CN113104144B - 一种电动自行车加速保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动自行车加速保护装置，所述保护装置包括信号采集电路、信号检测电路、延时报警电路以及设置在电动自行车上的霍尔传感器和控制器之间的常闭开关K1‑1，所述信号采集电路利用红外传感器U1检测车座上的人体信号依次传输到选频器和放大器，放大器将选频放大后的人体信号传输到信号检测电路，信号检测电路利用低压检测器和高压检测器检测人体信号，当低压检测器导通时，延时报警电路启动，延时报警电路打开常闭开关K1‑1并发送报警信号给到移动终端。本发明解决了电动自行车未关闭电源时误触车把导致的突然加速问题，确保了电动车的使用安全。
Description
技术领域
本发明涉及电动自行车技术领域，特别是涉及一种电动自行车加速保护装置。
背景技术
电动自行车因其经济、节能已成为居民的重要代步工具，电动自行车由专门的电机驱动，通过旋转转把上的霍尔传感器改变霍尔传感器的输出电压，由控制器接收霍尔传感器的输出电压进而控制电机的转速实现对电动自行车的加速；然而当人们推动电动自行车或者未关闭电源时，不小心转动转把，就会对电动自行车产生加速，容易造成飞车事故，给使用人带来巨大伤害，存在很大的使用安全隐患。
目前有在电动自行车座上设置压力传感器，利用压力传感器检测车座上的压力值将压力值传送给到控制器，由控制器控制电机电源进而控制车速，然而采用这种方式进行检测控速，压力传感器所检测到的压力值会因驾驶员的坐姿、车的颠簸状态而不断发生变化，容易导致行驶过程中控制器误断电机电源的问题，产生极大的安全危险。
发明内容
针对转动车把易导致飞车，以及现有的压力传感器的解决方式依然存在很大的安全风险的技术问题，本发明提出一种电动自行车加速保护装置。
一种电动自行车加速保护装置，所述保护装置包括信号采集电路、信号检测电路、延时报警电路以及设置在电动自行车上的霍尔传感器和控制器之间的常闭开关K1-1，所述信号采集电路利用红外传感器U1检测车座上的人体信号依次传输到选频器和放大器，放大器将选频放大后的人体信号传输到信号检测电路，信号检测电路利用低压检测器和高压检测器检测人体信号，当低压检测器导通时，延时报警电路启动，延时报警电路打开常闭开关K1-1并发送报警信号给到移动终端。
所述信号采集电路包括匹配器、选频器和放大器，匹配器接收红外传感器U1所采集到的人体信号后传输到选频器，选频器将选频后的人体信号发送到放大器，放大器对选频后的人体信号进行放大便于信号检测电路对放大后的人体信号进行检测。
所述匹配器包括电感L1，电感L1的一端与电容C1的一端、红外传感器U1的输出端连接， 电感L1的另一端与电容C2的一端、选频器的输入端连接；所述红外传感器U1的电源端通过电阻R1与电源VCC连接，红外传感器U1的接地端、电容C1的另一端、电容C2的另一端均接地。
所述选频器包括电阻R2，电阻R2的一端与匹配器的输出端、放大器的电阻R7的一端连接，电阻R2的另一端与电容C6的一端、电容C7的一端、放大器的电阻R9的一端连接；所述电容C7的另一端与电阻R3的一端、放大器的输入端连接，电容C6的另一端与电阻R3的另一端均接地。
所述放大器包括运放器AR1，运放器AR1的同相输入端与选频器的输出端连接，运放器AR1的反相输入端与电阻R5的一端、电阻R4的一端连接，运放器AR1的输出端与电阻R4的另一端、电阻R9的另一端、稳压管D1的负极连接；所述稳压管D1的正极与电阻R6的一端、电容C5的一端连接，电阻R6的另一端与电阻R7的一端、电容C4的一端连接，电容C5的另一端与电阻R8的一端、电容C3的一端连接，电阻R7的另一端和电容C3的另一端均与选频器的输入端连接；所述电阻R8的另一端、电容C4的另一端、电阻R5的另一端均接地，电阻R9的一端与选频器连接。
所述信号检测电路包括隔离器、低压检测器和高压检测器，隔离器接收放大器输出的放大后的人体信号后将人体信号分别传输到低压检测器和高压检测器，当高压检测器导通时，人体信号通过阻容吸收器泄放，当低压检测器导通时，人体信号触发延时报警电路启动。
