CN113082609A - 基于负载实现阻力控制的发电动感自行车及系统 - Google Patents

基于负载实现阻力控制的发电动感自行车及系统 Download PDF

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Abstract

本发明基于负载实现阻力控制的发电动感自行车及系统，所述发电动感自行车包括动感自行车本体、发电机以及负载，通过所述动感自行车的主皮带轮带动发电机飞轮实现发电机发电，所述发电机将运动产生的电量输出给负载；所述发电动感自行车还包括用于控制所述发电机输出功率的功率控制器，通过所述功率控制器调节所述发电机的输出功率大小，并实现对发电动感自行车主皮带轮的阻力大小进行控制；本发明通过控制发电机输出到负载的输出功率，从而调节发电动感自行车的主皮带轮阻力，保证人体本身运动的一致性，运动者本身可以进行长时间的规律运动，使得发电机的输出电流稳定，无需额外增加稳压设备。

Description

基于负载实现阻力控制的发电动感自行车及系统
技术领域
本发明涉及健身器材领域，特别是涉及一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车及系统。
背景技术
动感单车自上个世纪由美国健身教练发明之后，随着人们对于健康的重视，动感单车逐渐普及到我们的日常生活中。尤其利用动感单车发电，不仅有助于人们的运动，也能够节约能源，促进环保。
一般的动感单车包括动感单车本体、发电机以及蓄电池，动感单车本体上设置有主皮带轮，发电机上设置有飞轮和定子，飞轮的转轴作为发电机的转子，定子磁芯产生磁场，转子的转动切割磁场，产生感应电动势，通过动感单车的主皮带轮带动发电机飞轮实现发电机发电，发电机通过接线端子将产生的电流引出存储在蓄电池中。
动感单车在使用过程中，由于人体本身运动的不一致性使得发电机的输出电流或大或小，无法保证发电机的输出功率一致，且运动者本身也无法进行长时间的规律运动，因此如何将发电机和调节动感单车自身负重或阻力相互结合，是目前需要解决的技术难题。
发明内容
本发明的主要目的之一在于克服现有技术的以上缺点和不足，提供一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车。
一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车，所述发电动感自行车包括动感自行车本体、发电机以及负载，通过所述动感自行车的主皮带轮带动发电机飞轮实现发电机发电，所述发电机将运动产生的电量输出给负载；所述发电动感自行车还包括用于控制所述发电机输出功率的功率控制器，通过所述功率控制器调节所述发电机的输出功率大小，并实现对发电动感自行车主皮带轮的阻力大小进行控制；当所述发电机的输出功率较低时，所述发电动感自行车主皮带轮的阻力较小，反之，所述发电动感自行车主皮带轮的阻力较大。
在其中一个实施例中，所述负载为充电蓄电池组，通过所述发电机产生的电量对所述充电蓄电池组进行充电，则所述功率控制器为控制所述充电蓄电池组充电功率的充电功率控制器，通过所述充电功率控制器调节对所述充电蓄电池组的充电功率大小，实现对发电动感自行车主皮带轮的阻力大小进行控制，当所述充电蓄电池组的充电功率较低时，所述发电动感自行车主皮带轮的阻力较小，反之，所述发电动感自行车主皮带轮的阻力较大。
在其中一个实施例中，所述发电动感自行车还包括与所述充电蓄电池组相连接的逆变器，通过所述逆变器将发电动感自行车运动产生的电量接入健身房或者接入电网，用于市电供应。
本发明的主要目的之二在于克服现有技术的以上缺点和不足，提供一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车。
