DE202014003065U1

DE202014003065U1 - Device for adaptive sound generation for bicycles and electric bicycles

Info

Publication number: DE202014003065U1
Application number: DE202014003065.0U
Authority: DE
Original assignee: FUSIONSYSTEMS GmbH
Current assignee: FUSIONSYSTEMS GmbH
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2024-04-10

Abstract

Gerät für die elektroakustische Generierung von Sound für Fahrräder und Elektrofahrrädern aller Art, dadurch gekennzeichnet, dass die Generierung des Sounds adaptiv in Abhängigkeit von aktuellen Messgrößen des Fahrrads oder Elektrofahrrads erfolgt und/oder die Wiedergabe von Funktionssounds und/oder Informationssounds gesteuert durch die Messgrößen erfolgt.Device for the electro-acoustic generation of sound for bicycles and electric bicycles of all kinds, characterized in that the sound is generated adaptively depending on the current measured variables of the bicycle or electric bicycle and / or the playback of functional sounds and / or information sounds is controlled by the measured variables.

Description

Die Erfindung ist ein Gerät zur adaptiven Soundgenerierung in Abhängigkeit vom Fahrzeugzustand (Messgrößen verbauter Sensoren) eines Fahrrades allgemein bzw. eines Elektrofahrrades sowie zur Wiedergabe von Funktionssounds und/oder Informationssounds gesteuert durch die Messgrößen. Das Gerät wird zusammen mit den zusätzlich benötigten Sensoren am Fahrrad angebracht. Die adaptive Soundgenerierung durch das Gerät unterstützt den Fahrer in seiner Wahrnehmung des aktuellen Fahrzeugzustandes und der Umgebung. Die im allgemeinen nur vorhandene haptische Wahrnehmung wird dabei um den Audiokanal erweitert. Der Fahrer kann so zum Beispiel auf natürliche Art und Weise zusätzliche Informationen erhalten. Zugleich wird die Umgebung und dort befindliche Personen über das Herannahen des Fahrrads oder Elektrofahrrads informiert. Weitere Zusatzfunktionen unterstützen mit Datenerfassung, Diebstahlwarnung, allgemeinem Warnsignal und standortbezogenen Informationen. Das Gerät führt die Übertragung der Sensordaten in hörbare Sounds auf der Grundlage gespeicherter Soundprofile durch. Das Soundprofil gibt dabei an, in welcher Weise die gemessenen Sensordaten in eine bestimmte Soundausgabe umzusetzen sind. Das Gerät gibt die Sounds an ein Wiedergabesystem weiter (bspw. Lautsprecher, Shaker und/oder Piezoschwinger). Das Wiedergabesystem gibt den Sound in Echtzeit aus.The invention is a device for adaptive sound generation as a function of the vehicle state (measured variables of built-in sensors) of a bicycle in general or of an electric bicycle and for the reproduction of functional sounds and / or information sounds controlled by the measured variables. The device is attached to the bike together with the additional sensors required. The adaptive sound generation through the device supports the driver in his perception of the current vehicle condition and the environment. The generally existing haptic perception is extended by the audio channel. For example, the driver can receive additional information in a natural way. At the same time, the environment and people there are informed about the approach of the bicycle or electric bicycle. Additional features support data collection, anti-theft alarm, general warning and location-related information. The device performs the transmission of the sensor data into audible sounds based on stored sound profiles. The sound profile indicates in which way the measured sensor data are to be converted into a specific sound output. The device passes the sounds to a playback system (eg speakers, shakers and / or piezo oscillators). The playback system outputs the sound in real time.

Für die adaptive automatische Soundgenerierung am Fahrrad und/oder Elektrofahrrad existiert bisher noch keine gerätetechnische Umsetzung. Weiterhin existieren für die Erfassung von Messdaten (Fahrradcomputer), für die elektroakustische Erzeugung von Warntönen (Fahrradklingel) oder für die Signalisierung eines Diebstahls (Diebstahlschutzsysteme) zwar Einzellösungen, die Erfindung führt diese jedoch als Zusatzfunktionen mit der smarten Gesamtlösung zur adaptiven Soundgenerierung gerätetechnisch zusammen. Bezüglich der Soundwiedergabe sind verschiedene Systeme bereits verbreitet, dennoch dienen diese Systeme hauptsächlich der Unterhaltung des Fahrers (Musikwiedergabe und Radio) und sind nicht mit Sensordaten gekoppelt.For the adaptive automatic sound generation on the bicycle and / or electric bicycle, there is still no device implementation. Furthermore, although there are individual solutions for the acquisition of measured data (bicycle computer), for the electroacoustic generation of warning tones (bicycle bell) or for the theft signaling (theft protection systems), the invention combines these as additional functions with the smart overall solution for adaptive sound generation. In terms of sound reproduction, various systems are already in widespread use, yet these systems are mainly for the driver's entertainment (music playback and radio) and are not coupled with sensor data.

