KR101548239B1 - Bicycle cadence sensor & speed indicator using 3 axis accelerometer - Google Patents

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KR101548239B1
KR101548239B1 KR1020140040967A KR20140040967A KR101548239B1 KR 101548239 B1 KR101548239 B1 KR 101548239B1 KR 1020140040967 A KR1020140040967 A KR 1020140040967A KR 20140040967 A KR20140040967 A KR 20140040967A KR 101548239 B1 KR101548239 B1 KR 101548239B1
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윤성진
안준은
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국방과학연구소
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    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions

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Abstract

The present invention relates to a bicycle cadence sensor and a speed indicator using a three-axis accelerometer. The present invention includes a crank provided on a bicycle, an accelerometer module attached to a crank arm provided on the crank. The present invention can fundamentally prevent malfunction due to external disturbance (for example: a pressure line on an electric pole and an underground pressure line), and can minimize the error of crank rpm and bicycle velocity.

Description

3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계{BICYCLE CADENCE SENSOR ＆ SPEED INDICATOR USING 3 AXIS ACCELEROMETER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a bicycle cadence sensor and a speedometer using a three-axis accelerometer,

본 발명은 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계에 관한 것으로, 자전거의 크랭크에 부착되어 자전거 주행의 핵심 정보인 케이던스(크랭크의 분당 회전수)와 속도를 측정할 수 있는 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계에 관한 것이다.The present invention relates to a cadence sensor and a speedometer for a bicycle using a three-axis accelerometer, and more particularly, to a cadence sensor and a speedometer for a bicycle using a three-axis accelerometer capable of measuring the cadence (the number of revolutions per minute of crank) And a cadence sensor and a speedometer for a bicycle.

자전거를 운행하거나 경기에 참여하고 있는 자전거 탑승자는 본인의 진행방향에 따른 거리와 속도, 케이던스(크랭크의 분당 회전수) 정보 등을 확인하고 이를 이용해서 체력적인 안배와 적정한 기어비를 선택한다. A bicycle rider or a cyclist who participates in a race will check the distance, speed, and cadence (revolutions per minute of the crank) according to his / her direction of travel, and use this information to select a physical arrangement and an appropriate gear ratio.

특히, 자전거의 케이던스의 경우 탑승자가 가장 효율적인 기어비를 선택할 수 있도록 판단하는 근거가 되므로 장거리 자전거 여행이나 경기에 참여할 시 속도와 함께 필수적인 주행 정보 중 하나이다. In particular, the Cadence of a bicycle is one of the essential driving information along with the speed when participating in a long-distance bicycle travel or a game, because it is a basis for judging the most efficient gear ratio for the passenger.

종래의 기술은 도 1에 도시된 바와 같이 자전거의 바퀴와 크랭크에 자석(1,3)을 부착시키고 자전거를 지탱하는 프레임에 자력을 검출할 수 있는 센서(2)를 장착하여 크랭크가 한 바퀴 회전할 때마다 케이던스(크랭크의 회전수)를 측정하고 자전거 뒷바퀴가 1회전 할 때를 측정하여 속도를 구한다. 1, a magnet 2 is attached to a wheel and a crank of a bicycle, a sensor 2 capable of detecting a magnetic force is mounted on a frame supporting the bicycle, and a crank is rotated one turn Measure the cadence (the number of revolutions of the crank) every time and measure the speed when the rear wheel of the bicycle makes one revolution.

종래의 기술의 경우 외부에서 오는 왜란(예: 전봇대위의 전압선 및 지중매설 전압선)에 의하여 자석을 감지하는 센서의 오작동을 매우 빈번하게 일으켜서 오랜 시간 케이던스와 속도 정보를 출력하지 못하는 경우가 발생한다. In the conventional technique, malfunctions of a sensor for detecting a magnet are very frequently caused by an external disturbance (for example, a voltage line on a pole and a ground embedded voltage line), so that the cadence and speed information can not be outputted for a long time.

