CN2108925U - 一种自行车运动传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种由磁场产生装置和磁敏元件 构成的将自行车运动状态转换成电信号的传感装置， 用于使用铁磁质轮辐的自行车上，其磁场产生装置和 磁敏元件都安装于车架上靠近轮辐处，磁场产生装置 是永磁体或永磁体和软磁铁芯的组合，磁敏元件是线 圈、霍尔元件等。整个传感装置可以被封装成一个一 体化的传感器。

Description

本实用新型属于运动的检测。

目前用于将自行车（两轮车、三轮车等）的运动状态（速度、里程等）转换成电信号的传感装置主要是磁铁——干簧管对和磁铁——线圈对，磁铁安装于自行车的轮辐上，干簧管或线圈安装于车架上相对于磁铁处。自行车行进时车轮每转一圈，磁铁就从干簧管或线圈前经过一次，通过干簧管在磁场中的闭合或线圈对磁场变化感应出的电动势，就将自行车的运动状态转换成了电信号。由于这种传感装置的磁铁要安装在转动的车轮上，与安装在车架上的干簧管或线圈的相对位置是在不断变化的，因此无法做成一体化，给安装带来不便。另外，对于由中国实用新型专利88212840.X（公开号CN2031531U）公开的那种以频率测量技术为基础的自行车时速计来说，使用这种传感装置时闸门时间太长，如对于28型自行车在每小时0.5公里精度时，其闸门时间要长达16秒。为了在保持同样精度的条件下缩短闸门时间，就需要使传感装置产生的两个电脉冲之间所代表的自行车行进距离缩短，也就是说要使自行车车轮每转一圈能均匀地产生多个电脉冲。一种显而易见的方法是在自行车的车轮轮辐上沿圆周均匀地安装多块磁铁，但这会增加传感装置的成本并使安装更加困难。

本实用新型的目的是提出一种适用于使用铁磁质轮辐的自行车的、只需在车架一边安装就能将自行车的运动状态转换成电信号的传感装置。

本实用新型用于使用铁磁质轮辐的自行车上，其稳恒磁场产生装置和磁敏元件都安装于车架上靠近轮辐处，稳恒磁场产生装置的方位应使铁磁质轮辐经过传感装置时能较大地改变其磁场的分布，磁敏元件位于车轮转动铁磁质轮辐经过稳恒磁场产生装置产生的磁场时磁场变化较大并能使它产生较大电信号输出之处。这样，当自行车行进车轮转动时，每根经过稳恒磁场产生装置产生的磁场的铁磁质轮辐由于其所具有的铁磁特性都会改变磁场的分布，再通过磁敏元件的磁电转换作用将磁场的变化转变成电脉冲，实现了将自行车运动状态转换成电信号的目的。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：（1）由于永磁体和磁敏元件都安装于车架一边，它们的相对位置是固定的，因此可以将它们做成一体化的传感器，便于安装。（2）由于一般自行车的车轮上有多根均匀分布的轮辐，所以车轮每转一圈就会均匀地产生出多个电脉冲来，相当于每个电脉冲所代表的车轮弧长减小了，因而提高了距离分辨率，减小了上述时速计的闸门时间。（3）由于只用一对永磁体和线圈就能在车轮每转一圈中均匀地产生多个电脉冲，因此传感器的成本较低。

