CN204264324U - 基于传感器和单片机的温度自适应自行车车座 - Google Patents

基于传感器和单片机的温度自适应自行车车座 Download PDF

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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62J1/00—Saddles or other seats for cycles; Arrangement thereof; Component parts
    • B62J1/28—Other additional equipment, e.g. back-rests for children
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J33/00—Arrangements for warming riders specially adapted for cycles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62J50/00—Arrangements specially adapted for use on cycles not provided for in main groups B62J1/00 - B62J45/00
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本实用新型公开了一种温度自适应的自行车车座，针对烈日暴晒和雨雪天气下的车座给用户带来不便的问题，改善了车座性能。其温度自适应系统通过温度传感器实时检测温度、单片机接收AD转换信号并产生相应控制信号、以及安装于车座下表面的风冷装置和电热装置来实现自动调节车座表面温度的功能。系统由固定于车架上的12V可充电电池实现供电。此外，该自适应系统和湿度传感器配合还能保持车座表面干燥，方便人们雨后骑车出行。该新型车座在自行车工艺中引入了基于电子技术的智能温控系统，体现人文关怀，且简单有效。

Description

基于传感器和单片机的温度自适应自行车车座
技术领域
本实用新型属于自行车配件领域，尤其涉及一种能够监测表面温度和湿度并能自动调节表面温度与湿度的自行车车座。
背景技术
自行车车座在夏天烈日下久晒发烫是一个众所周知的生活问题，经常坐在发烫的坐垫上会对身体健康有害，因此解决此问题极有必要。目前，人们一般会采用的方法是用遮阳罩套在车座上，或者骑上去之前在车座上洒水，待水蒸发吸热使坐垫冷却下来，但是这些方法都无法从根本上解决问题。因此，最根本的方法是，让自行车的车座本身就能防晒，而不需要施加外在因素。
自行车车座也面临其他问题，比如冬天刚下过雪时，车座上会有积雪或结霜，我们在骑车时会感觉非常寒冷；再比如下雨天雨停之后，车座上难免会有雨滴，如果临时没有纸巾或者抹布，又给骑车带来很大麻烦。针对这些问题，我们通过一套系统来一并解决，这套系统的核心就是具有监测功能的传感器和自动调控系统必备的单片机。
实用新型内容
本实用新型涉及一种基于传感器和单片机的温度自适应自行车车座，其技术方案是：应用传感器、单片机技术，基于自动控制的原理维持车座表面温度的稳定；车座表面采用碳纤维材料，并在表面开通多个气孔，使内外气体流通；温度传感器用于检测当前坐垫表面的温度，低功耗MSP430单片机接收传感器的信号并产生相应的控制信号，从而选择加热模式或散热模式；当温度传感器检测到车座表面温度高于阈值温度时，车座自适应系统开启散热模式，紧贴于坐垫下表面安装的若干台微型风扇开始工作，通过风冷散热降低坐垫表面温度；当温度传感器检测到车座表面温度低于阈值温度时，车座自适应系统开启加热模式，紧贴于坐垫下表面均匀分布的电热丝通上电流，产生热量，从而提高坐垫温度；实时监测与实时控制使车座表面温度能一直维持在适宜的范围内。
作为本方案的进一步优化，系统增加湿度传感器之后，能防止车座表面潮湿；湿度传感器在检测到湿度超过一定阈值之后，通过加热模式，使坐垫表面温度升高，加快水分蒸发，待干燥后再通过散热模式将坐垫表面冷却至适宜温度。
作为本方案的进一步优化，固定在车架上的电源模块对自适应系统进行供电，电源模块是12V的可充电锂电池，可直接为散热装置和加热装置供电，在电路部分中包含降压电路，从而提供单片机需要的3.3V供电、电路中芯片所需要的5V供电等；用户可通过坐垫后侧面的按键来控制是否使用自适应功能，即开启或关闭自适应系统的供电，达到省电效果。
附图说明
图1为车座外形的立体图。
图2为车座外形的俯视图，其表面为开孔结构。
图3为车座附近的系统安装示意图。
图4为自适应系统整体理论框图。
图5为达林顿管ULN2803在单片机控制模块中的作用，其中风扇装置为多台风扇并联工作，电热装置为多个发热电阻丝并联通电。
图3中，1：在坐垫的下表面安装传感器、风扇和电热丝；2：安装硬件电路封装盒，车架或座杆可以因此设计得面积较宽，方便固定盒体；3：安装电源模块，即封装好的12V电池；4.车座后侧面为开关电 源的按键。
具体实施方式
温度自适应具体实施方式：温度传感器置于坐垫下表面，只要电源开启，就能实时检测坐垫表面的温度，并将温度信号转化为电压信号。电压信号经过信号调理模块滤波之后，由单片机内置的AD模块接收并进行AD转换，与软件程序中存储的阈值相比较，就可产生控制信号。若AD转换结果大于阈值，说明坐垫表面温度过高，产生开启散热模式的信号；若AD转换结果小于阈值，说明坐垫表面温度过低，产生开启加热模式的信号。为减少系统工作量，可扩大阈值的范围，上限和下限尽可能大，比如将10～25摄氏度作为正常温度范围，若检测到温度不在这个范围，则启动散热或加热模式。
散热或加热控制方式：通过单片机产生的IO口信号来控制。如图4所示，假设与ULN2803的1号管脚连接的是IO口A1，与2号管脚连接的是IO口B1，当单片机产生开启散热模式的信号时，其实是使A1口输出1，B1口输出0，然后相应地18号管脚输出低电平，17号管脚输出高电平，从而使风扇工作而电热丝不工作；反之，当单片机产生开启加热模式的信号时，使A1口输出0，B1口输出1，然后相应地18号管脚输出高电平，17号管脚输出低电平，从而使电热丝工作而风扇不工作。在实现散热的众多方式中，我们借鉴笔记本散热底座的原理，采用了风冷方式，因为是主动散热，热量可以随空气流走，相对于诸如散热片之类的被动散热方式更加有效。而在加热部分，电热丝的阻值应尽可能小，使得相等电压之下产生的热量更多，更快速地升温。
保持车座表面干燥具体实施方式：系统引入湿度传感器之后，可实时检测坐垫表面湿度，当水滴较多时湿度会超过阈值，此时单片机可以产生开启加热模式的信号(A1口输出0，B1口输出1)，待坐垫表面温度升高后，水分自然蒸干，再由单片机产生开启散热模式的信号，使干燥的表面恢复正常温度。此功能仅适用于雨后，如果此时正在下雨，则不需要浪费能量来加热升温，因此湿度过分大(大于湿度封顶阈值)时单片机可判断此时正在下雨，则不产生开启加热模式的信号。
电源管理具体实施方式：固定在车架上的电源模块对自适应系统进行供电，电源模块是12V的可充电锂电池，可直接为散热装置和加热装置供电，在电路部分中包含降压电路，从而提供单片机需要的3.3V供电、电路中芯片所需要的5V供电等；用户可以通过开关按键来使系统上电工作或者停止工作，一般为了节能，用户在骑车时关闭电源，遇到需要长时间停车时用户可以考虑开启电源。在系统电量不足时，应考虑及时充电或更换电池。

