TWI834435B - 自行車用之光電光柵穿透式速度感測器及其測速方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係為一種自行車用之光電光柵穿透式速度感測器及其測速方法，其係設於一預設車輛上，係包括一光源發射模組，係會設於鄰近該預設車輛上的一腳踏板軸心周圍，並發射第一入射光線及第二入射光線，一光柵盤，係設於該腳踏板軸心上並面向該光源發射模組的一側，且該光柵盤係會隨著該腳踏板軸心轉動並供該第一入射光線及該第二入射光線穿透，一光線感測模組，係會感測該光柵盤穿透的光線並根據每分鐘感測到的次數傳送第一脈衝訊號及第二脈衝訊號，一處理器，係會分析該第一脈衝訊號及該第二脈衝訊號以計算出該預設車輛的移動速度及前進方向，並傳送一測速訊號，一顯示設備，係會接收該測速訊號並將其顯示在該顯示設備上的一顯示部上，係藉由上述預設車輛上裝設有光電光柵穿透式速度感測器，令該預設車輛在行駛的過程中透過光電的透光及偵測，測量出該預設車輛的移動速度之功效。
Description
本發明係有關於一種自行車用之光電光柵穿透式速度感測器及其測速方法，尤指一種藉由透過在一預設車輛上裝設有光電光柵穿透式速度感測器，以令該預設車輛在行駛的過程中透過光電光柵的透光及偵測，以測量出該預設車輛的移動速度之功效。
按，由於現代人生活、工作均相當忙碌，都會利用假日休息時間、從事戶外的休閒活動，而對於戶外活動愈漸頻繁，也提升國人對休閒運動的風氣逐漸重視，如騎乘自行車、電動輔助自行車等來達到休閒之目的，也是近年來相當盛行的戶外休閒方式。
而隨著現今的自行車、電動車等工具的使用頻率逐漸增高，相關業者係為此分析自行車的使用頻率及移動相關之數據，係有開發相關的測速、感測裝置，然而傳統的自行車速度感測器係透過電磁感應(霍爾效應)的原理製造而成，係較有受到外部電磁效應的干擾風險，即為有待從事於此行業者所亟欲研究改善之關鍵所在。
故，發明人有鑑於上述之問題與缺失，乃蒐集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作
及修改，始設計出此種具有自行車用之光電光柵穿透式速度感測器及其測速方法發明專利誕生。
本發明之主要目的在於該自行車用之光電光柵穿透式速度感測器，其係設於一預設車輛上，係包括，一光源發射模組，係包括設於相鄰於該預設車輛上的一腳踏板軸心周圍的第一光源發射裝置，以及與該第一光源發射裝置設於同側的第二光源發射裝置，且該第一光源發射裝置及該第二光源發射裝置係會各別發射一第一入射光線及一第二入射光線，一光柵盤，係設於該腳踏板軸心上並面向該光源發射模組的一側，且該光柵盤係會隨著該腳踏軸心轉動，並設有供該第一入射光線及該第二入射光線穿透並呈圓環狀排列的複數透光部，一光線感測器，係包括感測該光柵盤穿透的該第一入射光線及該第二入射光線並根據每分鐘感測到的次數傳送一第一脈衝訊號及一第二脈衝訊號的第一光線感測器及第二光線感測器，一處理器，係會分析該第一脈衝訊號及該第二脈衝訊號的時間差，以計算出該預設車輛的移動速度及前進方向，並傳送一測速訊號，一顯示設備，係會接收該測速訊號並將其顯示在該顯示設備上的一顯示部上，並藉由上述的該光源發射模組持續射出該第一入射光線及該第二入射光線在該光柵盤上的該複數透光部上進行穿透，以供該光線感測模組測量出每分鐘透射的光線感測次數，以令該處理器計算出該預設車輛的移動速度及前進方向，達到透過光電光柵穿透的方式測量出該預設車輛的移動速度之功效。
1:光源發射模組
11:第一光源發射裝置
12:第二光源發射裝置
2:光柵盤
21:透光部
3:光線感測模組
31:第一光線感測器
32:第二光線感測器
4:處理器
5:顯示設備
51:顯示部
6:封裝外殼
A1:預設車輛
A11:腳踏板軸心
〔第1圖〕係為本發明自行車用之光電光柵穿透式速度感測器之功能方塊
圖。
〔第2圖〕係為本發明自行車用之光電光柵穿透式速度感測器之側視圖。
〔第3圖〕係為本發明第2圖之局部放大圖。
