区域类似于用于制造左曲柄臂的芯体18的中央区域，并且它具有类似的构造，为了方便起见，用对描述图2-3的左曲柄臂的芯体18的相同附图标记表示。电气/电子组件(PCB 42、传感器38、39、电缆46、预组装的仪器主体47)也有利地类似于针对芯体18所描述的那些内容，并且为了方便起见用相同的附图标记表示。

应强调，通过上文所示的制造过程，PCB 42(以及其它电气/电子组件)因此与曲柄臂10的复合材料共同模制，即曲柄臂10与已经被插入其中的PCB作为单件模制。

因此，曲柄臂10在其主体中集成有PCB 42和可能的其它电气/电子组件。特别地，曲柄臂具有集成在其主体内的唤醒单元1000。

因此，PCB 42和唤醒单元1000有利地封闭在形成曲柄臂10的复合材料中，因此受到极好保护以防撞、防水、防污垢并防止大气老化。

容纳在曲柄臂中的电气/电子组件应能够承受模制过程中的压力和温度分布——在复合材料具有热固性聚合物材料的情况下比在复合材料具有热塑性聚合物材料的情况下更为关键——以及酸洗(如果进行)，可能地在适当保护时进行。

不能承受这些条件的组件，特别是电池电源单元，被机械地连接到曲柄臂10并且仅在曲柄臂10模制之后电连接到共同模制的组件，可能通过孔50或其它适当的孔将它们插入到空腔12中，或将它们固定到曲柄臂本身的外表面16上。

值得强调的是，传感器38、39或它们中的一些传感器也能够在曲柄臂10的模制之后连接，并且特别是固定到曲柄臂10的外表面16。

可替选地，可以提供适当设计的芯体18，使其在模制完成之后保持就位于成品曲柄臂10内部。在这种情况下，它无论如何都限定一种内空腔，因此在本说明和所附权利要求中，术语“内空腔12”的意思是指形成曲柄臂10的壳体或外包层的复合材料的空腔。

保持在成品曲柄臂中的芯体能够以特别轻的材料提供，例如高密度聚丙烯或硬化复合材料(其可以与形成曲柄臂22的壳体的复合材料相同或不同)，或者为框架的形式，其被适当地构造用于并且其刚度也确保传感器38、39在成品曲柄臂中的正确定位。

除了适当地缠绕在芯体19、其中心孔57及其突出部58周围的复合材料层60的形状和数量的差异之外，根据图4-5的制造右曲柄臂的过程基本与上文所述的相同。

在模制之前，PCB 42优选地设有保护。

保护例如由基于热固性环氧树脂(优选为双组分的)的聚合物材料制成。

由此产生的保护确保了对芯体18、19的高成型温度和熔点的耐受性，此外还具有高的抗冲击性和通常对机械应力的高耐受性，特别是对高成型压力的耐受性。

电气/电子组件所承受的压力和/或温度有利地通过保护降低到非临界水平。

此外，保护确保了合适的电绝缘，这在空腔12中水渗透的情况下有用。

保护有利地还确保了合适的不渗透性和对化学试剂的耐受性，特别是对制造过程的洗涤酸浴的耐受性。

为了用环氧树脂保护覆盖PCB42，有利地但不是必须地使用芯体18、19本身。PCB42布置在芯体18、19的凹进40中，其中承载电气/电子组件的面朝向芯部18、19，即朝向凹进40定向。然后将流体状态的环氧树脂注入凹进40中，在PCB 42下方，并且填充电气/电子组件和凹进40的底部之间的空白空间。树脂也能够在插入PCB 42之前被插入凹进中。然后树脂被部分硬化或被允许硬化，由此形成稳定的保护。

作为环氧树脂的替选，可能使用具有类似或相似特性的其它材料，主要是聚合物，以确保对PCB 42的充分保护，例如甲基丙烯酸酯、聚氨酯、丙烯酸材料。

通过在PCB 42的一些电气/电子组件与环氧树脂之间添加合适的阻尼元件(未示出)，能够进一步保护PCB 42的一些电气/电子组件免受模制期间所涉及的机械应力。

阻尼元件的刚度比保护的刚度低得多。通过这种方式，当在保护的外部施加机械负载时——特别是由高成型压力引起的，阻尼元件消散在下面的电气/电子组件处产生的压力，将负载释放到围绕电气/电子组件的保护部分上。

被施加阻尼元件的电气/电子组件例如是加速度计，当其操作是基于包括活动微型衔铁的机械致动器时，加速度计是对机械负载最脆弱或最敏感的组件；因此，加速度计是在模制期间由于所涉及的高压而最容易受损的组件，这可能导致PCB 42上的小应变，这种应变导致加速度计微电枢受损。

对于阻尼元件，使用硅氧烷聚合物。可替选地，能够使用其它软聚合物材料，例如聚氨酯。

在实心曲柄臂的情况下，还可以在合适的支撑件中使用凹进以在模具外部形成保护；然后，受保护的PCB 42在插入模具之前被复合材料层覆盖，或者将其插入模具空腔中并集成在非层状的复合材料中。最后，PCB 42与可能的其它组件并且与形成曲柄臂10的复合材料共同模制。