특히, 도로 경기를 하는 사이클 선수의 경우 자신의 주행정보를 순식간에 망각하게 되어서 경기력에 막대한 지장을 초래하며 0.01초를 기록경기로 하는 자전거 탑승자의 경우 전체 경기의 페이스를 잃어버리는 경우도 발생 할 수 있다.Particularly, in the case of a cyclist who plays a road game, his or her driving information is instantly forgotten, causing a great obstacle to the performance of the cyclist. In the case of a cyclist with a record time of 0.01 seconds, have.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0055035호(2013.05.28.)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0055035 (Feb.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 크랭크의 회전수와 자전거의 속도를 측정할 수 있는 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a cadence sensor and a speedometer for a bicycle using a three-axis accelerometer capable of measuring the number of revolutions of the crank and the speed of the bicycle.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계에 따르면, 자전거에 구비된 크랭크와, 크랭크에 부착된 가속도계모듈을 포함하며, 가속도계모듈이 크랭크에 구비된 크랭크암에 부착된 것을 특징으로 하는 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cadence sensor and a speedometer for a bicycle using a three-axis accelerometer, the crank including a crank and an accelerometer module attached to the crank, And a cadence sensor and a speedometer for a bicycle using the three-axis accelerometer.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 가속도계모듈은 자전거의 길이방향으로의 크랭크의 가속도를 측정하기 위한 X축가속도계와, 자전거의 폭방향으로의 크랭크의 가속도를 측정하기 위한 Y축가속도계와, 자전거의 높이방향으로의 크랭크의 가속도를 측정하기 위한 Z축가속도계를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, an accelerometer module includes an X-axis acceleration meter for measuring the acceleration of the crank in the longitudinal direction of the bicycle, a Y-axis acceleration meter for measuring the acceleration of the crank in the width direction of the bicycle, And a Z axis acceleration meter for measuring the acceleration of the crank in the height direction.

본 발명의 다른 측면에 의하면, Z축가속도계로 측정된 측정치의 상사점과 하사점 주기를 근거로 크랭크의 회전수를 산출할 수 있으며, X축가속도계, Y축가속도계, Z축가속도계의 측정치를 합산하여 가속도계모듈의 속도를 산출할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the number of revolutions of the crank can be calculated based on the top dead center and the bottom dead center of the measured value measured by the Z-axis acceleration meter, and the sum of the measured values of the speedometer, Y- The speed of the accelerometer module can be calculated.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 자전거에는 가속도계모듈을 통해 측정된 크랭크의 회전속도와 가속도계모듈의 속도가 출력되는 출력장치가 구비될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the bicycle may be provided with an output device for outputting the rotational speed of the crank and the speed of the accelerometer module measured through the accelerometer module.

이러한 본 발명에 따른 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계에 의하면, 외부의 왜란(예: 전봇대위의 전압선 및 지중매설 전압선)에 의한 오작동을 원천적으로 막을 수 있어 크랭크 회전수와 자전거 속도의 오차가 최소화되는 효과가 있다.According to the cadence sensor and the speedometer for a bicycle using the three-axis accelerometer according to the present invention, it is possible to prevent malfunction caused by external disturbance (for example, a voltage line on a pole and a submerged voltage line) The error is minimized.

또한, 공간소모가 최소화되도록 측정장치가 소형화될 수 있으며, 이에 따라 사용의 편의성이 향상되고 측정장치의 컴팩트화, 경량화가 증대되는 효과가 있다.In addition, the measuring device can be downsized to minimize the space consumption, thereby improving the ease of use and increasing the size and weight of the measuring device.