〔第4圖〕係為本發明自行車用之光電光柵穿透式速度感測器之步驟流程圖。
請參閱第1、2、3圖所示，係為本發明自行車用之光電光柵穿透式速度感測器之功能方塊圖、側視圖及第2圖之局部放大圖，本發明自行車用之光電光柵穿透式速度感測器，其係設於一預設車輛A1上，主要包括有一光源發射模組1、一光柵盤2、一光線感測模組3、一處理器4及一顯示設備5，而關於前述構件之連接關係如下：該光源發射模組1，係包括設於相鄰於該預設車輛A1上的一腳踏板軸心A11周圍的第一光源發射裝置11，以及與該第一光源發射裝置11設於同側的第二光源發射裝置12，且該第一光源發射裝置11及該第二光源發射裝置12係會各別發射一第一入射光線及一第二入射光線。
該光柵盤2，係設於該腳踏板軸心A11上並面向該光源發射模組1的一側，且該光柵盤2係會隨著該腳踏板軸心A11轉動，並設有供該第一入射光線及該第二入射光線穿透並呈圓環狀排列的複數透光部21。
該光線感測模組3，係設於該光柵盤2位於該光源發射模組1的相對另側，且該光線感測模組3係包括感測穿透該光柵盤2的該第一入射光線及該第二入射光線並根據每分鐘感測到的次數傳送一第一脈衝訊號及一第二脈衝訊號的第一光線感測器31及第二光線感測器32。
該處理器4，係會分析該第一脈衝訊號及該第二脈衝訊號的時間差，以計算出該預設車輛A1的移動速度及前進方向，並傳送一測速訊號。
該顯示設備5，係會接收該測速訊號並將其顯示在該顯示設備5上的一顯示部51上。
上述該光源發射模組1、該光柵盤2及該光線感測模組3外係進一步罩覆有阻隔外部光線，以防止外部光線影響反射結果的封裝外殼6。
且上述該光源發射模組1係可為紅外線或雷射發射器，而該光線感測模組3係可為紅外線或雷射接收器。
本發明自行車用之光電光柵穿透式速度感測器及其測速方法於實際應用時，係可藉由一預設使用者起動該預設車輛A1上的光電光柵穿透式速度感測器，並經由騎乘該預設車輛A1移動以進行測速，而該預設車輛A1上的該腳踏板軸心A11係會藉由該預設使用者的踩動旋轉，進而帶動該腳踏板軸心A11上的該光柵盤2一起旋轉，而設於該腳踏板軸心A11周圍的該光源發射模組1的該第一光源發射裝置11及該第二光源發射裝置12係會持續對該光柵盤2的一穿透路徑進行該第一入射光線及該第二入射光線的照射，而該光柵盤2上呈複數環狀排列的該透光部21係會在每次旋轉經過該穿透路徑後令該第一入射光線及該第二入射光線經由該透光部21穿透至該光柵盤2另側的該光線感測模組3上的該第一光線感測器31及該第二光線感測器32上進行感測，並根據每分鐘感測到的該第一入射光線及該第二入射光線次數傳送一第一脈衝訊號及一第二脈衝訊號至該處理器4，該
處理器4係會分析該第一脈衝訊號及該第二脈衝訊號的時間差，以計算出該預設車輛A1的移動速度及前進方向，並傳送測速訊號至該顯示設備5的該顯示部51上，以顯示該預設車輛A1的移動速度給該預設使用者，達到藉由光電光柵穿透感測的方式進行車輛測速的功效。
且上述該處理器4係會根據該第一脈衝訊號及該第二脈衝訊號的時間差異來判別該預設車輛A1軸的轉動方向，若轉動方向為負，則可判別該預設車輛行進方向向後，進而不傳送訊號，若為正，則傳送一測速訊號至該顯示設備5。
上述該預設車輛A1係可為自行車、電動自行車之透過車輪轉動進行移動之交通工具。
上述該顯示設備5係可為LCD顯示器、LED顯示器或其它具備顯示功能之設備。
請再參閱第4圖所示，係為本發明自行車用之光電光柵穿透式速度感測器及其測速方法之步驟流程圖，由圖中可清楚看出，本發明自行車用之光電反射式速度感測器之執行步驟如下：
(A01)一預設使用者騎乘預設車輛A1並起動光電光柵穿透式速度感測器。
(A02)該光電光柵穿透式速度感測器之光源發射模組的第一光源發射裝置11及第二光源發射裝置12係會向對應的光柵盤2上的穿透路徑進行第一入射光線及第二入射光線的持續射出，該光柵盤2係設於該預設車輛A1上的腳踏板軸心A11上，且該光柵盤2係會跟隨該預設使用者的踩動的腳踏頻率進行旋轉，而該第一入射光線及該第二入射光線係