Claims (3)

1.基于传感器和单片机的温度自适应自行车车座，其特征在于：应用传感器、单片机技术，基于自动控制的原理维持车座表面温度的稳定；车座表面采用碳纤维材料，并在表面开通多个气孔，使内外气体流通；当温度传感器检测到车座表面温度高于阈值温度时，车座自适应系统开启散热模式，紧贴于坐垫下表面安装的若干台微型风扇开始工作，通过风冷散热降低坐垫表面温度；当温度传感器检测到车座表面温度低于阈值温度时，车座自适应系统开启加热模式，紧贴于坐垫下表面均匀分布的电热丝通上电流，产生热量，从而提高坐垫温度；实时监测与实时控制使车座表面温度能一直维持在适宜的范围内。
2.根据权利要求1所述的基于传感器和单片机的温度自适应自行车车座，其特征在于：应用湿度传感器，维持车座表面湿度的稳定；湿度传感器在检测到湿度超过一定阈值之后，通过加热模式，使坐垫表面温度升高，加快水分蒸发，待干燥后再通过散热模式将坐垫表面冷却至适宜温度。
3.根据权利要求1所述的基于传感器和单片机的温度自适应自行车车座，其特征在于：固定在车架上的电源模块对自适应系统进行供电，电源模块是12V的可充电锂电池，可直接为散热装置和加热装置供电，在电路部分中包含降压电路，从而提供单片机需要的3.3V供电、电路中芯片所需要的5V供电等；用户可通过坐垫后侧面的按键来控制是否使用自适应功能，即开启或关闭自适应系统的供电，达到省电效果。
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