Die Wahrnehmung des Fahrradfahrers ist bisher hauptsächlich visuell und haptisch orientiert. Gleichzeitig reduziert sich die Wahrnehmung von Fahrrädern durch Passanten häufig auf visuelle Wahrnehmung. Der Audiokanal hat in beiden Fällen bisher kaum Bedeutung. Dadurch ist sowohl für den Fahrradfahrer als auch für den Passanten die sichere Bewertung einer aktuellen Situation und damit einer potentiellen Gefahr nur eingeschränkt möglich. Bei gleichzeitig immer schneller- und dichter werdendem Fahrrad- und Elektrofahrradverkehr erscheint es nahezu unverzichtbar den Audiokanal für eine erweiterte Wahrnehmung und Kommunikation zu nutzen.The perception of the cyclist is so far mainly visually and haptically oriented. At the same time, the perception of bicycles by passers-by often reduces to visual perception. The audio channel has so far hardly meaning in both cases. As a result, for the cyclist as well as for the passers-by the secure assessment of a current situation and thus a potential danger is limited. With cycling and electric bicycles becoming increasingly faster and denser, it seems almost indispensable to use the audio channel for enhanced perception and communication.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gerätetechnische Lösung zur adaptiven Soundgenerierung am Fahrrad und/oder Elektrofahrrad bereitzustellen (vgl. 1) und dabei die erforderlichen Messdaten des Fahrrades und/oder Elektrofahrrades am Fahrzeug zu erfassen und in hörbaren Sound zu wandeln.The invention has for its object to provide a device-technical solution for adaptive sound generation on the bicycle and / or electric bicycle (see. 1 ) and thereby capture the required measurement data of the bicycle and / or electric bicycle on the vehicle and convert into audible sound.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Schutzanspruchs gelöst.This object is achieved by the characterizing features of the first protection claim.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Zur Aufnahme der Zustände werden unterschiedliche Sensoren eingesetzt. So ist im Gehäuse des Gerätes ein Gyroskop (GK) zur Bestimmung der Lage (Querneigung, Längsneigung) und der Beschleunigung (Längsbeschleunigung, Vertikalbeschleunigung) verbaut.Different sensors are used to record the states. Thus, a gyroscope (GK) for determining the position (bank angle, longitudinal inclination) and the acceleration (longitudinal acceleration, vertical acceleration) is installed in the housing of the device.

Weiterhin ist der zur Erfindung gehörige Geschwindigkeitssensor (GS) als zusätzliche Komponente am Fahrrad angebracht. Damit wird die Geschwindigkeit wird über ein Messrad (MR), welches an einem Rad (in der Regel am Hinterrad des Fahrrades (HR)) angebracht ist, gemessen (vgl. 2). Dabei drückt das Messrad senkrecht auf die Mantelfläche des Rades. In dem Messrad sind vier Magneten (M) eingelassen. Diese lösen den Trigger eines Hall-Sensors (HS) aus. Pro Umdrehung des Messrades können so vier Trigger/Messpunkte registriert werden. Diese Technik ermöglicht eine sehr genaue Bestimmung der Geschwindigkeit. Diese Genauigkeit kann durch leichte Anpassung des Aufbaus auch noch variiert werden, indem die Anzahl der wirksamen Magnete (M) pro zurückgelegtem Wegstück geändert wird. Der Sensor wird mit dem Gerät über ein Signalkabel verbunden.Furthermore, the speed sensor (GS) belonging to the invention is attached to the bicycle as an additional component. Thus, the speed is measured via a measuring wheel (MR), which is attached to a wheel (usually on the rear wheel of the bicycle (HR)), measured (see. 2 ). The measuring wheel presses perpendicular to the outer surface of the wheel. In the measuring wheel four magnets (M) are embedded. These trigger the trigger of a Hall sensor (HS). Per rotation of the measuring wheel so four trigger / measuring points can be registered. This technique allows a very accurate determination of the speed. This accuracy can also be varied by slightly adjusting the design by changing the number of effective magnets (M) per distance traveled. The sensor is connected to the device via a signal cable.