도 1은 종래 기술의 자석을 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계장치의 개요도,
도 2는 본 발명의 일실시예의 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계에 구비되는 가속도계모듈의 개요도,
도 3은 도 2의 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계의 개요도이다. 1 is an outline view of a cadence sensor and a speedometer device for a bicycle using a magnet according to the prior art,
FIG. 2 is a schematic diagram of an accelerometer module provided in a cadence sensor for a bicycle and a speedometer using a three-axis accelerometer according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a schematic diagram of a cadence sensor and a speedometer for a bicycle using the three-axis accelerometer of FIG. 2;

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The exemplary embodiments of the present invention may be embodied in many different forms without departing from the scope of the present invention. It is not limited to the embodiment.

도 2는 본 발명의 일실시예의 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계에 구비되는 가속도계모듈의 개요도이고, 도 3은 도 2의 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계의 개요도이다.FIG. 2 is a schematic diagram of an accelerometer module included in a cadence sensor for a bicycle and a speedometer using a three-axis accelerometer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram of a cadence sensor and a speedometer for a bicycle using the three-axis accelerometer of FIG.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계는, 자전거에 구비된 크랭크(100)와, 크랭크(100)에 부착된 가속도계모듈(200)을 포함하며, 가속도계모듈(200)이 크랭크(100)에 구비된 크랭크암(110)에 부착된 것을 특징으로 한다.2 and 3, a cadence sensor and a speedometer for a bicycle using the three-axis accelerometer according to the present invention include a crank 100 mounted on a bicycle and an accelerometer module 200 attached to a crank 100 And the accelerometer module 200 is attached to the crank arm 110 provided on the crank 100.

가속도계모듈(200)은 자전거의 길이방향으로의 크랭크(100)의 가속도를 측정하기 위한 X축가속도계(210)와, 자전거의 폭방향으로의 크랭크(100)의 가속도를 측정하기 위한 Y축가속도계(220)와, 자전거의 높이방향으로의 크랭크(100)의 가속도를 측정하기 위한 Z축가속도계(230)를 포함한다.The accelerometer module 200 includes an X-axis acceleration meter 210 for measuring the acceleration of the crank 100 in the longitudinal direction of the bicycle and a Y-axis acceleration meter (for measuring the acceleration of the crank 100 in the width direction of the bicycle) And a Z axis acceleration meter 230 for measuring the acceleration of the crank 100 in the height direction of the bicycle.

본 발명의 일실시예에서는 Z축가속도계(230)가 자전거의 케이던스(크랭크의 회전수)센서로 사용된다. In an embodiment of the present invention, the Z axis acceleration meter 230 is used as a cadence (crank rotation speed) sensor of a bicycle.

Z축가속도계(230)로 측정된 측정치의 상사점과 하사점 주기를 근거로 크랭크(100)의 회전수를 산출하게 되며, X축가속도계(210), Y축가속도계(220), Z축가속도계(230)의 측정치를 합산하여 가속도계모듈(200)의 속도를 산출함으로써 자전거의 속도를 도출하게 된다.The X axis is a speedometer 210, a Y axis acceleration meter 220, and a Z axis acceleration meter (not shown). The X axis is a speedometer 210, the Y axis acceleration meter 220, and the Z axis acceleration meter 230. The Z axis acceleration meter 230 calculates the number of revolutions of the crank 100 based on the top dead center 230 to calculate the speed of the accelerometer module 200 to derive the speed of the bicycle.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 자전거의 핸들에 가속도계모듈(200)을 통해 측정된 크랭크(100)의 회전속도와 가속도계모듈(200)의 속도가 출력되는 출력장치가 구비된다.In an embodiment of the present invention, an output device for outputting the rotation speed of the crank 100 and the speed of the accelerometer module 200 measured through the accelerometer module 200 is provided on the handle of the bicycle.

자전거 크랭크(100)에 장착된 가속도계모듈(200)은 탑승자가 자전거 크랭크(100)와 연결된 페달을 밟으면서 작동하기 시작한다. The accelerometer module 200 mounted on the bicycle crank 100 starts to operate while the occupant depresses the pedal connected to the bicycle crank 100. [

페달이 지면과 가장 가까운 위치에 도달하거나 지면과 가장 많이 떨어지게 위치하게 되면 Z축 가속도계는 임의적인 ±1g를 나타내게 되며 상사점의 주기 또는 하사점의 주기를 카운트하므로써, 시간에 따른 자전거 크랭크(100) 회전수를 감지할 수 있다.When the pedal reaches the position closest to the ground or is located at the most distance from the ground, the Z-axis accelerometer shows an arbitrary value of 1 g and counts the period of the top dead center or the bottom dead point, The number of revolutions can be detected.

