CN216393283U

CN216393283U - 一种自动调节伞面角度的背包伞

Info

Publication number: CN216393283U
Application number: CN202123074427.0U
Authority: CN
Inventors: 闫荣格; 安康
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2031-12-09

Abstract

本实用新型为一种自动调节伞面角度的背包伞，包括背包本体、伞本体、电动推杆和控制模块，伞本体包括伞杆、伞面、测距传感器、陀螺仪模块和角度调节组件；所述电动推杆安装在背包本体邻近人体背部的一侧，电动推杆的伸缩端通过角度调节组件与伞杆的下端连接；伞面上呈圆周阵列有多个光敏电阻，光敏电阻经过AD转换电路与控制模块连接；陀螺仪模块位于伞杆上，测距传感器位于角度调节组件的底部；测距传感器、电动推杆和陀螺仪模块均与控制模块连接。将伞与背包结合，在背包出行时不需要再使用手撑伞，解放了双手，提高了实用性。通过安装在伞面上的光敏电阻感知太阳光方向，利用角度调节组件调节伞杆与电动推杆之间的夹角，以调整伞面角度。

Description

一种自动调节伞面角度的背包伞

技术领域

本实用新型属于户外装备技术领域，尤其涉及一种自动调节伞面角度的背包伞。

背景技术

随着科学技术的不断发展和人们生活水平的提高，智能型的生活用具受到了人们的青睐。例如在夏日人们背包旅游、背包客出行时，使用者在背包的同时还要需要手持遮阳伞，以达到防晒目的。手持遮阳伞会使双手受到束缚，导致行动不便，从而使出行体验大打折扣。而背包伞不仅起到遮阳的目的，还解放了使用者的双手。

对于现有的背包遮阳伞，只是将背包和伞进行简单结合，伞杆始终保持垂直不变，伞面无法根据太阳角度变化而调整，遮阳效果较差，而且智能化程度低。此外，伞杆的高度无法调节，对于不同身高的使用者的适用性较差。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种自动调节伞面角度的背包伞。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种自动调节伞面角度的背包伞，其特征在于，该背包伞包括背包本体、伞本体、电动推杆和控制模块，伞本体包括伞杆、伞面、测距传感器、陀螺仪模块和角度调节组件；

所述电动推杆安装在背包本体邻近人体背部的一侧，电动推杆的伸缩端通过角度调节组件与伞杆的下端连接；伞面上呈圆周阵列有多个光敏电阻，光敏电阻经过AD转换电路与控制模块连接；陀螺仪模块位于伞杆上，测距传感器位于角度调节组件的底部；测距传感器、电动推杆和陀螺仪模块均与控制模块连接。

所述角度调节组件包括一号舵机、舵机架、连接扣、连接杆和二号舵机；一号舵机通过舵机架安装在电动推杆的伸缩端，一号舵机的输出轴上安装有连接扣，连接杆的下端插装在该连接扣上；二号舵机通过另一个舵机架安装在连接杆的上端，二号舵机的输出轴与一号舵机的输出轴垂直，二号舵机的输出轴上安装有另一个连接扣，伞杆的下端插装在该连接扣上。

该背包伞通过蓄电池或太阳能电池供电。

当采用太阳能电池供电时，伞面采用柔性太阳能板制成或伞面上铺设柔性太阳能板，柔性太阳能板通过充电电路与太阳能电池连接。

所述充电电路包括一号滤波电容组、二号滤波电容组和一号稳压芯片，两个滤波电容组均有两个容值不同的滤波电容并联组成；柔性太阳能板的输出信号与一号稳压芯片连接，柔性太阳能板输出信号的正、负极之间连接一号滤波电容组；一号稳压芯片的输出端与太阳能电池连接，一号稳压芯片输出信号的正、负极之间连接二号滤波电容组。