Optional besteht die Möglichkeit, Geschwindigkeitsmessdaten über den meist ohnehin schon vorhandenen Dynamo von Fahrrädern aufzunehmen. Dann muss eine Kabelverbindung zwischen der am Gerät vorhandenen Schnittstelle und dem Dynamo hergestellt werden.Optionally, it is possible to record speed measurement data on the most already existing dynamo of bicycles. Then a cable connection must be made between the interface on the device and the dynamo.

Außerdem ist zur Bestimmung der Trittfrequenz ein Sensor vorhanden (vgl. 3), der durch Befestigung eines Magneten (M) am Kurbelarm des Tretpedals und einem Hall-Sensors (HS) am Rahmen des Fahrrads die Drehbewegung der Kurbel misst.In addition, a sensor is provided for determining the cadence (see. 3 ) which measures the rotational movement of the crank by attaching a magnet (M) to the crank arm of the pedal and a Hall sensor (HS) to the frame of the bicycle.

Durch Anbringung von einem oder mehreren Mikrofonen, kann die Umgebungslautstärke aufgenommen werden. Diese dient der Anpassung des auszugebenen Sounds an die Umgebungslautstärke.By attaching one or more microphones, the ambient volume be recorded. This is used to adjust the output sound to the ambient volume.

Zur Messung der geographischen Positionskoordinaten (Längen- und Breitengrade) und der Höhen ist das Gerät mit einem Satelliten-Ortungssensor ausgestattet (z. B. GPS-Sensor).To measure geographic position coordinates (latitude and longitude) and elevation, the device is equipped with a satellite location sensor (eg GPS sensor).

Nach Aufnahme der Messdaten, wird vom Gerät in Echtzeit der passende Sound aus einem gespeicherten Soundprofil ausgewählt und über ein Wiedergabesystem ausgegeben, welches sich im Soundausgabe-Layer (SL) des Gerätegehäuses (G) befindet. Das Gerät ist modular aufgebaut und besteht aus einem Akku-Layer (AL), einem Prozessor-Layer (PL), dem Soundausgabe-Layer (SL) sowie Bedien- und Schnittstellenelemente (B + S).After recording the measurement data, the device selects the appropriate sound in real time from a stored sound profile and outputs it via a playback system located in the sound output layer (SL) of the device housing (G). The device has a modular design and consists of a battery layer (AL), a processor layer (PL), the sound output layer (SL) and control and interface elements (B + S).

Für den Aufbau des Geräts werden verschiedene Komponenten benötigt. Diese seien folgend benannt und beschrieben (Vgl. 1).For the construction of the device different components are needed. These are named and described below (cf. 1 ).

Als Hauptkomponente wird ein Prozessorboard (PB) für die Verarbeitung der Sensordaten verwendet. Das Prozessorboard ist mit Nahbereichsfunk ausgestattet. Hierrüber kann die Kommunikation zu einem Smartphone oder verschiedenen anderen möglichen Endgeräten vorgenommen werden. Zur Anwendung kommt dafür beispielsweise die Bluetooth-Funktechnik. Weiterhin verstärkt ein eingebauter Verstärker (V) das Soundsignal, welches vom Prozessorboard kommt und gibt es an das Wiedergabesystem weiter.The main component used is a processor board (PB) for processing the sensor data. The processor board is equipped with short-range radio. Over this the communication can be made to a smartphone or various other possible terminals. For example, the Bluetooth wireless technology is used. Furthermore, a built-in amplifier (V) amplifies the sound signal coming from the processor board and passes it on to the playback system.

Durch Bedienelemente am Gerät können verschiedene Lautstärkegrade eingestellt werden. Es ist auch möglich, die Lautstärke softwareseitig über eine Applikation für Smartphone-Geräte einzustellen. Zudem können Soundprofile sowohl über die Bedienelemente am Gerät (Projekt-Taste (PT)) als auch über die Bedienoberfläche der Applikation im Smartphone ausgewählt werden.Through controls on the device, different volume levels can be set. It is also possible to adjust the volume on the software side via an application for smartphone devices. In addition, sound profiles can be selected both via the controls on the device (project button (PT)) and via the user interface of the application in the smartphone.

