CN2252977Y - 自行车、摩托车测速、计程装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自行车、摩托车测速、计程装置，该装置采用磁感应脉冲式传感器将车轮转速的变化转换成不同频率的电脉冲。该脉冲经电压比较器，转换成标准的计数脉冲并输入到计数器，计数器的数值经锁存器，译码器，驱动器，最后在LED上显示出来，当电路处于测速状态时，该数字代表车子的秒速(米/秒)，当电路切换到计程状态时，代表轮子旋转的总转数。本实用新型具有结构简单，造价低，观察直观，抗干扰能力强等优点。
Description
本实用新型涉及一种自行车、摩托车用测速、计程装置，该装置使车辆在行驶中可以观察到数字显示的速度及行程。
目前，有用光电传感器实现自行车测速的论述，该装置的光电传感器部分不易调试，容易受振动、灰尘、污物的干扰，使用条件要求高，电路比较复杂，造价高。
本实用新型的目的是向公众提供一种结构简单、可靠性高、功能全、造价低的测速、计程装置。
实现本实用新型的方案如下：
所述测速、计程装置由磁感应脉冲式传感器和处理脉冲的数字显示器构成。
磁感应脉冲式传感器是将绕有感应线圈的永久磁铁或电磁铁，以U型永久磁铁为最佳选择，通过塑料支架固定在车子的前轮叉上，将N块条型软铁通过塑料卡片固定在前轮的辐条上，轮子转动时，条形软铁依次经过磁铁的两极，就不断形成有气隙的闭合磁通回路，并使得通过感应线圈的磁通量不断经历先增大后减小的变化，于是感应线圈就产生一个又一个感应脉冲，将该脉冲输入到数字显示器的A、B输入端。数字显示器为方形仪表状，通过粘扣式表带和插头固定在车把龙头上，其电路部分由LED数码管、电压比较器、计数、锁存、译码、驱动集成电路，钟控锁存、清零电路，功能转换开关、电位器、反相器、稳压集成块构成。传感器产生的脉冲经电压比较器产生记数脉冲，送计数器计数。
当整个装置切换到测速状态时，计数器在每个时钟周期未被清一次零。这样计数器在每个时钟周期内所计入数的最大值与传感器所送来的脉冲的频率成正比，而脉冲频率与车轮转速成正比，故每个时钟周期内计数器所计入数的最大值与车速成正比。该最大值被锁存电路在每个时钟周期未计数器被清零前的一瞬间采样并被保持，经译码驱动后在LED上显示出来。可以证明当车轮周长为L米，软铁数目为N时，若时钟周期T定为L/N秒，则显示的数字为车子每秒内的位移，且最后一位数字表示米的整倍数，例如11，代表11米/秒，若时钟周期定为10L/N秒，则显示数字为车子每秒内的位移，且最后一位数字代表0.1米的整数位，例如11代表1.1米/秒，N值应根据测速所要求的精度，以及T值应选在1-3秒之间的要求来确定。证明如下：设车子速度为S米/秒，则在T＝L/N秒内总位移为S×L/N米，车子转了SL/N÷L＝S/N转，故记入了S/N×N＝S个脉冲，S显示在LED上，正好与车子速度相符。易知，将上述T值相应延长到3.6T，则显示值单位为千米/小时。
当整个装置切换到计程状态时，计数器不再被清零。且将电压比较器参比端的电位调高，使得在N块软铁中，有且仅有一块软铁因厚度大于其余软铁，其经过磁铁两极时产生的感应脉冲幅值高于调高后的参比端电位，从而产生计数脉冲，这样车轮每转一转，计数器只计入一个数，LED上显示的是轮子的总转数，即行程。
本实用新型具有下列优点：
1、磁电式传感器产生的脉冲信号抗干扰能力强，可靠性高。
2、数显电路结构简单，所用元器件少，成本低，可靠性高。
3、在不增加器件的前提下，通过切换开关和电位器就可进行测速计程的功能转换。
4、采用LED显示，直观明了。
5、传感器和显示器易于安装和拆卸。
6、测速精度可调，可用于青少年娱乐，亦可用于辅助自行车运动员训练。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为前轮左侧磁电传感器安装示意图
图2为磁电传感器结构左视图
图3为磁电传感器结构俯视图
图4为测速、计程装置电原理图
图5为测速、计程装置方框图
图6为测速、计程数字显示器示意图
以下以28自行车为例作详细说明，图1所示的传感器安装示意图中，在前轮左侧的辐条19上，固定8个塑料卡片18在塑料卡片上平均胶粘16块条形软铁17，其中有一块条形软铁厚度是其他的2-3倍。图2所示的磁电传感器视图中，U型永久磁铁11上装有感应线圈12，U型永久磁铁11的两磁极20穿过塑料支架13，并用树脂胶与之粘牢，塑料支架13固定在前轮左边支架14上。在图3所示的俯视图中，在塑料支架13的开口处装有紧固螺栓15和螺帽16。车轮转动时，每一块条形软铁17都要经过U型磁铁11的两磁极20，要使每一块条形软铁在经过磁极时都与两磁极20对准齐，并使其中一块厚条形软铁与磁极间形成的气隙为1cm，其余软铁形成的气隙为2cm。感应线圈12的两根引线接数字显示器电路中A、B端，车辆在行驶中，车轮每转一圈，感应线圈12就产生16个电脉冲输出到A、B端。
在图5所示的方框图中，R为电位器，I为电压比较器，II为计数器，III为锁存器，IV为译码驱动器，V为LED数码管，VI为单稳态触发器，VII为时钟脉冲发生器，K为清零开关。