所述背包本体的底部设置有防水固定座，控制模块设置在防水固定座内；背包本体上设有开关按钮。

所述背包本体的侧面还设有USB接口。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型将伞与背包结合，使用者在背包出行时不需要再使用手撑伞，解放了双手，提高了实用性。通过安装在伞面上的光敏电阻感知太阳光方向，利用角度调节组件调节伞杆与电动推杆之间的夹角，进而调整伞面角度，使得伞面达到最佳遮阳效果。伞面上布设柔性太阳能板，能够将太阳能转换为电能并存储在太阳能电池中，不仅为背包伞供电，同时还可以通过USB接口为手机等外部用电设备充电。本实用新型尤其适应于夏日户外出行、背包客出行等。

附图说明

图1为本实用新型的侧视图；

图2为本实用新型的伞本体的结构示意图；

图3为本实用新型的控制框图；

附图标记说明：1、伞面；2、光敏电阻；3、伞杆；4、连接扣；5、舵机架；6、连接杆；7、背包本体；8、一号舵机；9、电动推杆；10、防水固定座；11、太阳能电池；12、侧袋；13、二号舵机；14、靠垫；15、肩带；16、开关按钮；17、测距传感器；18、陀螺仪模块；19、USB接口；20、控制模块。

具体实施方式

下面结合具体附图对本实用新型的技术方案进行详细说明，但并不以此限定本申请的保护范围。

如图1～3所示，本实用新型为一种自动调节伞面角度的背包伞，包括背包本体7、伞本体、电动推杆9和控制模块20；所述伞本体包括伞杆3、伞面1、测距传感器17、陀螺仪模块18和角度调节组件；

所述电动推杆9通过固定板安装在背包本体7邻近人体背部的一侧，电动推杆9的伸缩端竖直向上，电动推杆9的伸缩端通过角度调节组件与伞杆3的下端连接，通过角度调节组件调整伞杆3与电动推杆9轴向之间的夹角，使得该背包伞能够根据太阳角度自动调节伞面角度；伞面1位于伞杆3的上端，伞面1上呈圆周阵列有多个光敏电阻2，光敏电阻2经过AD转换电路与控制模块20连接；伞面1采用柔性太阳能板制成或伞面1上铺设柔性太阳能板，柔性太阳能板通过充电电路与位于背包本体7上的太阳能电池11连接，将太阳能转换为电能并存储在太阳能电池11中，为整个背包伞供电；陀螺仪模块18安装在伞杆3上，用于测量伞面1当前的角度；测距传感器17位于角度调节组件的底部，用于测量与使用者头部之间的间距，从而通过电动推杆9伸缩调节伞面1的高度，以适应不同身高的使用者；测距传感器17、电动推杆9和陀螺仪模块18均与控制模块20连接，控制模块20输出驱动电动推杆9的电机转动的控制信号，电动推杆9的电机驱动电路与太阳能电池11电连接。

所述角度调节组件包括一号舵机8、舵机架5、连接扣4、连接杆6和二号舵机13；一号舵机8通过舵机架5安装在电动推杆9的伸缩端，一号舵机8的输出轴垂直于电动推杆9，一号舵机8的输出轴上固定有连接扣4，连接杆6的下端插装在该连接扣4上；二号舵机13通过另一个舵机架5安装在连接杆6的上端，二号舵机13的输出轴与一号舵机8的输出轴垂直，二号舵机13的输出轴上固定有另一个连接扣4，伞杆3的下端插装在该连接扣4上；一号舵机8和二号舵机13均与控制模块20连接，同时一号舵机8和二号舵机13均与太阳能电池11电连接，通过一号舵机8实现伞杆3相对于电动推杆9的左、右摆动，通过二号舵机13实现伞杆3相对于电动推杆9的前、后摆动，以此调节伞面1角度；测距传感器17安装在与一号舵机8连接的舵机架5底部。