所述隔离器包括电阻R11，电阻R11的一端与放大器的输出端连接，电阻R11的另一端和三极管Q1的基极连接；所述三极管Q1的集电极通过电阻R13与电源VCC连接，三极管Q1的发射极与电阻R12的一端、低压检测器的输入端、高压检测器的输入端连接，电阻R12的另一端接地。
所述高压检测器包括三极管Q4，三极管Q4的基极与隔离器的输出端连接，三极管Q4的集电极通过电阻R13与电源VCC连接，三极管Q4的发射极与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端通过电容C8接地，电容C8和电阻R14组成阻容吸收器。
所述低压检测器包括三极管Q2，三极管Q2的基极与隔离器的输出端连接，三极管Q2的发射极与电阻R10的一端、三极管Q3的发射极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q3的基极连接；所述三极管Q3的集电极与延时报警电路的输入端连接，电阻R10的另一端与电源VCC连接。
所述延时报警电路包括计时器U3，计时器U3的第1引脚接地，计时器U3的第5引脚通过电容C10接地，计时器U3的第4引脚和第8引脚均与电源VCC连接，计时器U3的第2引脚与计时器U3的第7引脚、可变电阻R15的下端、电容C9的一端连接，计时器U3的第6引脚与可变电阻R18的右端、可变电阻R18的调节端、电容C11的一端连接，可变电阻R18的左端与信号检测电路的输出端连接，电容C11的另一端接地；所述可变电阻R15的上端和可调端均与电源VCC连接，电容C9的另一端接地；计时器U3的第3引脚通过电阻R16与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的集电极通过电阻R17接地，三极管Q5的发射极与报警器BUZ1的一端连接，报警器BUZ1的另一端与继电器K1的一端、二极管D2的正极连接，二极管D2的负极和继电器K1的另一端均与电源VCC连接，且继电器K1控制常闭开关K1-1的启闭。
本发明的有益效果：本发明利用红外传感器U1检测电动自行车车座上的人体信号，红外传感器U1将检测到的人体信号依次传输到匹配器、选频器和放大器，匹配器、选频器和放大器对接收到的人体信号进行处理，当运放器AR1的输出信号大于稳压管D1的击穿电压时，稳压管D1导通，选频电路选取出人体信号的中心频率反馈到选频器的输入端，便于对人体信号进一步选频放大处理确保信号采集的准确性，隔离器接收运放器AR1的输出信号，当三极管Q1的发射极输出高电压时，高压检测器启动，三极管Q4导通，电阻R14和电容C8组成的阻容吸收器对人体信号进行泄放，当三极管Q1的发射极输出低电压时，低压检测器启动，三极管Q2和三极管Q3组成的复合三极管导通对人体信号进行放大，增强延时报警电路的驱动能力；延时报警电路的可变电阻R18的左端接收复合三极管输出的放大后的人体信号，延时电路进行延时后，计时器U2进入稳态切换状态，三极管Q5导通，报警器BUZ1开始报警，同时继电器K1的得电，常闭开关K1-1打开，由于霍尔传感器和控制器之间的电路被阻断，这样即使转动车把，电动自行车也不会加速，避免了误碰车把所导致的车加速风险，确保了电动车的使用安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为信号采集电路和号检测电路的电路图。
图2 为延时报警电路的电路图。
具体实施方式
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，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种电动自行车加速保护装置，如图1和图2所示，包括信号采集电路、信号检测电路、延时报警电路以及设置在电动自行车上的霍尔传感器和控制器之间的常闭开关K1-1，所述信号采集电路利用红外传感器U1检测车座上的人体信号并依次传输到选频器和放大器，放大器将选频放大后的人体信号传输到信号检测电路，信号检测电路利用低压检测器和高压检测器检测人体信号，当低压检测器导通时，延时报警电路启动，延时报警电路打开常闭开关K1-1并发送报警信号给到移动终端。所述红外传感器U1设置在车座内，其红外检测辐射的范围为车座上部的区域，不会因为驾驶员的坐姿或颠簸时暂时离开座位而影响数据检测。当人坐上车座后，红外传感器U1可以接收人体的红外线并转化为模拟电压信号，转化后的电压信号经选频器和放大器处理后传输到信号检测电路，信号检测电路对选频放大后的电压信号进行检测，当高压检测器导通时表明车座上有人，当低压检测器导通时，表明车座上无人，延时报警电路启动，通过延时报警电路报警并打开常闭开关K1-1避免有人旋转车把导致车加速的风险，同时延时报警电路将报警信号传输到移动终端，通知车主电动自行车处于启动状态及时关闭电源。