Am und im Gerät werden verschiedene Schnittstellen bereitgestellt. So zum Beispiel dient ein USB-Anschluss zum Aufspielen der Soundprofile. Weiterhin kann der USB-Anschluss zum Laden des Smartphones oder eines kleinen sonstigen Endgerätes verwendet werden. Ein Klinken-Stecker dient als Schnittstelle für den Geschwindigkeitssensor (Schnittstelle Geschwindigkeitssensor (S1)) mit Messrad.Various interfaces are provided on and in the device. For example, a USB port is used to play the sound profiles. Furthermore, the USB port can be used to charge the smartphone or a small other terminal device. A jack plug serves as interface for the speed sensor (interface speed sensor (S1)) with measuring wheel.

Weitere Schnittstellen am Gehäuse sind die Schnittstelle für den Trittfrequenzsensor (S2) und die Schnittstelle für den Warnsignalgeber (S3).Further interfaces on the housing are the interface for the cadence sensor (S2) and the interface for the warning signal generator (S3).

Zur Spannungsversorgung des Geräts wird ein eingebautes Akkupack (AP) verwendet. Weiterhin ist eine Schnittstelle zum Laden des Akkus und zur Kopplung mit einer externen Spannungsversorgung (SV) vorhanden.To power the device, a built-in battery pack (AP) is used. Furthermore, there is an interface for charging the battery and for coupling to an external power supply (SV).

Zudem sind bei der Anbringung verschiedene Vereinfachungen umgesetzt. Das Gerät wird typischerweise an der Sattelstange angebracht. Hierfür besitzt das Gerät eine Schnellmontageeinrichtung, die es dem Anwender ermöglicht, das Gerät schnell und einfach ab- und anzubauen. Auch der Geschwindigkeitssensor ist über eine einfache Befestigung in Form einer Montageschelle an einer der zwei Hinterradstangen anbringbar. Ebenso ist der Trittfrequenzsensor über eine einfache Befestigung in Form einer Montageschelle an der Rahmenposition in der Nähe der Tretkurbel (TK) anbringbar.In addition, various simplifications are implemented in the attachment. The device is typically attached to the seat post. For this purpose, the device has a quick-mounting device that allows the user to quickly and easily remove and install the device. Also, the speed sensor can be attached via a simple attachment in the form of a mounting clamp on one of the two rear wheels. Likewise, the cadence sensor via a simple attachment in the form of a mounting bracket at the frame position in the vicinity of the pedal (TK) attachable.

Das Gerät zeichnet sich durch weitere Funktionen aus:
Über ein Bedienelement (Taster), welches mit einer Schelle am Lenker angebracht ist kann auf Tastendruck hin ein Warnsignal für die Umgebung abgegeben werden. Diese Gerätefunktion arbeitet wie eine am Rad angebrachte Fahrradklingel. Über die Datenschnittstelle (USB) können für diese Funktion entsprechende Warntöne auf das Gerät aufgespielt werden.The device is characterized by additional functions:
By means of a control element (push-button), which is attached to the handlebar with a clamp, a warning signal for the environment can be given at the push of a button. This device function works like a bicycle bell attached to the wheel. Via the data interface (USB) corresponding warning tones for this function can be uploaded to the device.

Über die Smartphone-Applikation kann der Diebstahlschutzmodus aktiviert und deaktiviert werden. Nach Aktivierung des Diebstahlschutzmodus reagiert das Gerät auf die integrierten Bewegungssensoren. Sobald die Bewegung einen zulässigen Schwellwert überschreitet, wird der akustische Diebstahlalarm ausgelöst. Über die Datenschnittstelle (USB) können auch für diese Funktion entsprechende Warntöne auf das Gerät aufgespielt werden.The anti-theft mode can be activated and deactivated via the smartphone application. When the anti-theft mode is activated, the device responds to the built-in motion sensors. As soon as the movement exceeds a permissible threshold value, the acoustic theft alarm is triggered. The data interface (USB) can also be used to play warning sounds for this function on the device.

