CN207985066U - 一种智能儿童自行车 - Google Patents

Abstract

一种智能儿童自行车，车上装有智能控制装置，由主控单元、电压比较器、复位电路单元、串并转换单元、语音报警单元、通信模块、GPRS模块、振荡电路单元、指示灯单元、测距单元、磁电转换单元、光伏板和充电模块构成；可以实现智能装置的自供电、避障及提醒、超速提醒、照明及安全提醒功能的实现；是一种结构简单、绿色环保节能的多功能智能儿童自行车。

Description

一种智能儿童自行车

技术领域

本实用新型涉及自行车领域，尤其是一种智能儿童自行车。

背景技术

作为孩子们的健身和娱乐工具，儿童自行车一直深受各年龄段孩子的欢迎。人是有探索精神的，小孩子更是对世界充满好奇，借助各种儿童自行车可以使儿童走得更远，满足其求知和探索世界的愿望。市场上的儿童自行车具备成人自行车的大部分功能，同时还包含了一些吸引儿童的创新点，在色彩以及形状等方面进行了一些改进，基本上可以满足儿童的需求。例如，市场上见到的童车一般都安装了前后刹车，防水车铃，前置购物网篮，后置超大工具箱，后轮均配置了安全附轮等，以适应初学的儿童，有的童车还配有避震装置，以满足舒适度的要求。其市场价格根据尺寸的大小和质量的好坏价格也不尽相同。不过，这些自行车主要实现的还是普通自行车的功能，而没有根据选择儿童自行车的孩子自身的特点，实现对孩子的保护。存在的主要问题是：

（1）没有避障及提醒功能。选用儿童自行车作为健身和娱乐工具的儿童，受到其年龄的限制，对于自行车的控制能力差，对于突发情况的处理能力也较差。因此，遇到人或障碍物的时候，往往可能发生意外情况；

（2）没有超速提醒功能。儿童对速度快慢的理解不如成年人，有时骑行自行车的速度会很快，存在较大的安全隐患。

（3）灯光照明问题。儿童自行车晚间骑行时，如果照明条件差，路上可能会有障碍物，由于儿童自行车上没有光源，很可能对儿童造成危险。儿童在夜间照明条件不好的地点骑行时，存在较大的安全隐患。

（4）安全距离提醒。骑行儿童自行车的儿童，多需要成人进行看护。有时，自行车速度很快，可能驶离成人的视线之外，使看护者无法及时掌握孩子的位置，形成儿童安全问题。

中国专利文献CN201520611530.X提供了《一种智能儿童车》，采用单片机控制，实现了儿童车行进、循迹、壁障三种功能的转换。其中包括，单片机、蓝牙单元、壁障单 元、循迹单元、显示单元以及电机驱动单元等；可以检测前方、左方、右方障碍物的距离，从而判断行进的方向。但该技术仍然存在不足，主要是电路控制单元只能装在儿童车上，而不适合儿童自行车局限性太大，只局限于共享单车并且只能为移动设备充电的单一功能。

授权公告号为CN201457604U的实用新型公开了一种儿童自行车，包括由车把、车架、挡泥板和后车架组成的车身，以及连接在所述车身上的前车轮和后车轮。通过拉扯卷带可以带动轴套转动，从而带动发条弹簧转动使发条弹簧收紧，当拉扯卷带的力消失后，发条弹簧的预紧力使发条弹簧带动轴套转动，将再次带动卷带卷动，从而使卷带复位。这种结构的设计，能够方便在成年人携带儿童自行车回家时，仅需要拉出卷带，通过拉动卷带带动自行车的方式，将自行车拉动带回家，这种方式较为简便，而且比较省力。但这种自行车和市场上大多数儿童车一样，不具备或具备很少的智能元素。

对此，我们的设计了一款智能儿童自行车控制系统，通过将电池及控制系统安装在特殊的车座内，控制线路均利用车梁走线，可以实现机械能发电、智能避障、超速提醒、感应车灯、跌倒提醒、安全距离提醒和一键报警等多项功能，有效保护儿童骑行过程的安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能儿童自行车，它可以克服现有技术的不足，是一种结构简单、成本低廉、维护简便，且可以实现智能避障、超速提醒、感应车灯、跌倒提醒、安全距离提醒和一键报警等多项功能的儿童自行车。