可替选地或另外，电绝缘保护能够包括复合材料层，特别是至少一层复合材料，所述复合材料包括绝缘纤维，优选玻璃纤维，特别是当所述至少一个面承载迹线和/或电连接垫时如此。

作为对玻璃纤维复合材料的替代，可以使用具有类似或相似特性的其它电绝缘材料，例如热塑性纤维，例如尼龙基纤维或

型纤维，玄武岩基矿物纤维，芳纶纤维或

优选地，就聚合或硬化压力和温度分布而言，包含绝缘纤维的复合材料具有与自行车组件的复合材料的聚合物基质相等或至少相容的聚合物基质。

作为上述保护的替选或补充，当所述印刷电路板的所述至少一个第一面承载至少一个电气/电子组件时，提供保护的步骤能够包括用盖板或框架覆盖包含所述至少一个电气/电子组件的所述至少一个第一面。

曲柄臂横截面可以仅在包含印刷电路板的区域中为中空的(相应地，实心的)，并且在其它区域中是实心的(相应地，中空的)。

可替选地，曲柄臂能够由金属材料制成，并且扭矩计或功率计或其它电气/电子系统的组件以及唤醒单元1000能够在合适的壳体中固定到其外部，或者能够被容纳在适当地在曲柄臂上制造的空腔或凹进处，然后可能通过盖板或通过密封材料紧密地封闭。

图6示出根据本发明的第一实施例的结合在自行车曲柄臂中的设有唤醒单元1000的电气/电子系统的方框图，唤醒单元1000在所示情况下为功率计100。

功率计100包括电池供电单元102和由其供电的电气/电子组件104。

电气/电子组件104包括处理器106。

电气/电子组件104包括应力/应变检测器108，其特别地包括一个或多个应变计和相关的读取控制单元(总体用附图标记110表示)，以及模数转换器112。

应变计110优选为电阻应变计。

不管曲柄臂是实心的还是空心的，应变计110都能够附接到曲柄臂的外表面。

可替选地，曲柄臂能够包括至少一个空腔(和复合材料壳体，其包括结合在围绕所述空腔延伸的聚合物基质中的结构纤维)，并且应变计110能够附接到空腔的内表面(壳体的内表面)。

可替选地，由复合材料制成的曲柄臂能够包括芯体(和由复合材料制成的壳体，复合材料包括结合在围绕所述芯体延伸的聚合物基质中的结构纤维)，应变计110被布置在芯体和复合材料之间(在芯体和壳体之间)。

作为提供芯体或空腔的替选，所述应变计110的两个面都能够与复合材料接触。在这种情况下，曲柄臂的截面至少在包含所述应变计110的区域中是实心的。

在优选实施例中，应变计110被布置在由复合材料制成的中空曲柄臂10中，类似于图2-5的传感器38。

应力/应变检测器108可选地还包括一个或多个温度传感器和相关的读取控制单元(总体用附图标记114表示)，以及第二模数转换器116。

处理器106基于从应力/应变检测器108(特别是来自模数转换器112)的输出获得的力并基于曲柄臂的已知长度导出由骑手在曲柄臂上施加的踩踏扭矩的测量值。

能够基于由应力/应变检测器108(特别是由第二模数转换器116)提供的温度测量值来适当地校正力测量值，以便考虑由温度变化引起的应变计的表观变形。

没有提供应力/应变检测器108的细节，因为其具体构造在本发明之外，并且在任何情况下都在本领域技术人员的能力范围内。

此外，在下文中为了简洁起见，将忽略温度传感器和相关的读取控制单元114以及第二模数转换器116，应理解，它们优选地在管理应变计和相关的读取控制单元110和模数转换器112时被管理。

电气/电子组件104包括加速计118。

加速度计118的操作能够基于不同的物理原理：它能够例如利用压电效应、压阻效应、电容效应，或者它能够测量涡电流。加速度计118的尺寸能够非常小，在MEMS类型的加速度计的情况下能够为微米级，或者在NEMS类型的加速度计的情况下甚至能够为纳米级。

处理器106被配置为通过合适的算法分析加速度计118随时间的输出，所述算法本身已知因此不在此详细描述，使得处理器106和加速度计118的组配件实现曲柄臂的转速或踩踏节奏的传感器。简而言之，用于分析加速度计118的输出的算法通过对加速度计的输出信号进行滤波来搜索特定的正弦波形，并计算其周期，周期对应于曲柄臂的旋转。从每单位时间的转数获得旋转节奏。

处理器106还被配置用以组合踩踏扭矩测量值和节奏测量值，并输出踩踏功率测量值。

在该实施例中，加速度计118以特别有利的方式也取代了唤醒单元1000，如将从以下对图7-9的描述中更好地理解的。

电气/电子组件104包括通信装置120，特别是无线电设备120，以将扭矩测量值和/或功率测量值(以及可能的节奏测量值)传送到曲柄臂外部的处理器。此外，通信装置能够用于曲柄臂和外部之间的任何其它通信，例如用于配置和更新处理器106的固件和软件。

图7示出根据第一实施例的相对于设有唤醒单元1000的功率计100的操作的流程图200。该流程图特别表示在处理器106中执行的程序。

在方框202中，处理器106进入唤醒模式。方框202的第一次执行能够例如由电池电源单元102插入曲柄臂中引起，或者能够通过开启on/off开关(未示出)引起。

之后，在方框204中，处理器106负责开启辅助电子设备：特别是模数转换器112、应变计和相关读取控制单元110，并且开启无线电设备120。此外，在方框204中，处理器106负责将加速度计118/唤醒单元1000置于正常运行模式。因此，这些组件进入正常运行模式，其中它们消耗来自电池102的电能，并且功率检测器100准备好并且完全可操作。