所述背包本体7的底部设置有防水固定座10，控制模块20设置在防水固定座10内；背包本体7上设有控制整个背包伞通、断电的开关按钮16。

所述充电电路包括一号滤波电容组、二号滤波电容组和一号稳压芯片，两个滤波电容组均为两个容值不同的滤波电容并联组成；柔性太阳能板的输出信号与一号稳压芯片连接，柔性太阳能板的输出信号的正、负极之间连接一号滤波电容组；一号稳压芯片的输出端与太阳能电池11连接，一号稳压芯片输出信号的正、负极之间连接二号滤波电容组；一号稳压芯片的型号为LM7812。

太阳能电池11可通过电机驱动电路为电动推杆9供电，电机驱动电路采用常规的MOS桥式电路。

太阳能电池11经过降压电路一将电压降至5v，为一号舵机8和二号舵机13供电；降压电路一包括三号滤波电容组、四号滤波电容组和二号稳压芯片，两个滤波电容组均为两个容值不同的滤波电容并联组成；太阳能电池11的输出信号与二号稳压芯片连接，太阳能电池11的输出信号的正、负极之间连接三号滤波电容组；二号稳压芯片的输出端与一号舵机8、二号舵机13和降压电路二相连接，二号稳压芯片输出信号的正、负极之间连接四号滤波电容组；二号稳压芯片的型号为LM7805。

5v电压通过降压电路二为控制模块20供电，降压电路二包括滤波电容一、滤波电容二和三号稳压芯片；5v电压的输出信号与三号稳压芯片连接，5v电压的输出信号的正、负极之间连接滤波电容一；三号稳压芯片的输出端与控制模块20连接，三号稳压芯片输出信号的正、负极之间连接滤波电容二；三号稳压芯片的型号为AMS117。

本实施例包括12个光敏电阻2，每个光敏电阻2感知各自区域的光照强度，光敏电阻2的阻值与光照强度呈负相关，AD转换电路将光敏电阻2感知的光照强度的数字信号转换为模拟信号，并传输给控制模块。控制模块20具有16路高速12位精度的A/D转换口，由于光敏电阻2对于光照强度的变化十分敏感，将12个光敏电阻间隔布置在伞面1上，由于伞面1具有弧度，因此12个光敏电阻2彼此不在同一平面内，只有当太阳垂直或接近垂直角度照射伞1上某个光敏电阻2时，该光敏电阻2的阻值最小，传送给控制模块20的模拟量也最小，从而判断出太阳方向。当太阳位置发生变化且光敏电阻2彼此不在同一平面，导致照射到每个光敏电阻2上的光照强度发生变化，光敏电阻2的阻值也会发生变化，控制模块20根据光敏电阻2传回的模拟值找到最小阻值的光敏电阻2，阻值最小的光敏电阻2与伞杆3下端点的连线即为太阳光方向；由于每个光敏电阻2与伞杆3之间的夹角已知，因此可以得到伞杆3与太阳光方向之间的夹角，然后控制模块20通过控制两个舵机的角度，将伞面1摆动至最佳遮阳角度，使得伞杆3的轴线与太阳光方向在同一直线。

所述测距传感器17采用红外测距传感器，其型号为GP2Y0A21；也可以采用超声波测距传感器，其型号为HC-SR04。陀螺仪模块18的型号为MPU6050；电动推杆9采用泰恒力微型电动伸缩杆；一号舵机8和二号舵机13均采用微型舵机，其型号为RDS3115；控制模块20采用STM32F103ZET6单片机，其中PA0～PA7、PB0、PB1、PC0～PC4引脚可作为光敏电阻2的ADC采集引脚，PC6～PC8引脚是控制两个舵机和电动推杆9的PWM输出口；若采用红外测距传感器，则可用STM32F103ZET6单片机的PC5引脚作为硬件连接口；若采用超声波测距传感器，则STM32F103ZET6单片机的PB10、PB11引脚可作为硬件接口；陀螺仪模块18可用STM32F103ZET6单片机的PB6、PB7引脚作为硬件接口，测距传感器17和陀螺仪模块18直接由STM32F103ZET6单片机供电。