本实用新型的技术方案：一种智能儿童自行车，包括自行车本体上的车筐、车把、后车轮、前车轮、车前叉及车座，其特征在于自行车上装有智能控制装置，是由主控单元、电压比较器、复位电路单元、串并转换单元、语音报警单元、通信模块、GPRS模块、振荡电路单元、指示灯单元、测距单元、磁电转换单元、光伏板和充电模块构成；其中，所述主控单元的输入端分别与磁电转换单元的输出端、复位电路单元的输出端、测速及测距单元的输出端及振荡电路单元的输出端连接；所述主控单元的输出端分别连接电压比较器、通信模块、GPRS模块及指示灯单元；所述语音报警单元的输入端依串并转换单元接收主控单元的控制信号；所述光伏板安装在车筐内；所述语音报警单元安装在车把上；所述测距单元安装在车前叉上。

所述车座下面安装有防水设备箱；所述主控单元、电压比较器、复位电路单元、串并转换单元、通信模块、GPRS模块、振荡电路单元、磁电转换单元和充电模块均放置在防水设备箱中；所述防水设备箱可以放在有减震功能的弹簧箱中。

所述磁电转换装置单元是由强磁铁、发电机、二极管整流桥电路和整流稳压器构成；所述强磁铁安装在后车轮的内侧的塑料固定支架上；所述强磁铁外侧设有线圈；所述线圈通过二极管整流桥电路与整流稳压器连接；所述整流稳压器输出5V电压给智能控制装置供电；所述整流稳压器的输出还与充电模块连接；所述充电模块是蓄电池储能装置；所述蓄电池储能装置为主控单元供电。

所述语音报警单元是由ESE626M芯片构成的语音提示器；所述串并转换单元是由74HC595芯片构成；所述电压比较器是LM358结构的电压比较器；所述通信模块是ZigBee模块；所述指示灯单元是由LED灯构成。

所述测距单元是由光电传感器、整形调频电路模块及模数转换模块构成；其中所述光电传感器是由红外传感器I和红外传感器II构成，分别安装在车前叉上；所述整形调频电路模块的输入端采集光电传感器的输出信号，其输出端与模数转换模块的输入端连接；所述模数转换模块的输出端连接主控单元的输入端。

所述儿童自行车上有测速单元，是由测速表和测速器构成；所述测速表安装在车前叉的下半部靠近前车轮的位置；所述测速器是一块磁铁，安装在前车轮上。

所述主控单元是89C51系列单片机芯片；所述模数转换模块是ADC0832模数转换结构。

所述儿童自行车智能控制装置还有蓝牙卡；所述蓝牙卡与ZigBee模块进行通讯连接；所述蓝牙卡放在儿童的身上。

本实用新型的工作方法：

（1）智能装置供电电源的实现方法：

通过在自行车轮内侧安装强磁铁，实现机械能的回收；强磁铁外侧设有线圈，骑行过程中，自行车转动，带动线圈切割磁感线产生交流电流，对制动和机械能量进行回收；强磁铁外侧的线圈通过二极管整流桥，交流电经过二极管整流桥转化为直流电，再通过整流稳压器，使电路将电压保持在5V，为整个智能控制装置供电；

（2）避障及提醒功能的实现方法：

利用儿童自行车前测安装的红外传感器来检测儿童自行车与行人和障碍物之间的距离，红外传感器I和红外传感器II分别放在车前叉两侧可以保证不管车头转向何处都能感应270°左右的人、车、物；并把测距信息传递给主控单元的单片机，当超过安全警戒距离时，单片机会发出指令，通过语音信息提醒儿童避开障碍；

（3）超速提醒功能的实现方法：

儿童自行车上有测速单元，通过该单元中的测速装置检测儿童自行车的骑行速度，测速表用来通过测速器在一分钟内转速来确定车速；测速器是一小块磁铁，与测速表通过磁力作用来确定速度；当速度超过安全限制时，将相应的速度信息传递给主控单元的单片机，由单片机发出指令，并通过发出语音信息提醒儿童降低骑行速度；

（4）灯光照明功能的实现方法：

儿童自行车上安装光伏板，白天利用光伏板将电能通过充电模块储存在蓄电池中，给蓄电池充电；当儿童在晚间骑行自行车时，对光伏板产生的电压与控制器中设定的亮灯灭灯电压经过电压比较器进行比较，如果照明条件差，将自动启动指示灯单元，照亮自行车前方道路，引导儿童避开障碍物；

（5）安全提醒功能的实现方法：

借助智能控制装置中的ZigBee模块，使其与儿童家长的手机相连并可以设置儿童车的安全行驶距离，通过手机来“追踪”儿童车的动向；当儿童车行驶的距离超出看护人设定的距离时，手机和儿童车就会同时发出警报声；提醒儿童迅速回到看护人身边；当儿童也离开自行车玩耍时，身上放置的蓝牙卡可以起到安全提醒功能的实现，当儿童与看护人之间的距离超出设定距离时，看护人的手机会发出警报声，提醒看护人寻找儿童。