또한, 3개의 가속도계를 장착하였기 때문에 자전거의 진행 방향에 따른 순간적인 가속도를 감지하는 X축가속도계(210), Y축가속도계(220), Z축가속도계(230)의 합은 자전거의 진행방향의 가속도와 동일하기 때문에 자전거 크랭크(100)에 부착된 가속도계모듈(200)에서 속도를 측정할 수 있게 된다.In addition, since three accelerometers are mounted, the sum of the X axis acceleration meter 210, the Y axis acceleration meter 220, and the Z axis acceleration meter 230, which detects instantaneous acceleration in accordance with the traveling direction of the bicycle, It is possible to measure the speed in the accelerometer module 200 attached to the bicycle crank 100.

100: 크랭크 110: 크랭크암
200: 가속도계모듈 210: X축가속도계
220: Y축가속도계 230: Z축가속도계100: crank 110: crank arm
200: Accelerometer module 210: X-axis acceleration meter
220: Y axis acceleration meter 230: Z axis acceleration meter

Claims (5)

자전거에 구비된 크랭크;
상기 크랭크에 부착된 가속도계모듈;을 포함하며,
상기 가속도계모듈이 상기 크랭크에 구비된 크랭크암에 부착된 것을 특징으로 하는 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계에 있어서,
상기 가속도계모듈은
상기 자전거의 길이방향으로의 상기 크랭크의 가속도를 측정하기 위한 X축가속도계와,
상기 자전거의 폭방향으로의 상기 크랭크의 가속도를 측정하기 위한 Y축가속도계와,
상기 자전거의 높이방향으로의 상기 크랭크의 가속도를 측정하기 위한 Z축가속도계를 포함하고,
상기 Z축가속도계로 측정된 측정치의 상사점과 하사점 주기를 근거로 상기 크랭크의 회전수를 산출하는 것을 특징으로 하는 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계.A crank provided on the bicycle;
And an accelerometer module attached to the crank,
Wherein the accelerometer module is attached to a crank arm provided on the crank, and a cadence sensor and a speedometer for a bicycle using the triaxial accelerometer,
The accelerometer module
An X-axis acceleration tachometer for measuring the acceleration of the crank in the longitudinal direction of the bicycle,
A y-axis acceleration tachometer for measuring the acceleration of the crank in the width direction of the bicycle,
Axis acceleration meter for measuring the acceleration of the crank in the height direction of the bicycle,
Wherein the number of revolutions of the crank is calculated on the basis of the top dead center point and the bottom dead center period of the measurement value measured by the Z-axis acceleration meter, and a cadence sensor and a speedometer for a bicycle using the three-axis accelerometer. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 X축가속도계, 상기 Y축가속도계, 상기 Z축가속도계의 측정치를 합산하여 상기 가속도계모듈의 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계.The method according to claim 1,
And the speed of the accelerometer module is calculated by summing up the measured values of the X-axis acceleration meter, the Y-axis acceleration meter, and the Z-axis acceleration meter to calculate the speed of the accelerometer module. 제1항에 있어서,
상기 자전거에는 상기 가속도계모듈을 통해 측정된 상기 크랭크의 회전속도와 상기 가속도계모듈의 속도가 출력되는 출력장치가 구비된 것을 특징으로 하는 3축 가속도계를 이용한 자전거용 케이던스센서와 속도계.The method according to claim 1,
Wherein the bicycle is provided with an output device for outputting the rotational speed of the crank and the speed of the accelerometer module measured through the accelerometer module.
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