加速度计118/唤醒单元1000在其处于正常运行模式时具有相对高的精度和相对高的采样频率，例如12位，400Hz。

之后，在方框206中，处理器106负责分析加速度计118/唤醒单元1000的输出，从而以如上所述本身已知的方式导出曲柄臂的旋转节奏，以用于计算踩踏功率的目的。根据本发明，进一步分析加速度计118/唤醒单元1000的输出，以识别是否存在加速度，特别是曲柄臂的振动，以及是否存在曲柄臂的旋转，从而如下所述，实现唤醒单元1000的假定使用检测器和实际使用检测器。

在方框208中，处理器106计算在方框206的分析加速度计118的输出的步骤中检测到的曲柄臂的最后一次旋转开始实耗的时间‘time’。

在方框210中，处理器106检查加速度计118/唤醒单元1000的输出是否指示在检测到所述最后一次旋转之后曲柄臂的另一旋转，即加速度计118/唤醒单元1000的输出形式是否已经产生了一周期的正弦波。

在肯定情况下，即如果处理器检测到新的旋转，则在方框212中，处理器106检查时间‘time’是否大于或等于最小阈值MinRotat。如果方框212的检查是否定的，则执行返回到分析加速度计的输出的方框206，而不存在功率计100使用的节奏数据的任何更新。在这种检查中，太短的时间‘time’，即太短的正弦波周期被认为相应于曲柄臂绕某一角度位置的摆动，但不相应于曲柄臂的实际旋转。因此，在这种情况下，加速度计118/唤醒单元1000的信号表示假定使用自行车，特别是曲柄臂，而不是实际使用。因此，在此情形中，加速计118/唤醒单元1000执行唤醒单元1000的假定使用检测器的特定作用。最小阈值MinRotat能够例如是250毫秒。

另一方面，如果方框212的检查是肯定的，使得正弦波周期实际上指示曲柄臂的旋转，则在方框214中，处理器存储时间‘time’并负责更新相对于曲柄臂旋转的数据，然后返回到分析加速度计118/唤醒单元1000的输出的方框206；换句话说，在方框208的后续执行中，时间‘time’将被计算为从该时间‘time’的已更新值开始实耗的时间。因此，在这种情况下，加速度计118/唤醒单元1000的信号表示自行车的实际使用，特别是在踩踏期间的曲柄臂的旋转。因此，在此情形中，加速计118/唤醒单元1000起到唤醒单元1000的实际使用检测器的特定作用。此外，加速计118充分发挥其功率计100的节奏检测器的作用。

与方框214中更新的旋转相关的数据能够被直接发送到外部处理器，或者由处理器106临时存储并稍后发送，可能在获得其平均值、最小值和最大值之后发送。

如果方框210的检查是否定的，即如果加速度计118/唤醒单元1000的输出不表示曲柄臂的任何新的旋转，则处理器在方框216中检查自上次检测到的旋转以来实耗的时间‘time’是否大于或等于由相应于最小节奏的最大旋转时间MaxRotat给出的阈值。

在方框216中的否定检查的情况下，则执行返回到分析加速计118/唤醒单元1000的输出的方框206，并且处理器106简单地等待曲柄轴旋转事件。在自行车的正常使用期间，并且当骑手实际踩踏时，处理器106等待旋转完成，并且方框206、208、210、216的循环步骤序列可持续例如1秒，相应于节奏60rpm。

在方框216中的肯定检查的情况下，处理器在方框218中检查自上次检测到的旋转以来实耗的时间‘time’是否小于或等于由睡眠时间SleepTime给出的另一阈值。

只要时间‘time’大于相应于最小节奏的最大旋转时间MaxRotat，但短于睡眠时间SleepTime(从方框218输出“否”)，则处理器106在方框220中确定曲柄臂暂时静止，并相应地更新功率数据。以这种方式，处理器106考虑到这样的事实，即在自行车正常使用期间，还存在曲柄臂未被设定为旋转的时刻：例如在交通灯处，骑下坡，减速等。最大旋转时间MaxRotat的值例如为3秒，相应于20rpm的节奏。

另一方面，如果在方框218中，处理器106检查自上次检测到的旋转以来实耗的时间‘time’大于睡眠时间SleepTime，则处理器106确定骑手已经停止使用自行车，或者在任何情况下都不再踩踏。睡眠时间SleepTime的合适值例如为2-5分钟。

在这种情况下，在方框222中，处理器106负责关闭辅助电子设备，包括应变计110、模数转换器112和无线电设备120。处理器106还负责将速度计118/唤醒单元1000置于低功率运行模式。在这种模式下，加速度计118/唤醒单元1000具有相对低的精度和相对低的采样频率，例如8比特，20Hz。这种低功率运行模式完全适合于起到唤醒单元1000的作用，但它不适合于起功率计100的节奏计的作用。