一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车，所述发电动感自行车包括动感自行车本体、发电机以及多个不同功率的负载，通过所述动感自行车的主皮带轮带动发电机飞轮实现发电机发电，所述发电机将运动产生的电量输出给多个负载中的一个；所述发电机与多个负载之间设置有一个用于所述发电机电量输出切换的负载切换开关，当所述负载切换开关切换至功率较小的负载时，所述发电动感自行车主皮带轮的阻力较小；当所述负载切换开关切换至功率较大的负载时，所述发电动感自行车主皮带轮的阻力较大。
在其中一个实施例中，所述多个不同功率的负载为多个功率不相同的且颜色不一样的指示灯。
本发明的主要目的之三在于克服现有技术的以上缺点和不足，提供一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车系统。
一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车系统，所述系统包括多个发电动感自行车、后台服务器以及连接所述发电动感自行车与所述后台服务器相互通讯的无线通讯网络，所述后台服务器通过无线通讯网络远程对每一发电动感自行车的发电机输出功率的大小进行控制，实现后台对每一发电动感自行车的主皮带轮的阻力大小进行控制。
本发明的有益效果在于：通过控制发电机输出到负载的输出功率，从而调节发电动感自行车的主皮带轮阻力，保证人体本身运动的一致性，运动者本身可以进行长时间的规律运动，使得发电机的输出电流稳定，无需额外增加稳压设备。
附图说明
图1为本发明基于负载实现阻力控制的发电动感自行车的结构示意图；
图2为本发明基于负载实现阻力控制的发电动感自行车的部分结构示意图；
图3为本发明基于负载实现阻力控制的发电动感自行车中的部分示意图；
图4为本发明基于负载实现阻力控制的发电动感自行车的有害气体探测器的电路图；
图5为本发明基于负载实现阻力控制的发电动感自行车系统的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
请参阅图1至图2，本发明提供的一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车，所述发电动感自行车包括动感自行车本体1、发电机2以及负载3，所述动感自行车本体1上设置有主皮带轮11和飞轮12，所述主皮带轮11和飞轮12之间设置有皮带13，所述发电机2包括定子21，定子21为产生磁场的强磁件，飞轮12的转轴作为发电机2的转子，所述飞轮12和发电机2是一体的。所述主皮带轮11通过皮带13带动飞轮12旋转，飞轮12高速转动时与定子21的切割磁场，产生感应电动势，通过线缆将产生的电流引入到负载3中。负载3可以为储存电量的蓄电池，也可以为使用电力的装置，如显示屏或其他控制装置。
其中，对所述发电动感自行车主皮带轮11的阻力大小调控一般通过摩擦阻力实现，即通过增加或减少皮带13与主皮带轮11或飞轮12之间的摩擦力。也可以通过刹车片调控主皮带轮11的阻力大小。
其中，所述发电动感自行车还包括用于控制所述发电机2输出功率的功率控制器4，所述功率控制器4设置在动感自行车本体1上，通过所述功率控制器4调节所述发电机2的输出功率大小，并实现对发电动感自行车主皮带轮11的阻力大小进行控制；当所述发电机2的输出功率较低时，所述发电动感自行车主皮带轮11的阻力较小，反之，所述发电动感自行车主皮带轮11的阻力较大。
其中，所述主皮带轮11的阻力大小调控也可以通过电磁效应产生阻力，如磁控阻力、电磁阻控力。
其中，所述负载3为充电蓄电池组，通过所述发电机2产生的电量对所述充电蓄电池组进行充电。
其中，所述功率控制器4为控制所述充电蓄电池组充电功率的充电功率控制器，通过所述充电功率控制器调节对所述充电蓄电池组的充电功率大小，实现对发电动感自行车主皮带轮11的阻力大小进行控制，当所述充电蓄电池组的充电功率较低时，所述发电动感自行车主皮带轮11的阻力较小，反之，所述发电动感自行车主皮带轮11的阻力较大。