所述信号采集电路包括匹配器、选频器和放大器，匹配器接收红外传感器U1所采集到的人体信号后传输到选频器，选频器将选频后的人体信号发送到放大器，放大器对选频后的人体信号进行放大便于信号检测电路对放大后的人体信号进行检测。本发明中所述红外传感器U1的型号可以选用MRT-311，视场角为95度，或者也可选用TS318-1B0814，视场角为110度。
所述匹配器包括电感L1，电感L1的一端与电容C1的一端、红外传感器U1的输出端连接， 电感L1的另一端与电容C2的一端、选频器的输入端连接；所述红外传感器U1的电源端通过电阻R1与电源VCC连接，红外传感器U1的接地端、电容C1的另一端、电容C2的另一端均接地。匹配器可以确保红外传感器U1检测到的人体信号精确传输到选频器，减少线路损耗。
所述选频器包括电阻R2，电阻R2的一端与匹配器的输出端也即电感L1的另一端、放大器的电阻R7的一端连接，电阻R2的另一端与电容C6的一端、电容C7的一端、放大器的电阻R9的一端连接；所述电容C7的另一端与电阻R3的一端、放大器的输入端连接，电容C6的另一端与电阻R3的另一端均接地。选频器将选取出的人体红外辐射的频段2.5*1013-3.75*1013HZ所在的电压信号传输到放大器，过滤掉杂波信号。
所述放大器包括运放器AR1，运放器AR1的同相输入端与选频器的输出端也即电阻R3的一端连接，运放器AR1的反相输入端与电阻R5的一端、电阻R4的一端连接，运放器AR1的输出端与电阻R4的另一端、电阻R9的另一端、稳压管D1的负极连接；所述稳压管D1的正极与电阻R6的一端、电容C5的一端连接，电阻R6的另一端与电阻R7的一端、电容C4的一端连接，电容C5的另一端与电阻R8的一端、电容C3的一端连接，电阻R7的另一端和电容C3的另一端均与选频器的输入端也即电阻R2的一端连接；所述电阻R8的另一端、电容C4的另一端、电阻R5的另一端均接地，电阻R9的一端与选频器连接。当运放器AR1的输出信号的幅值超过稳压管D1的击穿电压时，稳压管D1导通，电容C3、电容C4、电容C5、电阻R6、电阻R7、电阻R8组成的选频电路选择出频段2.5*1013-3.75*1013HZ的中心频率反馈到选频器的输入端重新对信号进行选频放大处理，以进一步确认运放器AR1输出信号的准确性。
所述信号检测电路包括隔离器、低压检测器和高压检测器，隔离器接收放大器输出的放大后的人体信号后将人体信号分别传输到低压检测器和高压检测器，当高压检测器导通时表明电动自行车车座上有人，人体信号通过阻容吸收器泄放即可，当低压检测器导通时表明电动自行车车座上无人且电动自行车电源未关闭，存在误碰车把的危险状况，人体信号触发延时报警电路启动。
所述隔离器包括电阻R11，电阻R11的一端与放大器的输出端也即运放器AR1的输出端连接，电阻R11的另一端和三极管Q1的基极连接；所述三极管Q1的集电极通过电阻R13与电源VCC连接，三极管Q1的发射极与电阻R12的一端、低压检测器的输入端、高压检测器的输入端连接，电阻R12的另一端接地。隔离器可以起到信号隔离的作用，确保信号检测电路检测的准确性。
所述高压检测器包括三极管Q4，三极管Q4的基极与隔离器的输出端也即三极管Q1的发射极连接，三极管Q4的集电极通过电阻R13与电源VCC连接，三极管Q4的发射极与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端通过电容C8接地，当三极管Q1发射极输出高电压时，三极管Q4导通，电容C8和电阻R14组成阻容吸收器，检测到的人体信号通过阻容吸收器进行泄放，电动自行车可以正常使用。