之后，在方框224中，处理器106进入待机模式。

因此，功率计100的电力消耗减少到最小，并且有利地保持电池102的电量。

在方框226中，处理器106接收唤醒信号，并返回到方框202的运行模式。

唤醒信号有利地由加速度计118/唤醒单元1000在沿其一个轴线检测到等于或大于阈值或最小加速度MinAccel的加速度时产生的中断来提供。所述轴线优选地是垂直于曲柄臂的纵向轴线的轴线，其相对于曲柄臂的旋转轴线在切线方向(图1中所示的宽度方向G)上延伸。还应注意，在低功率模式下，加速度计118/唤醒单元1000能够提供所述中断，充当自行车的假定使用检测器。

值得强调的是，在双轴或三轴加速度计的情况下，可以使用轴线(根据图1中所示的曲柄臂10的宽度方向G延伸的轴线)来检测旋转节奏，因此主要实现功率计100的节奏计的作用，但是使用另一个轴线(特别是根据图1中所示的曲柄臂10的纵向方向L延伸的轴线，而且也是根据宽度方向S延伸的轴线)检测振动，因此主要执行唤醒单元1000的作用。然而，能够使用相同的轴线(根据图1中所示的曲柄臂10的宽度方向G延伸的轴线)执行两种作用。

在方框226中检测到的唤醒信号可能比所示的唤醒信号更复杂，并且特别地不仅包括检测到大于最小阈值MinAccel的加速度，而且还包括检测到曲柄臂的完整旋转，以便防止例如在自行车运输期间或经过固定自行车的车辆引起的振动可能导致功率检测器100的不必要的唤醒。

图8示出根据第二实施例的相对于设有唤醒单元1000的功率计100的操作的流程图300。流程图300还特别地表示在处理器106中执行的程序，并且仅描述其与图7的流程图200的不同之处。

方框204被方框304代替，其中处理器106仅负责将加速度计118/唤醒单元1000置于正常运行模式。应强调的是，这种正常运行模式完全适合于起到唤醒单元1000——作为假定使用探测器和实际使用探测器，特别是避免进入待机模式——以及功率计100的节奏计两者的作用。

处理器106仅在方框210中已经检测到新旋转之后，负责在当方框212中处理器106检查到时间‘time’大于或者等于最小阈值MinRotat时在方框328中执行的开启辅助电子设备(特别是开启模数转换器112、应变计和相关读取控制单元110，以及无线电设备120)。开启辅助电子设备的方框328在方框214之前执行，在方框214中，处理器106存储时间‘time’并且负责更新相对于曲柄臂的旋转的数据。

如果按布置在方框212和方框328之间的方框330中所检查的，辅助电子设备已经开启，则不执行方框328。

图9示出了当利用图8的方法操作时，相对于功率计100的状态图。

在功率检测器100的运行模式402下，处理器106处于运行模式，加速度计118/唤醒单元1000处于正常运行模式，并且辅助电子设备(模数转换器112、应变计和相关读取控制单元110、无线电设备120)开启。能耗是最大的。在这种模式下，功率检测器100收集扭矩和节奏数据(加速度计118/唤醒单元1000还起到功率计100的节奏计的作用)并且可能地将它们发送到外部处理器。此外，在这种模式下，如果节奏在相应于由极值MinRotat和MaxRotat界定的旋转时间的预定节奏范围之外，则功率检测器100优选地忽略扭矩和节奏数据。

在功率检测器100的待机模式404下，处理器106处于待机或低功率模式，加速度计118/唤醒单元1000处于低功率运行模式，其中它起到唤醒单元1000的作用，但不是功率检测器100的节奏检测器的作用，并且辅助电子设备(模数转换器112、应变计和相关的读取控制单元110、无线电设备120)被关闭。能耗是最低的。

在功率检测器100的临时模式406下，处理器106处于运行模式，加速度计118/唤醒单元1000处于正常运行模式(加速度计118/唤醒单元1000还起到功率计100的节奏计的作用)，并且辅助电子设备(模数转换器112、应变计和相关读取控制单元110、无线电设备120)关闭。能耗仍然相当低。

确定从运行模式402的状态到待机模式404的状态的转变的事件或信号被指示为睡眠信号Sleep，并且相应于经过了睡眠时间SleepTime，而处理器106没有通过加速度计118/唤醒单位1000检测到任何旋转。

确定从待机模式404的状态到临时状态406的转变的事件或信号被指示为唤醒信号Wake，并且相应于由加速度计118/唤醒单元1000产生的中断信号，特别是当其充当假定使用检测器，检测曲柄臂的加速度或振动时。

确定从临时模式406的状态到运行模式402的状态的转变的事件或信号被指示为完全唤醒信号Full Wake，并且相应于由起其实际使用检测器的作用的加速度计118/唤醒单元1000提供的合适的踩踏节奏的检测。应强调，临时模式允许忽略振动(由起其假定使用检测器的作用的加速度计118/唤醒单元1000提供)，避免进入功率检测器100的完全运行模式402。

因此，系统也可能从临时模式406的状态返回到待机模式404的状态，即不开启辅助电子设备；相对过渡被指示为Re-Sleep 414并且相应于假定使用信号的检测，而不是加速度计118/唤醒单元1000检测到实际使用信号。当自行车移位/移动而没有曲柄臂的旋转时，例如当自行车在汽车的自行车载架上运输并受到风的应力时，这种情况发生。