其中，所述发电动感自行车还包括与所述充电蓄电池组相连接的逆变器(图未示)，通过所述逆变器将发电动感自行车运动产生的电量接入健身房或者接入电网，用于市电供应。
实施例二
请参阅图1至图3，本发明提供的一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车，所述发电动感自行车包括动感自行车本体1、发电机2以及多个不同功率的负载3，通过所述动感自行车的主皮带轮11带动发电机飞轮12实现发电机2发电，所述发电机2将运动产生的电量输出给多个负载3中的一个；所述发电机2与多个负载3之间设置有一个用于所述发电机2电量输出切换的负载切换开关6，当所述负载切换开关6切换至功率较小的负载3时，所述发电动感自行车主皮带轮11的阻力较小；当所述负载切换开关6切换至功率较大的负载3时，所述发电动感自行车主皮带轮11的阻力较大。
其中，所述多个不同功率的负载3为多个功率不相同的且颜色不一样的指示灯。
实施例三
请参阅图1及图4，本实施例提供一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车，本实施例与实施例一的结构相似，其不同之处在于：本实施例的发电动感自行车还包括有害气体探测器5，所述有害气体探测器5与所述功率控制器4电连接，用于在探测到有害气体时向所述功率控制器4发送加速信号，所述功率控制器4根据所述加速信号控制所述发电机2，使所述发电机2降低输出功率以减小主皮带轮11的阻力。因而，用户可提高所述发电动感自行车的车速，快速通过危险区域，提高了安全性。
在本实施例中，所述有害气体探测器5包括气体探测电路51、信号微调电路52、加速信号产生电路53及按键开关K，所述蓄电池的正极与所述按键开关K的第一端电连接，所述气体探测电路51与所述加速信号产生电路53及所述按键开关K的第二端电连接，用于识别有害气体，并将识别信号输出至所述信号微调电路52。所述信号微调电路52与所述加速信号产生电路53电连接，用于调节所述识别信号后并输出至所述加速信号产生电路53。所述加速信号产生电路53与所述功率控制器4电连接，用于向所述功率控制器4发送加速信号。
所述气体探测电路51包括第一电解电容C1、第一金属膜电阻R1、气敏电阻T，所述气敏电阻T设置有第一连接脚、第二连接脚、第三连接脚、第四连接脚、第五连接脚及第六连接脚，所述第一电解电容C1的第一端与所述按键开关K的第一端电连接，所述第一电解电容C1的第二端与所述气敏电阻T里的第一连接脚、第三连接脚及蓄电池的负极电连接。所述第一金属膜电阻R1的第一端与所述按键开关K电连接，所述第一金属膜电阻R1的第二端与所述气敏电阻T的第二端电连接，所述气敏电阻T的第四连接脚及第五连接脚与所述信号微调电路52电连接，所述气敏电阻T的第五连接脚与所述蓄电池的负极电连接。在本实施例中，所述气敏电阻T为QM-N5型气敏元件。可以理解的是，在某些实施例中，所述气敏电阻T也可以为其它类型的气敏元件，在此不做具体限定。
所述信号微调电路52包括电位器RP、第二金属膜电阻R2，所述电位器RP的第一端与所述按键开关K电连接，所述电位器RP的第二端与所述气敏电阻T里的第四连接脚及第六连接脚电连接。所述第二金属膜电阻R2的第一端与所述电位器RP电连接，所述第二金属膜电阻R2的第二端与所述加速信号产生电路53电连接。
所述加速信号产生电路53包括第二电解电容C2、二极管D、三极管Q、第三金属膜电阻R3，所述第二电解电容C2的第一端与所述按键开关K电连接，所述第二电解电容C2的第二端与所述二极管D的第一端及第二金属膜电阻R2电连接。所述二极管D的第二端与所述三极管Q的基极电连接。所述三极管Q的发射极与所述按键开关K的第一端电连接，所述三极管Q的集电极与所述第三金属膜电阻R3的第一端及所述功率控制器4电连接。所述第三金属膜电阻R3的第二端与蓄电池负极电连接。所述第一金属膜电阻、所述第二金属膜电阻、所述第三金属膜电阻具有低杂音，稳定，受温度影响小，精确度高的优点。