所述伞杆3采用套筒结构，与现有雨伞的伞杆结构相同，并通过手动实现伞面1的开、关。背包本体7在邻近人体背部的一侧设有靠垫14，靠垫14的下方设置有肩带15，背包本体7的左、右两侧分别设置有用于放置小物件的侧袋12；背包本体7的侧面还设有USB接口19，使得太阳能电池同时能够为外部用电设备，比如手机等供电。

该背包伞也可以采用普通蓄电池供电。

本实用新型的工作原理和工作流程是：

首先手动撑开伞面1，按下开关按钮16，整个背包伞通电；测距传感器17测量测距传感器17安装位置与使用者头部之间的间距，并通过控制模块20控制电动推杆9伸缩，进而将伞面1调整至合适高度；

光敏电阻2将感知的光照强度实时传输至控制模块20，当光照强度达到一定阈值且根据阻值最小的光敏电阻2的位置感知太阳光方向，获得太阳光方向与伞杆3之间的夹角；陀螺仪模块18获取伞杆3角速度、角位移等数据，控制模块20利用陀螺仪模块18采集的数据进行反三角函数和卡尔曼滤波算法进行姿态解算(参见文献《基于电磁导引的自平衡机器人控制系统的设计》)，获得伞杆3的角度，伞杆3的角度即为伞面1当前位置的倾斜角，然后控制模块20输出PWM波控制两个舵机输出轴的角度，调节伞杆3的左、右以及前、后摆动角度，必要时控制模块可控制电动推杆9适当调节伞杆3的高度，使得伞杆3的轴线与太阳光方向位于同一直线，进而将伞面1调整至最佳遮阳角度。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims

1.一种自动调节伞面角度的背包伞，其特征在于，该背包伞包括背包本体、伞本体、电动推杆和控制模块，伞本体包括伞杆、伞面、测距传感器、陀螺仪模块和角度调节组件；

2.根据权利要求1所述的自动调节伞面角度的背包伞，其特征在于，所述角度调节组件包括一号舵机、舵机架、连接扣、连接杆和二号舵机；一号舵机通过舵机架安装在电动推杆的伸缩端，一号舵机的输出轴上安装有连接扣，连接杆的下端插装在该连接扣上；二号舵机通过另一个舵机架安装在连接杆的上端，二号舵机的输出轴与一号舵机的输出轴垂直，二号舵机的输出轴上安装有另一个连接扣，伞杆的下端插装在该连接扣上。

3.根据权利要求1所述的自动调节伞面角度的背包伞，其特征在于，该背包伞通过蓄电池或太阳能电池供电。

4.根据权利要求3所述的自动调节伞面角度的背包伞，其特征在于，当采用太阳能电池供电时，伞面采用柔性太阳能板制成或伞面上铺设柔性太阳能板，柔性太阳能板通过充电电路与太阳能电池连接。

5.根据权利要求4所述的自动调节伞面角度的背包伞，其特征在于，所述充电电路包括一号滤波电容组、二号滤波电容组和一号稳压芯片，两个滤波电容组均有两个容值不同的滤波电容并联组成；柔性太阳能板的输出信号与一号稳压芯片连接，柔性太阳能板输出信号的正、负极之间连接一号滤波电容组；一号稳压芯片的输出端与太阳能电池连接，一号稳压芯片输出信号的正、负极之间连接二号滤波电容组。

6.根据权利要求1所述的自动调节伞面角度的背包伞，其特征在于，所述背包本体的底部设置有防水固定座，控制模块设置在防水固定座内；背包本体上设有开关按钮。

7.根据权利要求1所述的自动调节伞面角度的背包伞，其特征在于，所述背包本体的侧面还设有USB接口。