为了完整起见，还将运行模式402中的持久性指示为Anti-sleep416，相应于继续踩踏。

当利用图7的方法操作时，相对于功率计100的状态图是一种简化，其中不存在临时模式406和完全唤醒信号Full Wake 412，唤醒事件或信号Wake直接确定从待机模式404的状态到运行模式402的状态的过渡，如本领域技术人员在阅读本说明后应明白的。

通过上文应理解，在扭矩计或功率计的实施例中，加速度计118用作假定使用检测器。

图10示出了结合在根据本发明第二实施例的自行车曲柄臂中的设有唤醒单元1000的电气/电子系统的方框图，唤醒单元1000在所示的情况下是功率计500。

功率计500与图6的功率计100不同在于，它包括与加速度计不同的假定使用检测器522，在此用附图标记518表示。功率计500的其它组件用相同的附图标记增加300表示，以便指示电池电源单元502、电气/电子组件504、处理器506、应力/应变检测器508、一个或多个应变计和相关的读取控制单元(用附图标记510整体表示)、模数转换器512、一个或多个温度传感器和相关的读取控制单元(用附图标记514整体表示)、第二模数转换器516、前述加速度计518和通信装置520，特别是无线电设备520。

在该实施例中，由于提供了完全结合在曲柄臂中并且与加速度计228不同的假定使用检测器522，因此不使用加速度计的低功率模式，加速度计可能缺少这种模式。

假定使用检测器522能够通过作为加速度计的替选的振动传感器来实现。作为加速度计替选的振动传感器是所谓的“球笼开关”，即下列开关，其中球在导电笼内的运动使球接触导电笼并完成电路，从而接通开关。

使用振动传感器具有一旦车手使用自行车就产生唤醒事件的优点，但是它具有引起“误报”的缺点。如上文所强调的，能够通过在进入运行模式之前另外通过加速度计518检测曲柄臂的完全旋转来克服这种“误报”，因此加速度计518用作实际使用检测器。

因此，唤醒单元1000在这种特定情况下由假定使用检测器522和作为实际使用检测器的加速度计118的组配件形成。

假定使用检测器522不一定需要是振动传感器。振动传感器的替选如下：

-倾斜传感器，

-自给磁场传感器，即没有任何外部组件，例如磁力计，被配置为测量地球磁场并根据例如曲柄臂相对于自行车的元件(例如，拨链器)的位置变化而感知其绕动；

-气压计，其测量曲柄臂上的风/空气的压力，进而指示曲柄臂的运动状态或静止状态；

-位置和/或旋转传感器，例如陀螺仪；

-力和/或压力和/或机械应力传感器，例如感知骑手在曲柄臂上的按压的传感器；特别地，这种传感器能够有利地使用与功率计500相同的应变计510，然而其连接到具有比模数转换器512低的功耗的电位计。

上面指出的每种类型的传感器能够有多个。

迄今为止强调的是，上面指出的至少一些检测器也可用作曲柄臂的实际使用检测器，特别是磁场传感器、位置传感器和力和/或压力和/或机械应力传感器；关于图14，讨论将回到这一点。

图11示出了根据相应的第一实施例的相对于设有唤醒单元1000的功率计500的操作的流程图600。该流程图还表示在处理器506中执行的程序，并且仅描述它与图7的流程图200的不同之处。

方框204被方框604代替，其中处理器506除了负责开启辅助电子设备(特别是开启模数转换器512、应变计和相关读取控制单元510，以及无线电设备520)并且将加速度计518置于正常运行模式之外，还负责开启假定使用检测器522(如第一次通过开关或通过插入电池电源单元502而开启功率检测器500)或保持其开启。

方框222由方框622代替，其中处理器106这次负责关闭加速度计118，以及关闭辅助电子设备(应变计510、模数转换器512、无线电设备520)；处理器106还负责保持假定使用检测器522开启。

在处理器506也在方框224中进入待机状态之后，仅假定使用检测器522因而保持开启，并且因此功率计500的电力消耗减少到最小，并且有利地保持电池1502的电量。

方框226由方框626代替，其中处理器506接收唤醒信号——以由此返回到方框202的运行模式——由唤醒单元1000的假定使用检测器522提供。

同样在这种情况下，在方框626中检测到的唤醒信号可能更复杂，并且特别地不仅包括由假定使用检测器522提供的信号的检测，而且还包括特别是由加速度518提供的曲柄臂的完整旋转的检测，以便防止功率检测器500在假定使用检测器的错误激活时开启。

在任何情况下，加速度计518形成唤醒单元1000的一部分，因为它被用作实际使用检测器，只要它检测到曲柄臂的旋转，就保持系统处于运行模式——当然除了执行功率计500的节奏检测器的其自身作用之外。

图12示出了根据相应的第二实施例的相对于功率计500的操作的流程图700。流程图700还表示在处理器506中执行的程序，并且这里仅描述它与图11流程图600的不同之处。特别地，差异与图8的流程图300与图7的流程图200的区别相同。

方框604由方框704代替，其中处理器506仅负责将加速度计518置于正常运行模式并且使假定使用检测器522开启或保持其开启。

处理器506在方框728中负责开启辅助电子设备(特别是模数转换器512，应变计和相关读取控制单元510，并且无线电520被开启)，这仅在框210中它检测到新的旋转之后，在框212中处理器506检查到时间‘time’大于或等于最小阈值MinRotat时，执行该开启。辅助电子设备开启方框728在方框214之前执行，在方框214中，处理器506存储时间‘time’并且负责相对于曲柄臂的旋转更新数据。