通过所述第二金属膜电阻R2与所述第二电解电容C2的配合，因而在开启所述按键开关K，开始通电时，保持二极管D和三极管Q的发射极的发射结无电压，使其处于截止状态。当所述第二电解电容C2充满电后，才正式检测，避免气敏电阻T误检测。当气敏电阻T检测到目标气体的浓度大于预设浓度时，所述三极管Q导通，则所述三极管Q的集电极产生高电平信号，该高电平信号作为加速信号促使所述功率控制器4控制所述发电机2降低输出功率。
实施例四
请参阅图1至图5，本发明提供的一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车系统，所述系统包括多个发电动感自行车、后台服务器以及连接所述发电动感自行车与所述后台服务器相互通讯的无线通讯网络，所述后台服务器通过无线通讯网络远程对每一发电动感自行车的发电机输出功率的大小进行控制，从而实现后台对每一发电动感自行车的主皮带轮的阻力大小进行控制。
本发明通过控制发电机输出到负载的输出功率，从而调节发电动感自行车的主皮带轮阻力，保证人体本身运动的一致性，运动者本身可以进行长时间的规律运动，使得发电机的输出电流稳定，无需额外增加稳压设备。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车，其特征在于：所述发电动感自行车包括动感自行车本体、发电机以及负载，通过所述动感自行车的主皮带轮带动发电机飞轮实现发电机发电，所述发电机将运动产生的电量输出给负载；所述发电动感自行车还包括用于控制所述发电机输出功率的功率控制器，通过所述功率控制器调节所述发电机的输出功率大小，并实现对发电动感自行车主皮带轮的阻力大小进行控制；当所述发电机的输出功率较低时，所述发电动感自行车主皮带轮的阻力较小，反之，所述发电动感自行车主皮带轮的阻力较大。
2.根据权利要求1所述的基于负载实现阻力控制的发电动感自行车，其特征在于：所述负载为充电蓄电池组，通过所述发电机产生的电量对所述充电蓄电池组进行充电，则所述功率控制器为控制所述充电蓄电池组充电功率的充电功率控制器，通过所述充电功率控制器调节对所述充电蓄电池组的充电功率大小，实现对发电动感自行车主皮带轮的阻力大小进行控制，当所述充电蓄电池组的充电功率较低时，所述发电动感自行车主皮带轮的阻力较小，反之，所述发电动感自行车主皮带轮的阻力较大。
3.根据权利要求2所述的基于负载实现阻力控制的发电动感自行车，其特征在于：所述发电动感自行车还包括与所述充电蓄电池组相连接的逆变器，通过所述逆变器将发电动感自行车运动产生的电量接入健身房或者接入电网，用于市电供应。
4.一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车，其特征在于：所述发电动感自行车包括动感自行车本体、发电机以及多个不同功率的负载，通过所述动感自行车的主皮带轮带动发电机飞轮实现发电机发电，所述发电机将运动产生的电量输出给多个负载中的一个；所述发电机与多个负载之间设置有一个用于所述发电机电量输出切换的负载切换开关，当所述负载切换开关切换至功率较小的负载时，所述发电动感自行车主皮带轮的阻力较小；当所述负载切换开关切换至功率较大的负载时，所述发电动感自行车主皮带轮的阻力较大。
5.根据权利要求4所述的基于负载实现阻力控制的发电动感自行车，其特征在于：所述多个不同功率的负载为多个功率不相同的且颜色不一样的指示灯。
6.一种基于负载实现阻力控制的发电动感自行车系统，其特征在于：所述系统包括多个发电动感自行车、后台服务器以及连接所述发电动感自行车与所述后台服务器相互通讯的无线通讯网络，所述每一发电动感自行车为权利要求1-5任意一项所述的发电动感自行车，所述后台服务器通过无线通讯网络远程对每一发电动感自行车的发电机输出功率的大小进行控制，实现后台对每一发电动感自行车的主皮带轮的阻力大小进行控制。
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