本实用新型的工作原理：红外传感器I和红外传感器II放在车前叉可以保证不管车头转向何处都能感应270°左右的人，车，物；通过单片机控制ESE626M芯片进行语音提醒；光伏板进行将光能转化为电能并通过线路将电能储存到车座下方防水设备箱内的蓄电池中，为LED灯及其他装置提供电能；塑料固定支架用来固定磁铁，使其不易位置变形或者脱落；磁铁用来进行磁生电作用，将电流通过线路传到储电装置中，为LED灯及其他装置提供电能；测速表用来通过测速器在一分钟内转速来确定车速；测速器是一小块磁铁，与测速表通过磁力作用来确定速度；通过ZigBee模块，家长或看护人可以将其与手机相连，并在手机上下载配套的APP，可以通过手机来追踪儿童车的位置。在手机APP上，可以对智能儿童车的ZigBee通讯距离进行设置。

本实用新型的优越性：（1）绿色环保节能。通过结构简单的动能回收装置，实现机械能的回收利用。灵活运用了线圈切割磁感应线，以及特殊的机械结构把动能转化为电能的原理，同时将收集到的电能储存在电源中，将骑行过程中踩脚踏板的动能二次利用，实现了儿童自行车低碳绿色环保的功能。（2）智能避障及超速提醒功能。通过红外传感器检测儿童自行车与行人和障碍物之间的距离，通过速度传感器检测儿童自行车的骑行速度，并把相应的信息传递给终端，当超过安全警戒距离或适合儿童的安全骑行速度时，单片机会给出指令，通过发出语音信息提醒儿童避开障碍或降低骑行速度；同时添加限速装置使控制其速度在一定范围内。（3）智能照明问题。通过在儿童自行车上的光伏板对灯的电源进行充电，同时调节自行车上的光源的开闭。照亮自行车前方道路，引导儿童避开障碍物。（4）安全距离提醒。当看护人和儿童所骑的自行车之间的距离超过设定值时，自行车上的ZigBee模块或GPS基站定位模块向看护人的手机发出报警信号，提醒看护人调整自己与儿童之间的距离，使儿童处在自己的视线范围之内，保障儿童的安全。

附图说明

图1为本实用新型所涉一种智能儿童自行车中智能控制装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型所涉一种智能儿童自行车智能控制装置中整流稳压的电路原理示意图。

图3为本实用新型所涉一种智能儿童自行车智能控制装置中机械能发电的原理示意图。

图4为本实用新型所涉一种智能儿童自行车车把和车框的结构示意图。

图5为本实用新型所涉一种智能儿童自行车车轮的结构示意图（其中，图5-a为前车轮结构；图5-b为后车轮结构）。

图6为本实用新型所涉一种智能儿童自行车车座的结构示意图。

其中，1为红外传感器I；2为红外传感器II；3为语音提示器；4为车筐；5为光伏板；6为车把；7为后车轮；8为塑料固定支架；9为强磁铁；10为车前叉；11为测速表；12为测速器；13为前车轮；14为防水设备箱；15为车座。

具体实施方式

实施例：一种智能儿童自行车（见图1），包括自行车本体上的车筐4、车把6、后车轮7、前车轮13、车前叉10及车座15，其特征在于自行车上装有智能控制装置，是由主控单元、电压比较器、复位电路单元、串并转换单元、语音报警单元3、通信模块、GPRS模块、振荡电路单元、指示灯单元、测距单元、磁电转换单元、光伏板5和充电模块；其中，所述主控单元的输入端分别与磁电转换单元的输出端、复位电路单元的输出端、测速及测距单元的输出端及振荡电路单元的输出端连接；所述主控单元的输出端分别连接电压比较器、通信模块、GPRS模块及指示灯单元；所述语音报警单元的输入端依串并转换单元接收主控单元的控制信号；所述光伏板5安装在车筐4内；所述语音报警单元3安装在车把6上；所述测距单元安装在车前叉10上（见图4）。

所述车座15下面安装有防水设备箱14（见图6）；所述主控单元、电压比较器、复位电路单元、串并转换单元、通信模块、GPRS模块、振荡电路单元、磁电转换单元和充电模块均放置在防水设备箱14中；所述防水设备箱14可以放在有减震功能的弹簧箱中。