如果辅助电子设备已经开启则不执行方框728，如在方框212和方框728之间布置的方框730中所检查的。

图13示出了当利用图11的方法操作时相对于功率计500的状态图。

在功率检测器500的运行模式802下，处理器506处于运行模式，加速度计处于(正常或单一)运行模式，并且辅助电子设备(模数转换器512、应变计和相关读取控制单元510、无线电设备520)开启。此外，假定使用检测器522开启。能耗最大。在这种模式下，功率检测器100收集扭矩和节奏数据，并且可能地将它们发送到外部处理器(加速度计518起其功率计100的节奏计的作用)。此外，在这种模式下，如果节奏在相应于由极值MinRotat和MaxRotat界定的旋转时间的预定节奏范围之外，则功率检测器500优选地忽略扭矩和节奏数据。如上所述，加速度计518起其唤醒单元1000的实际使用检测器的作用，从而只要其检测到曲柄臂旋转就保持系统处于运行模式。

在功率检测器100的待机模式404下，处理器506处于待机或低功率模式，加速度计518关闭，并且辅助电子设备(模数转换器512、应变计和相关的读取控制单元510、无线电设备520)被关闭。仅假定使用检测器522开启。能耗是最低的。

在功率检测器500的临时模式806下，处理器506处于运行模式，加速度计518处于(正常或单一)运行模式，并且辅助电子设备(模数转换器112、应变计和相关读取控制单元110、无线电设备120)关闭。此外，假定使用检测器522关闭。能耗仍然相当低。

确定从运行模式802的状态到待机模式804的状态的转变的事件或信号被指示为睡眠信号Sleep，并且相应于经过了睡眠时间SleepTime，而处理器106没有通过处于其唤醒单元1000的实际使用检测器的作用的加速度计518检测到任何旋转。

确定从待机模式804的状态到临时状态806的转变的事件或信号被指示为唤醒信号Wake，并且相应于唤醒单元1000的假定使用检测器522的输出信号。

确定从临时模式806的状态到运行模式802的状态的转变的事件或信号被指示为完全唤醒信号Full Wake，并且相应于由起其实际使用检测器的作用的加速度计518提供的合适的踩踏节奏的检测。应强调的是，临时模式806允许在其中实际上骑手未在使用自行车的情况下忽略由假定使用检测器522检测到的振动或其它运动，避免不必要地进入功率检测器100的完全运行模式402。

因此，系统也可以从临时模式806的状态返回到待机模式804的状态，即不开启辅助电子设备；相对转换被指示为重新休眠814，并且相应于假定使用检测器522对假定使用信号的检测，而不是由起唤醒单元1000的部分的作用的加速度计518对实际使用信号的检测。当自行车在没有曲柄臂的旋转的情况下移位/移动时，例如当自行车在汽车的自行车载架上运输并且受到风的应力时，发生这种情况。

为了完整起见，运行模式802中的持久性也被指示为Anti-sleep816(防睡眠)，相应于继续踩踏。

当用图11的方法操作时，相对于功率计500的状态图是简化，其中不存在临时模式806和完全唤醒信号Full Wake 812，唤醒事件或信号Wake直接确定从待机模式804的状态到运行模式802的状态的转变，如本领域技术人员在阅读本说明书后将明白的。

图14示出了根据本发明的第二实施例的被结合在自行车曲柄臂中的设有唤醒单元1000的电气/电子系统的方框图，在所示情况下，唤醒单元1000表示扭矩计或功率计900。特别地，本发明涉及一种功率计，在此情形中，表现为加速度计，在此用918表示；另一方面，如果不存在加速度计918，则本发明涉及一种扭矩计。

功率计900与图10的功率计500不同在于，功率计900不仅包括与加速度计918(如果存在的话)不同的假定使用检测器922，而且还包括与加速度计918(如果存在的话)不同的实际使用检测器924。因此，加速度计918(如果存在)不是唤醒单元1000的一部分。

扭矩计或功率计900的其它组件用相同的附图标记增加400表示，以便指示电池电源单元902、电气/电子组件904、处理器906、应力/应变检测器908、一个或多个应变计和相关的读取控制单元(用附图标记910整体表示)、模数转换器912、一个或多个温度传感器和相关的读取控制单元(用附图标记914整体表示)、第二模数转换器916、前述的加速度计918和通信装置920，特别是无线电设备920。

在该实施例中，由于提供了完全结合在曲柄臂中并且与加速度计918不同的完全唤醒单元1000，因此不使用加速度计的低功率模式，加速度计可能缺少这种模式，甚至可能不存在。

假定使用检测器922能够由上面参考假定使用检测器522列出的任何装置制成，包括专用于这种功能的第二(或单个)加速度计。

如上所述，实际使用检测器924能够由磁场传感器，由位置传感器或由力和/或压力和/或机械应力传感器制成；然而在这种情况下，原则上也可能使用倾斜传感器或其它加速度计。