會經由該穿透路徑射出至該光柵盤2上複數環狀排列的透光部21上進行光線穿透，且該複數透光部21係會隨著該腳踏頻率轉動的該光柵盤2轉動，藉此令該穿透路徑上的該第一入射光線及該第二入射光線在該複數透光部21之間進行光線穿透及阻擋的切換。
(A03)而設於該光柵盤2一側之光線感測模組3的第一光線感測器31及第二光線感測器32，係會接收來自該複數透光部21穿射後的該第一入射光線及該第二入射光線，並根據該第一入射光線及該第二入射光線每分鐘感測、接收到的次數傳送第一脈衝訊號及第二脈衝訊號至一處理器4。
(A04)該處理器4係會分析該第一脈衝訊號及該第二脈衝訊號以計算出該預設車輛A1的移動速度及該第一脈衝訊號及該第二脈衝訊號的時間差異，且該處理器4係會根據時間差異判別軸的轉動方向，若轉動方向為負，則可判別該預設車輛A1行進方向向後，進而不傳送訊號，若為正，則傳送一測速訊號至一顯示設備5。
(A05)該顯示設備5，係會接收該測速訊號並將其顯示在該顯示設備5上的一顯示部51上。
(A06)該預設使用者關閉該光電反射測速器，以完成該自行車用之光電光柵穿透式速度感測器及其測速方法之步驟流程。
且上述步驟(A02)之該光柵盤2上的非透光部係為避免多餘的透光造成該光線感測模組3的判斷錯誤，而使用非透光材質製成。
且上述該步驟(A02)、(A03)之該光源發射模組1、該光柵盤2及該光線感測模組3外係進一設有阻隔外部光線或其他影響，
以防止外部干擾影響測光結果的封裝外殼6。
且上述該步驟(A04)之該預設車輛A1的移動速度的計算係為透過每分鐘轉速=60/[訊號週期(ms)*透光部(光柵)總數量]/0.001，在將該每分鐘轉速*該預設車輛的輪胎圓周(cm)=每分鐘移動距離(cm)，在將每分鐘移動距離(cm)*60/1000/1000=每小時移動公里。
本發明為具有下列之優點：
(一)該自行車用之光電光柵穿透式速度感測器係為透過光電光柵穿透的感應方式來進行該預設車輛A1的行進速度的測量，相比透過電磁感應式的感測器具有較為快速且穩定的轉化速度，係以藉此提高速度測量的速度及準確性。
(二)該自行車用之光電光柵穿透式速度感測器的外殼係罩覆有阻絕外部光線干擾的封裝外殼6，係能避免外部光線或電磁波的影響，進而提高速度測量的完善程度。
上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。
綜上所述，本發明自行車用之光電光柵穿透式速度感測器於實際應用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之研發，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦研發、創設，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。
1:光源發射模組
11:第一光源發射裝置
12:第二光源發射裝置
2:光柵盤
21:透光部
3:光線感測模組
31:第一光線感測器
32:第二光線感測器
4:處理器
5:顯示設備
51:顯示部
6:封裝外殼
A1:預設車輛
A11:腳踏板軸心
Claims (7)
- 一種自行車用之光電光柵穿透式速度感測器，其係設於一預設車輛上，係包括：一光源發射模組，係包括設於相鄰於該預設車輛上的一腳踏板軸心周圍的第一光源發射裝置，以及與該第一光源發射裝置設於同側的第二光源發射裝置，且該第一光源發射裝置及該第二光源發射裝置係會各別發射一第一入射光線及一第二入射光線；一光柵盤，係設於該腳踏板軸心上並面向該光源發射模組的一側，且該光柵盤係會隨著該腳踏板軸心轉動，並設有供該第一入射光線及該第二入射光線穿透並呈圓環狀排列的複數透光部；一光線感測模組，係包括感測該光柵盤穿透的該第一入射光線及該第二入射光線並根據每分鐘感測到的次數傳送一第一脈衝訊號及一第二脈衝訊號的第一光線感測器及第二光線感測器；一處理器，係會分析該第一脈衝訊號及該第二脈衝訊號的時間差，以計算出該預設車輛的移動速度及前進方向，並傳送一測速訊號；一顯示設備，係會接收該測速訊號並將其顯示在該顯示設備上的一顯示部上。