所述低压检测器包括三极管Q2，三极管Q2的基极与隔离器的输出端连接，三极管Q2的发射极与电阻R10的一端、三极管Q3的发射极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q3的基极连接；所述三极管Q3的集电极与延时报警电路的输入端连接，电阻R10的另一端与电源VCC连接。三极管Q2和三极管Q3组成复合三极管，便于驱动延时报警电路，当三极管Q1发射极输出低电压时，也即复合三极管的发射极的电压大于复合三极管的基极电压时，复合三极管导通对低电压的人体信号进行放大，进而触发延时报警电路导通。
所述延时报警电路包括计时器U3，计时器U3的第1引脚接地，计时器U3的第5引脚通过电容C10接地，计时器U3的第4引脚和第8引脚均与电源VCC连接，计时器U3的第2引脚与计时器U3的第7引脚、可变电阻R15的下端、电容C9的一端连接，计时器U3的第6引脚与可变电阻R18的右端、可变电阻R18的调节端、电容C11的一端连接，可变电阻R18的左端与信号检测电路的输出端连接，电容C11的另一端接地；所述可变电阻R15的上端和可调端均与电源VCC连接，电容C9的另一端接地；计时器U3的第3引脚通过电阻R16与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的集电极通过电阻R17接地，三极管Q5的发射极与报警器BUZ1的一端连接，报警器BUZ1的另一端与继电器K1的一端、二极管D2的正极连接，二极管D2的负极和继电器K1的另一端均与电源VCC连接，且继电器K1控制常闭开关K1-1的启闭。可变电阻R18和电容C11组成了延时电路，调节可变电阻R18的阻值可以改变延时的时间，当可变电阻R18的左端接收到复合三极管所输出的触发信号时，延时报警电路启动，延时电路延时eg.30S后使计时器U3NE555进行稳态切换，计时器U3的第3引脚输出低电平信号，触发三极管Q5导通，报警器BUZ1开始报警，同时继电器K1的得电，常闭开关K1-1打开，由于霍尔传感器和控制器之间的电路被阻断，这样即使转动车把，电动自行车也不会加速，避免了误碰车把所导致的车加速风险，确保了安全。
本发明在使用时：本发明利用红外传感器U1检测电动自行车车座上的人体信号，红外传感器U1将检测到的人体信号依次传输到匹配器、选频器和放大器，匹配器、选频器和放大器对接收到的人体信号进行处理，选取出人体红外频段2.5*1013-3.75*1013HZ的人体信号，并对该人体信号进行放大，当运放器AR1的输出信号大于稳压管D1的击穿电压时，稳压管D1导通，选频电路选取出人体信号的中心频率反馈到选频器的输入端，便于对人体信号进一步选频放大处理确保信号的准确性，隔离器接收运放器AR1的输出信号，将信号采集电路、低压检测器和高压检测器进行隔离，避免电路信号之间的影响，当三极管Q1的发射极输出高电压时，高压检测器启动，三极管Q4导通，电阻R14和电容C8组成的阻容吸收器对人体信号进行泄放，当三极管Q1的发射极输出低电压时，低压检测器启动，三极管Q2和三极管Q3组成的复合三极管导通对人体信号进行放大，增强延时报警电路的驱动能力；延时报警电路的可变电阻R18的左端接收复合三极管输出的放大后的人体信号，延时电路进行延时后，NE555进入稳态切换状态，计时器U2的第3引脚输出低电平信号，触发三极管Q5导通，报警器BUZ1开始报警，同时继电器K1的得电，常闭开关K1-1打开，由于霍尔传感器和控制器之间的电路被阻断，这样即使转动车把，电动自行车也不会加速，避免了误碰车把所导致的车加速风险，确保了电动车的使用安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种电动自行车加速保护装置，其特征在于，所述保护装置包括信号采集电路、信号检测电路、延时报警电路以及设置在电动自行车上的霍尔传感器和控制器之间的常闭开关K1-1，所述信号采集电路利用红外传感器U1检测车座上的人体信号依次传输到选频器和放大器，所述红外传感器U1设置在车座内，其红外检测辐射的范围为车座上部的区域，放大器将选频放大后的人体信号传输到信号检测电路，信号检测电路利用低压检测器和高压检测器检测人体信号，当低压检测器导通时，延时报警电路启动，延时报警电路打开常闭开关K1-1并发送报警信号给到移动终端；