图1是本实用新型的一种实施例。

图2是轮辐不在磁场中时图1的磁场分布示意图。

图3是轮辐在磁场中时图1的磁场分布示意图。

图4是本实用新型的另一种实施例。

图5是轮辐不在磁场中时图4的磁场分布示意图。

图6是轮辐在磁场中时图4的磁场分布示意图。

图7至图9是本实用新型的另外几种实施例。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

在图1的实施例中，圆盘状永磁体1和作为磁敏元件的圆盘状线圈2迭放于圆柱形塑料或铝质外壳4中，并用环氧树脂灌封成一个一体化的传感器，然后把它安装于使用铁磁质轮辐的自行车车架5上接近轮辐6的地方，并留有间隙，以保证车轮转动时轮辐6不与传感器触碰。永磁体1的磁极位于盘面上，并使一个磁极面向轮辐6运动所在平面。线圈2迭放于永磁体1面向轮辐6一边。线圈2不能太厚以保证轮辐6运动平面离永磁体1较近以便轮辐6能有效地改变磁场的分布。比较图2和图3的磁场分布可以看出，轮辐6进入永磁体1的磁场时，由于轮辐6的铁磁特性将使磁力线向轮辐会聚，使得通过线圈2的磁力线增多，磁通量增大，在线圈2中就会产生感生电动势；同样，当轮辐6离开永磁体1的磁场时，通过线圈2的磁通量减小，在线圈2中会产生一个极性相反的感生电动势。因此，当车轮转动时，就会在线圈2中产生一串个数正比于车轮转动的圈数和从传感器前掠过的轮辐数的正负脉冲对，并从信号端3输出。因此信号端3的电信号输出就包含了自行车的运动状态信息（脉冲个数代表里程，脉冲频率代表速度等）。

图4是另一种实施例，在永磁体7的两极加了两个软磁铁芯9和10，线圈8绕成环状套在铁芯9上。比较图5和图6可以看出，加入铁芯9和10后线圈8中的磁通量变化更大，因而可以使线圈8中的感生电动势更强，提高了探测的灵敏度。

图7是将图1中的线圈2迭放于永磁体另一边的一种实施例，由于可以使永磁体1更靠近轮辐6，因此轮辐对磁场的影响可以更大。从图2和图3可以看出，永磁体另一边的磁场分布变化与图1例类似。

图8是使用两个线圈的实施例。环状线圈11和12分别套在软磁铁芯13和14上，两个线圈11和12按照使它们的感生电动势相加的方式串接起来。由于同时利用了两个磁极上的磁场变化，因而使得输出信号大大增强。

图9是使用霍尔元件15作为磁敏元件的一种实施例。参照图5和图6，轮辐在和不在磁场中时，铁芯16靠近轮辐的一端附近磁场强度变化较大，由于在恒流条件下霍尔元件的输出电压与磁场强度成正比，因此当车轮转动时，在霍尔元件的输出端也能得到一串个数正比于车轮转数和从传感器前掠过的轮辐根数的脉冲串。

Claims (8)

1、一种由稳恒磁场产生装置和磁敏元件构成的将自行车运动状态转换成电信号的传感装置，其特征在于此传感装置是用于使用铁磁质轮辐的自行车上，其稳恒磁场产生装置和磁敏元件都安装于车架上靠近轮辐处，稳恒磁场产生装置的方位应使铁磁质轮辐经过传感装置时能较大地改变其磁场的分布，磁敏元件位于车轮转动轮辐经过稳恒磁场产生装置产生的磁场时磁场变化较大并能使它产生较大的电信号输出之处。

2、按权利要求1所述的传感装置，其特征在于上述的稳恒磁场产生装置是永磁体。

3、按权利要求1所述的传感装置，其特征在于上述的稳恒磁场产生装置是由永磁体和软磁铁芯组成，软磁铁芯紧靠永磁体的磁极。

4、按权利要求1所述的传感装置，其特征在于上述的磁敏元件是线圈、霍尔元件等能将磁场的变化转换为电信号的敏感元件。

5、按权利要求1所述的传感装置，其特征在于上述稳恒磁场产生装置和磁敏元件置于一个壳体中，并用密封材料灌封为一体。

6、按权利要求5所述的传感装置，其特征在于上述壳体的材料是塑料、铝、铜等具有一定强度又不导磁的材料。

7、按权利要求5所述的传感装置，其特征在于上述密封材料是环氧树脂、石蜡等能起固定和密封作用的材料。

8、按权利要求5所述的传感装置，其特征在于它被安装于自行车车架上靠近轮幅处。

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