图6所示的测速、计程数字显示器由仪表式外壳1，有机玻璃表面2，遮阳板3，功能转换开关4，功能转换电位器旋钮5，仪表带6，粘扣7，电源插孔8，脉冲输入插孔9，LED数码管10组成。仪表外壳内装有电路板和各种电子元件，仪表外壳通过带粘扣的表带固定在车头上，9V电池固定在车架上，电源插头按照正、负极接到电源接头孔8上，磁感应脉冲式传感器引出线插头接到脉冲输入插孔9上。在图4所示的测速、计程装置的电原理图中，传感器的感应线圈的输出端接在电压比较器A、B端，在测速时，调节R5使电压比较器的参考电压为0.1-0.2V，车轮每转一圈，传感器就要产生16个脉冲给比较器，其脉冲电压均大于0.2V，因此，电压比较器同样输出16个计数脉冲给IC1的计数输入端。
IC1、IC2、IC3是具有十进制计数、锁存、译码驱动功能的CM0S集成数字电路CD40110B，该集成块以高电平为锁存信号，以高电平为清零信号，且驱动的对象是共阴极的LED管。其中IC1的进位端接IC2的计数输入端，IC2的进位端接IC3的计数输入端。IC4为六反相施密特触发器CD40106，其中1端和2端外接电阻R1，R2，二极管D1、D2、电容C1后，构成时钟脉冲发生器，每1.4秒产生一个宽度小于0.01秒的负脉冲作为锁存器的采样脉冲。3端、4端接电阻R6、电容C2构成单稳态触发器。2端输出的采样脉冲的上升沿作为触发信号，使得4端产生宽度小于0.01秒的负脉冲，经5、6端构成的反相器后，产生宽度小于0.01秒的正脉冲，该正脉冲经K1送到IC1、IC2、IC3的清零端，可作为计数器的清零信号，1闭合到接地端，计数器不再被清零，且此时调节电位器R5，当用于测速时K1闭合到IC4的端子6。当用于计程时，K1闭合到接地端，计数器不再被清零，且此时调节电位器R5，使得电压比较器IC5的参考端电位为0.4-0.5V。此时只有一块厚条形软铁经过磁铁两极时产生的感应脉冲的辐值大于0.5V，经电压比较器后能产生计数脉冲，该计数脉冲送到IC1的计数输入端对车轮的总转数进行累计。该电路中时钟周期定为1.4秒是根据公式T＝10L/N计算而得，故计速时若LED管显示的数字为95时，表示车速为95米/秒。此时可将LED2的K2闭合，则LED2的小数点发光，显示出9.5字样，IC6为输出+5V稳电块7805，输入端接+9V电源，输出+5V作为整个电路的公共正电源。
Claims (5)
1、一种自行车、摩托车测速、计程装置，由磁感应脉冲式传感器和数字显示器构成，其特征在于：所述传感器由磁铁(11)，感应线圈(12)，H型塑料支架(13)，塑料卡片(18)，条形软铁(17)构成，条形软铁粘合在塑料卡片上，塑料卡片卡在车轮辐条上，磁铁(11)通过H型塑料支架固定在前轮叉(14)上，条形软铁的数目N与数字显示电路的时钟周期T存在着严格的对应关系，假设车轮周长为L米，则T＝L/N秒或T＝10L/N秒，这些条形软铁的位置有下列特征，①从轮心向任意两相邻软铁中心的引线与轮周相交所得两点间的轮弧长均相等，②当N)1时，除了其中一块，其余软铁均位于同一平面内，③条形软铁的长度方向沿着半径方向，④所有条形软铁的中心都在以轮心为圆心的同一圆周上，⑤所有软铁在经过磁铁两极(20)时，均能与磁铁的两极(20)对齐。
2、根据权利要求1所述的自行车、摩托车测速、计程装置，其特征在于：所设置的条形软铁中，其中有一块的厚度是其余的2-3倍，而其附着的塑料卡片与其它塑料卡片均相同，且在同一平面内。
3、根据权利要求1所述的自行车、摩托车测速、计程装置，其特征在于：数字显示电路由电压比较器I，计数器II，锁存器III，译码器IV，LED管V，时钟脉冲发生器VI，单稳态触发器VII，反相器，三端稳压集成块，电路切换开关K，电位器等组成，时钟脉冲发生器，能产生宽度小于0.01秒的采样脉冲，其周期T由条形软铁数目N和车轮周长L的值，经公式R＝L/N秒或T＝10L/N秒计算确定，单稳态触发器以采样脉冲为触发信号，产生宽度小于0.01秒的延迟的脉冲，再经反相器产生清零正脉冲，数字显示器外部由仪表壳(1)，有机玻璃表面(2)，遮阳板(3)，功能切换开关(4)，电位器旋钮(5)，仪表带(6)，粘扣(7)，电源插孔(8)，脉冲输入插孔(9)，LED管(10)组成。
4、根据权利要求1所述的自行车、摩托车测速、计程装置，其特征在于：该装置是采用集计数，锁存，译码，驱动于一体的集成块。
5、根据权利要求1所述的自行车、摩托车测速、计程装置，其特征在于：在电压比较器的参考端设置了电位器，使参考电压可调，并在清零脉冲输入端设置了开关K，使得在测速时电压比较器参考电压为0.1-0.2V，计数器被定时清零，而在计程时，电压比较器参考端电压为0.4-0.5V，计数器不被清零，用于累计总行程。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103174344A (zh) * | 2013-04-16 | 2013-06-26 | 王成李 | 一种多功能智能自行车锁及上锁解锁方法 |
| CN109774837A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-05-21 | 淮阴工学院 | 一种基于共享单车的智能自行车 |
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1995
- 1995-05-16 CN CN 95212260 patent/CN2252977Y/zh not_active Expired - Fee Related
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