所述信号采集电路包括匹配器、选频器和放大器，匹配器接收红外传感器U1所采集到的人体信号后传输到选频器，选频器将选频后的人体信号发送到放大器，放大器对选频后的人体信号进行放大便于信号检测电路对放大后的人体信号进行检测；
所述信号检测电路包括隔离器、低压检测器和高压检测器，隔离器接收放大器输出的放大后的人体信号后将人体信号分别传输到低压检测器和高压检测器，当高压检测器导通时，人体信号通过阻容吸收器泄放，当低压检测器导通时，人体信号触发延时报警电路启动；
延时电路延时后使计时器U3 NE555进行稳态切换，计时器U3的第3引脚输出低电平信号，触发三极管Q5导通，报警器BUZ1开始报警，同时继电器K1的得电，常闭开关K1-1打开；
所述隔离器包括电阻R11，电阻R11的一端与放大器的输出端连接，电阻R11的另一端和三极管Q1的基极连接；所述三极管Q1的集电极通过电阻R13与电源VCC连接，三极管Q1的发射极与电阻R12的一端、低压检测器的输入端、高压检测器的输入端连接，电阻R12的另一端接地；
所述匹配器包括电感L1，电感L1的一端与电容C1的一端、红外传感器U1的输出端连接，电感L1的另一端与电容C2的一端、选频器的输入端连接；所述红外传感器U1的电源端通过电阻R1与电源VCC连接，红外传感器U1的接地端、电容C1的另一端、电容C2的另一端均接地；
所述高压检测器包括三极管Q4，三极管Q4的基极与隔离器的输出端连接，三极管Q4的集电极通过电阻R13与电源VCC连接，三极管Q4的发射极与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端通过电容C8接地，电容C8和电阻R14组成阻容吸收器；
所述低压检测器包括三极管Q2，三极管Q2的基极与隔离器的输出端连接，三极管Q2的发射极与电阻R10的一端、三极管Q3的发射极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q3的基极连接；所述三极管Q3的集电极与延时报警电路的输入端连接，电阻R10的另一端与电源VCC连接。
2.根据权利要求1所述的电动自行车加速保护装置，其特征在于，所述选频器包括电阻R2，电阻R2的一端与匹配器的输出端、放大器的电阻R7的一端连接，电阻R2的另一端与电容C6的一端、电容C7的一端、放大器的电阻R9的一端连接；所述电容C7的另一端与电阻R3的一端、放大器的输入端连接，电容C6的另一端与电阻R3的另一端均接地。
3.根据权利要求1所述的电动自行车加速保护装置，其特征在于，所述放大器包括运放器AR1，运放器AR1的同相输入端与选频器的输出端连接，运放器AR1的反相输入端与电阻R5的一端、电阻R4的一端连接，运放器AR1的输出端与电阻R4的另一端、电阻R9的另一端、稳压管D1的负极连接；所述稳压管D1的正极与电阻R6的一端、电容C5的一端连接，电阻R6的另一端与电阻R7的一端、电容C4的一端连接，电容C5的另一端与电阻R8的一端、电容C3的一端连接，电阻R7的另一端和电容C3的另一端均与选频器的输入端连接；所述电阻R8的另一端、电容C4的另一端、电阻R5的另一端均接地，电阻R9的一端与选频器连接。
4.根据权利要求1所述的电动自行车加速保护装置，其特征在于，所述延时报警电路包括计时器U3，计时器U3的第1引脚接地，计时器U3的第5引脚通过电容C10接地，计时器U3的第4引脚和第8引脚均与电源VCC连接，计时器U3的第2引脚与计时器U3的第7引脚、可变电阻R15的下端、电容C9的一端连接，计时器U3的第6引脚与可变电阻R18的右端、可变电阻R18的调节端、电容C11的一端连接，可变电阻R18的左端与信号检测电路的输出端连接，电容C11的另一端接地；所述可变电阻R15的上端和可调端均与电源VCC连接，电容C9的另一端接地；计时器U3的第3引脚通过电阻R16与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的集电极通过电阻R17接地，三极管Q5的发射极与报警器BUZ1的一端连接，报警器BUZ1的另一端与继电器K1的一端、二极管D2的正极连接，二极管D2的负极和继电器K1的另一端均与电源VCC连接，且继电器K1控制常闭开关K1-1的启闭。
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