- 如請求項1所述之自行車用之光電光柵穿透式速度感測器，其中該光柵盤上的非透光部係為避免多餘的透光造成該光線感測模組的判斷錯誤，而使用非透光材質製成。
- 如請求項1所述之自行車用之光電光柵穿透式速度感測器，其中該光源發射模組係可為紅外線或雷射發射器，而該光線感測模組 係可為紅外線或雷射接收器。
- 一種自行車用之光電光柵穿透式速度感測方法，其測速方法係依據下列步驟實施：(A01)一預設使用者騎乘預設車輛並起動光電光柵穿透式速度感測器；(A02)該光電光柵穿透式速度感測器之光源發射模組的第一光源發射裝置及第二光源發射裝置係會向對應的光柵盤上的穿透路徑進行第一入射光線及第二入射光線的持續射出，該光柵盤係設於該預設車輛上的腳踏板軸心上，且該光柵盤係會跟隨該預設使用者的踩動的腳踏頻率進行旋轉，而該第一入射光線及該第二入射光線係會經由該穿透路徑射出至該光柵盤上複數環狀排列的透光部上進行光線穿透，且該複數透光部係會隨著該腳踏頻率轉動的該光柵盤轉動，藉此令該穿透路徑上的該第一入射光線及該第二入射光線在該複數透光部之間進行光線穿透及阻擋的切換；(A03)而設於該光柵盤一側之光線感測模組的第一光線感測器及第二光線感測器，係會接收來自該複數透光部穿射後的該第一入射光線及該第二入射光線，並根據該第一入射光線及該第二入射光線每分鐘感測、接收到的次數傳送第一脈衝訊號及第二脈衝訊號至一處理器；(A04)該處理器係會分析該第一脈衝訊號及該第二脈衝訊號以計算出該預設車輛的移動速度及該第一脈衝訊號及該第二脈衝訊號的時間差異，且該處理器係會根據時間差異判別軸的轉動方向， 若轉動方向為負，則可判別該預設車輛行進方向向後，進而不傳送訊號，若為正，則傳送一測速訊號至一顯示設備；(A05)該顯示設備，係會接收該測速訊號並將其顯示在該顯示設備上的一顯示部上；(A06)該預設使用者關閉該光電反射測速器，以完成該自行車用之光電光柵穿透式速度感測器及其測速方法之步驟流程。
- 如請求項4所述之自行車用之光電光柵穿透式速度感測方法，其中該步驟(A02)、(A03)之該光源發射模組、該光柵盤及該光線感測模組外係進一設有阻隔外部光線或其他影響，以防止外部干擾影響測光結果的封裝外殼。
- 如請求項4所述之自行車用之光電光柵穿透式速度感測方法，其中該步驟(A04)之該預設車輛的移動速度的計算係為透過每分鐘轉速=60/[訊號週期(ms)*透光部總數量]/0.001，在將該每分鐘轉速*該預設車輛的輪胎圓周(cm)=每分鐘移動距離(cm)，在將每分鐘移動距離(cm)*60/1000/1000=每小時移動公里。
- 如請求項4所述之自行車用之光電光柵穿透式速度感測方法，其中該步驟(A02)之該光源發射模組係可為紅外線或雷射發射器，而該光線感測模組係可為紅外線或雷射接收器。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI834435B true TWI834435B (zh) | 2024-03-01 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014132021A1 (en) | 2013-03-01 | 2014-09-04 | Karbon Kinetics Limited | Pedal crank torque sensor for a bicycle |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014132021A1 (en) | 2013-03-01 | 2014-09-04 | Karbon Kinetics Limited | Pedal crank torque sensor for a bicycle |
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