根据本说明，本领域技术人员将清楚电气/电子系统900的操作。

本质上，在完全类似于图11和12的方框626的方框中，假定使用检测器922的输出信号仍然确定从待机模式(参见图11和12的方框224)到运行模式(参见图11和12的方框202)的转换。

实际使用检测器924的输出信号用于完全唤醒(类似于图13的信号812的FullWake信号)和维持运行模式(类似于图13的信号816的Anti-sleep信号)的目的，因此用于对图11和12的方框210的概括，因为再次检查了曲柄臂的旋转或由踩踏或上述其它条件之一确定的曲柄臂上的应力状态。同样清楚的是，如果在任何情况下都存在由实际使用检测器924或由加速度计918(如果存在)提供的曲柄臂的旋转信息，仍可以使扭矩计或功率计900的数据的集合(参见图11和12的方框214)以及可能地辅助电子设备的开启(参见图12的方框728)辅助用以估计踩踏节奏处于由图11和12的方框212、216的旋转时间MinRotat和MaxRotat指示的预定节奏范围内。

在各种实施例中，辅助电子设备(应变计110、510、910，模数转换器112、512、912和无线电设备120、520、920)的组件总是以相同的方式管理，但这不是绝对必要的。特别是在图8和12的情况下，可以等待以仅开启消耗最多的无线电设备120、520。

在各种实施例中，功率计能够被扭矩计代替，或者另外用作扭矩计或仅用作节奏计。

本领域技术人员还应理解，功率计100、500、900代表曲柄臂所能够设有的电气/电子系统。

应再次强调，在其它实施例中，唤醒单元1000能够包括假定使用检测器和实际使用检测器中的仅一个。在具有加速度计的功率计的情况下，假定使用检测器和实际使用检测器中的每一个(如果设有)都能够在加速度计之外或者由加速度计制成，但是由其另一个检测轴制成，如上所述。

假定使用检测器和实际使用检测器中的每一个可以包括一个以上的上面列出的检测装置，例如多个倾斜传感器。

应强调的是，上述曲柄臂有利地是完全自动的，因为它不需要曲柄臂本身之外的任何其它元件用于其操作。

此外，当使用参考图2-5所示的过程制造时，电气/电子系统的至少大部分组件(例如仅排除电池电源单元102、502、902)有利地集成在所述曲柄臂中。在本说明和所附权利要求中，“集成”的意思是曲柄臂与已经插入其中的电气/电子系统的这些组件以单件模制。

因此，曲柄臂和电气/电子系统的这些大部分组件构成整体式组件。在本说明和所附权利要求中，“整体式”组件有意指示更为复杂的结构，但仍然由结合在一起并且如果不损伤它们中的至少一个则不可拆卸的多个部件制成。

以上是本发明方面的各种实施例的描述，并且能够在不脱离本发明范围的情况下做出进一步的改变。能够改变各种组件的形状和/或尺寸和/或位置和/或取向，和/或各种步骤的连续性。元件或模块的功能能够由两个或更多个组件或模块执行，以及反之。被示出直接连接或彼此接触的组件能够具有布置在它们之间的中间结构。示出彼此直接紧随的步骤能够具有在它们之间执行的中间步骤。附图中示出和/或参考附图或实施例描述的细节能够应用于其它附图或实施例中。并非在附图中示出或在相同上下文中描述的所有细节都必须存在于同一实施例中。单独或与其它特征组合的相对于现有技术而言新颖的特征或方面应被视为本身描述，与被明确描述为创新的内容无关。

Claims (23)

1.一种设有电气/电子系统（100、500、900）的自行车曲柄臂（10），所述电气/电子系统包括电池电源单元（102、502、902）、具有待机模式（404、804）和运行模式（402、802）的处理器（106、506、906），以及发出用于所述处理器（106、506、906）的唤醒信号（210、810）的唤醒单元（1000），其特征在于，所述唤醒单元（1000）完全由所述曲柄臂（10）支撑或被支撑在所述曲柄臂中，

其中所述唤醒单元（1000）包括自行车的假定使用检测器（118、522、922）和曲柄臂的实际使用检测器（118、518、924），其中所述假定使用检测器和所述实际使用检测器由所述唤醒单元（1000）的相同组件（118）实现，所述相同组件（118）具有正常运行模式和低功率运行模式，在所述正常运行模式下，所述相同组件起假定使用检测器（118、922）和实际使用检测器（118、924）的作用，而在所述低功率运行模式下，所述相同组件起假定使用检测器的作用。

2.根据权利要求1所述的曲柄臂（10），其特征在于，所述自行车的假定使用检测器（118、522、922）选自由以下装置组成的组：至少一个振动传感器；至少一个倾斜传感器；至少一个自给磁场传感器；至少一个气压计；至少一个位置和/或运动传感器；以及至少一个力传感器。

3.根据权利要求2所述的曲柄臂（10），其特征在于，所述自行车的假定使用检测器（118、522、922）选自压力和/或机械应力传感器。

4.根据权利要求2所述的曲柄臂（10），其特征在于，所述至少一个振动传感器包括至少一个加速度计或至少一个“球笼开关”。

5.根据权利要求1所述的曲柄臂（10），其特征在于，所述曲柄臂的实际使用检测器（118、518、924）选自由以下装置组成的组：至少一个振动传感器；至少一个倾斜传感器；至少一个自给磁场传感器；至少一个气压计；至少一个位置和/或运动传感器；以及至少一个力传感器。