所述磁电转换装置单元（见图1、图2）是由强磁铁9、发电机、二极管整流桥电路和整流稳压器构成；所述强磁铁9安装在后车轮7的内侧的塑料固定支架8上（见图5-b）；所述强磁铁9外侧设有线圈；所述线圈通过二极管整流桥电路与整流稳压器连接；所述整流稳压器输出5V电压给智能控制装置供电；所述整流稳压器的输出还与充电模块连接；所述充电模块是蓄电池储能装置；所述蓄电池储能装置为主控单元供电。

所述语音报警单元3是由ESE626M芯片构成的语音提示器3；所述串并转换单元是由74HC595芯片构成；所述电压比较器是LM358结构的电压比较器；所述通信模块是ZigBee模块；所述指示灯单元是由LED灯构成（见图1）。

所述测距单元是由光电传感器、整形调频电路模块及模数转换模块构成；其中所述光电传感器是由红外传感器I1和红外传感器II2构成，分别安装在车前叉10上（见图4）；所述整形调频电路模块的输入端采集光电传感器的输出信号，其输出端与模数转换模块的输入端连接；所述模数转换模块的输出端连接主控单元的输入端（见图1）。

所述儿童自行车上有测速单元（见图5-a），是由测速表11和测速器12构成；所述测速表11安装在车前叉10的下半部靠近前车轮13的位置；所述测速器12是一块磁铁，安装在前车轮上。

所述主控单元是89C51系列单片机芯片；所述模数转换模块是ADC0832模数转换结构。

所述儿童自行车智能控制装置还有蓝牙卡；所述蓝牙卡与ZigBee模块进行通讯连接；所述蓝牙卡放在儿童的身上。

Claims (8)

1.一种智能儿童自行车，包括自行车本体上的车筐、车把、后车轮、前车轮、车前叉及车座，其特征在于自行车上装有智能控制装置，是由主控单元、电压比较器、复位电路单元、串并转换单元、语音报警单元、通信模块、GPRS模块、振荡电路单元、指示灯单元、测距单元、磁电转换单元、光伏板和充电模块构成；其中，所述主控单元的输入端分别与磁电转换单元的输出端、复位电路单元的输出端、测速及测距单元的输出端及振荡电路单元的输出端连接；所述主控单元的输出端分别连接电压比较器、通信模块、GPRS模块及指示灯单元；所述语音报警单元的输入端依串并转换单元接收主控单元的控制信号；所述光伏板安装在车筐内；所述语音报警单元安装在车把上；所述测距单元安装在车前叉上。

2.根据权利要求1所述一种智能儿童自行车，其特征在于所述车座下面安装有防水设备箱；所述主控单元、电压比较器、复位电路单元、串并转换单元、通信模块、GPRS模块、振荡电路单元、磁电转换单元和充电模块均放置在防水设备箱中；所述防水设备箱放在有减震功能的弹簧箱中。

3.根据权利要求2所述一种智能儿童自行车，其特征在于所述磁电转换装置单元是由强磁铁、发电机、二极管整流桥电路和整流稳压器构成；所述强磁铁安装在后车轮的内侧的塑料固定支架上；所述强磁铁外侧设有线圈；所述线圈通过二极管整流桥电路与整流稳压器连接；所述整流稳压器输出5V电压给智能控制装置供电；所述整流稳压器的输出还与充电模块连接；所述充电模块是蓄电池储能装置；所述蓄电池储能装置为主控单元供电。

4.根据权利要求1所述一种智能儿童自行车，其特征在于所述语音报警单元是由ESE626M芯片构成的语音提示器；所述串并转换单元是由74HC595芯片构成；所述电压比较器是LM358结构的电压比较器；所述通信模块是ZigBee模块；所述指示灯单元是由LED灯构成。

5.根据权利要求1所述一种智能儿童自行车，其特征在于所述测距单元是由光电传感器、整形调频电路模块及模数转换模块构成；其中所述光电传感器是由红外传感器I和红外传感器II构成，分别安装在车前叉上；所述整形调频电路模块的输入端采集光电传感器的输出信号，其输出端与模数转换模块的输入端连接；所述模数转换模块的输出端连接主控单元的输入端。

6.根据权利要求5所述一种智能儿童自行车，其特征在于所述主控单元是89C51系列单片机芯片；所述模数转换模块是ADC0832模数转换结构。

7.根据权利要求1所述一种智能儿童自行车，其特征在于所述儿童自行车上有测速单元，是由测速表和测速器构成；所述测速表安装在车前叉的下半部靠近前车轮的位置；所述测速器是一块磁铁，安装在前车轮上。

8.根据权利要求1所述一种智能儿童自行车，其特征在于所述儿童自行车智能控制装置还有蓝牙卡；所述蓝牙卡与ZigBee模块进行通讯连接；所述蓝牙卡放在儿童的身上。