Über die Smartphone-Applikation und über die Bedienelemente am Gerät kann außerdem der Informationsmodus für standortbezogen auditive Informationen aktiviert und deaktiviert werden. Ist dieser Modus aktiv, so wird das Satellitenortungssystem zur permanenten Positionsbestimmung verwendet und die aktuelle Position mit einer Datenbank mit georeferenzierten Audiodaten (Musik- und/oder Sprachdaten) verglichen. Bei genügender Positionsübereinstimmung werden die passenden Audiodaten abgespielt.In addition, the information mode for location-related auditory information can be activated and deactivated via the smartphone application and via the operating elements on the device. If this mode is active, the satellite positioning system is used for permanent position determination and the current position is compared with a database with georeferenced audio data (music and / or voice data). If the position matches, the appropriate audio data will be played back.

Das Gehäuse (G) des Gerätes wird über einen Verschlussdeckel (VD) verschlossen.The housing (G) of the device is closed by a closure cover (VD).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

Bezugszeichenliste zu Fig. 1List of reference numbers for Fig. 1

AL

Battery Layer

AP

Battery Pack

B + S

Control panel + interfaces

G

casing

GK

gyroscope

GPS

GPS sensor

GS

speed sensor

L

Volume button

PB

processor Board

PT

Project button

PL

Processor Layer

S1

Interface speed sensor

S2

Interface cadence sensor

S3

Interface warning buzzer

SL

Sound output layer

SV

power supply

USB

USB port

V

amplifier

VD

cap

Bezugszeichenliste zu Fig. 2List of reference numerals to Fig. 2

HS

Hall sensor

M

magnet

MR

Measuring Wheel

R

wheel

Bezugszeichenliste zu Fig. 3List of reference numbers for FIG. 3

HS

Hall sensor

M

magnet

TK

crank

QuellenangabenSources

none

Claims

Device for the electro-acoustic generation of sound for bicycles and electric bicycles of all kinds, characterized in that the generation of the sound adaptively in response to current measures of the bicycle or electric bicycle takes place and / or the playback of function sounds and / or information sounds controlled by the measured variables.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the sensors detected on the vehicle measured variables at least the speed and / or longitudinal acceleration and / or vertical acceleration and / or pitch and / or bank and / or cadence and / or geographical position coordinates and / or the ambient volume are.

Device according to one or more of claims 1 to 2, characterized in that the adaptive or controlled generation of sounds as a function of current measured variables is done with a processor board on the basis of stored sound profiles.

Device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that it is equipped for speed measurement with a measuring wheel sensor according to the invention and this measuring wheel is mounted on the wheel so that it is rotated by the latter and attached to the measuring wheel Magnets are guided past a magnetic sensor.

Device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that it is equipped to measure the cadence with a cadence sensor belonging to the invention and for the crank arm of the pedal pedal a magnet and the frame of the bicycle, a magnetic sensor is mounted and this the rotational movement of the Crank measures.

Device according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that it is also equipped for speed measurement with an interface to the frequently existing dynamo and / or equipped for position and acceleration measurement with a gyroscope sensor and / or for measuring the geographical position coordinates included the altitude information is equipped with a satellite positioning sensor (eg GPS) and / or equipped with one or more microphones to measure the ambient noise level

Device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the sound can be of any sonic nature and, if necessary, may contain sequences of the human voice.

Device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the sound is carried by an acoustic reproduction system (for example, speakers and / or shakers and / or piezoelectric oscillator).

Device according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the operation of the device either by controls on the device itself or via the touch screen of a smartphone, which is coupled via short-range radio with the device.

Device according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that a special warning signal is activated via an interface with connectors and cables to a remotely mounted on the handlebar control.

Device according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that via an operator interface in the device of the anti-theft mode can be activated and in this mode, the device sensors with an alarm Alarm signal playback triggers when it registers unauthorized movements.

Device according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that via a user interface in the device, the display mode for location-based information can be activated and in this mode, the device sensor system causes a reproduction of location-based information sounds and / or voice information touristic and other.

Device according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the power is supplied by a device-internal battery and there is an interface for charging the battery and for coupling with an external power supply.

Device according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the user has the opportunity to manage the sound profiles for adaptive sound production and play new sound profiles via a USB interface on the device.