6.根据权利要求5所述的曲柄臂（10），其特征在于，所述曲柄臂的实际使用检测器（118、518、924）选自压力和/或机械应力传感器。

7.根据权利要求5所述的曲柄臂（10），其特征在于，所述至少一个振动传感器包括至少一个加速度计或至少一个“球笼开关”。

8.根据权利要求1所述的曲柄臂（10），其中所述处理器（106、506、906）被配置用以：

- 在进入（202）所述运行模式后，所述处理器开启（604、704）所述实际使用检测器，并且

- 在进入（224）所述待机模式之前，所述处理器关闭（622）所述实际使用检测器。

9.根据权利要求1所述的曲柄臂（10），其中所述处理器（106、506、906）被配置用以：

- 在进入（202）所述运行模式后，所述处理器将所述相同组件（118）置于（204、304）所述正常运行模式，并且

- 在进入（224）所述待机模式之前，所述处理器将所述相同组件（118）置于（222）所述低功率运行模式。

10.根据权利要求1所述的曲柄臂（10），包括通信模块（120、520、920）和/或应力/应变检测器（108、508、908），所述应力/应变检测器（108、508、908）包括至少一个应变计和相关的读取控制单元（110、510、910）以及至少一个模数转换器（112、512、912），其中所述处理器（106、506、906）被配置用以在已经进入（202）所述运行模式之后开启（204、328、604、728）所述通信模块（120、520、920）和/或所述应力/应变检测器（108、508、908），并且在进入（224）所述待机模式之前关闭（222、622）所述通信模块（120、520、920）和/或所述应力/应变检测器（108、508、908）。

11.根据权利要求1所述的曲柄臂（10），其中所述处理器（106、506、906）被配置用以检测（210）所述曲柄臂（10）的旋转运动。

12.根据权利要求11所述的曲柄臂（10），其中，所述处理器（106、506、906）被配置用以基于所述唤醒单元（1000）的、相应地所述唤醒单元（1000）的实际使用检测器（108、518、924）的输出信号检测（210）所述曲柄臂（10）的旋转运动。

13.根据权利要求11或12所述的曲柄臂（10），其中所述处理器（106、506、906）被配置用以当其在比第一阈值长的时间上未检测到所述曲柄臂（10）的任何旋转运动时进入（224）待机模式。

14.根据权利要求13所述的曲柄臂（10），其中，所述处理器（106、506）被配置用以当其在比第一阈值（MaxRotat）和大于所述第一阈值（MaxRotat）的第二阈值（SleepTime）长的时间上未检测（216、218）到所述曲柄臂（10）的任何旋转运动时进入（224）待机模式。

15.根据权利要求14所述的曲柄臂（10），其中，其中所述处理器（106、506、906）被配置用以当其在比第一阈值（MaxRotat）长但比所述第二阈值（SleepTime）短的时间上未检测到所述曲柄臂（10）的任何旋转运动时保持在运行模式下。

16.根据权利要求11所述的曲柄臂（10），其中所述处理器（106、506、906）被配置用以：当所述处理器检测到所述曲柄臂（10）的旋转运动的节奏大于预定最大节奏，相应地检测到比预定最小旋转运动时间（MinRotat）短的旋转运动时间时，所述处理器忽略节奏、扭矩或功率数据。

17.根据权利要求10所述的曲柄臂（10），其中所述处理器（106、506、906）被配置用以：当所述处理器检测到所述曲柄臂（10）的旋转运动的节奏低于预定最大节奏，相应地检测到比预定最小运动时间（MinRotat）长的旋转运动时间时，所述处理器开启（204、328、604、728）所述通信模块（120、520、920）和/或所述应力/应变检测器（108、508、908）。

18.根据权利要求1所述的曲柄臂（10），其特征在于，所述处理器（106）的所述唤醒信号包括由所述唤醒单元（1000）的假定使用检测器产生的中断信号。

19.根据权利要求18所述的曲柄臂（10），其中在所述假定使用检测器（118、522、922）检测到在预定最小运动阈值（MinAccel）以上的运动时，产生所述中断信号。

20.根据权利要求1所述的曲柄臂（10），其中所述曲柄臂（10）包括加速度计（118、518），并且所述处理器（106、506、906）被配置用以基于所述加速度计（118）的输出信号测量所述曲柄臂（10）的旋转节奏。

21.根据权利要求20所述的曲柄臂（10），其中，所述唤醒单元（1000）包括所述加速度计（118），并且所述处理器（106）的所述唤醒信号由所述加速度计（118）在其检测到沿所述加速度计（118）的至少一个轴线的加速度在预定加速度阈值（MinAccel）以上时产生的中断信号给出。

22.根据权利要求20或21所述的曲柄臂（10），其中所述唤醒单元（1000）基于所述加速度计（118）的输出信号控制所述电气/电子系统（100）的状态（408、410、414、416）在运行模式（402）、待机模式（404）和可能的临时模式（406）之间的转换。

23.根据权利要求1所述的曲柄臂（10），其中所述曲柄臂是整体式的并且由复合材料制成，所述复合材料包括结合在聚合物基质中的结构纤维，所述曲柄臂与承载所述唤醒单元（1000）的印刷电路板（42）共同模制成。

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