自行車室外騎行測功裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是關(guān)于一種變化的力矩做功的測量裝置，具體為測量騎自行車的人騎行時累計做功多少的測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人民健康觀念的改變，人們更加注重鍛煉身體，騎自行車也是一種非常好的有氧運動，騎行倶樂部在全國乃至世界風行，各種自行車周邊商品也隨之熱賣。很多騎行愛好者想知道一次騎行活動燃燒了多少脂肪或人體對外做了多少功，用于衡量鍛煉的一項指標。經(jīng)檢索目前還沒有應用于自行車騎行人體做功的測量裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了測量騎自行的人一次騎行所消耗的體力，可以通過測量人踩踏板時力矩累計做的功進行間接測量，附圖4畫出了踏板的受力圖，圖中Fl為右腳的踩踏力，F(xiàn)2為左腳的踩踏力，R為踏板到中心轉(zhuǎn)軸的距離，Θ為踩板豎直軸Z的夾角，騎車人踩半圈踏板所做的功W可以通過計算定積分f (F1-F2) *R*sin Θ d Θ，積分區(qū)間為(0，π )而得到。通過累計該功W即可計算出一次騎行人體做功的多少，從而計算出一次騎行活動燃燒了多少脂肪。
[0004]本實用新型采用的技術(shù)方案是:自行車室外騎行測功裝置包括智能手機(1)、主設(shè)備(2)和從設(shè)備(3)，所述的主設(shè)備(2)和所述的從設(shè)備(3)安裝于自行車的踏板上，所述的智能手機(I)中安裝ΑΡΡ，所述的主設(shè)備(2)與所述的智能手機(I)通過無線通信I (4)無線連接，所述的從設(shè)備(3)與所述的主設(shè)備(2)通過無線通信II (5)無線連接；在騎行開始時，需要開啟智能手機(I)中的無線通信模塊和運行所述的ΑΡΡ，根據(jù)實測的踏板到轉(zhuǎn)軸距離R，設(shè)定APP所需要的參數(shù)，該參數(shù)存儲于手機內(nèi)部或發(fā)送到主設(shè)備(2)，APP接收主設(shè)備(2)發(fā)送來的每轉(zhuǎn)動半圈時人踩踏板做功的值，進行累加，可以顯示做功的數(shù)量，也可以以語音播報的方式播報做功的數(shù)量。
[0005]所述的從設(shè)備(3)包括壓電發(fā)電器(35)、電池(34)、微控制器(33)、壓力傳感器(31)和無線通信模塊(32)，以所述的微控制器(33)為核心，前向通道是所述的壓力傳感器
(31)，通信通道是所述的無線通信模塊(32)，電源是所述的壓電發(fā)電器(35)和所述的電池
(34);所述的壓電發(fā)電器(35)和電池(34)為從設(shè)備(3)提供可持續(xù)的供電，微控制器(33)負責從壓力傳感器(31)讀取壓力值，并控制無線通信模塊(32)適時地將壓力的值通過無線方式傳輸?shù)街髟O(shè)備(2)中去。
[0006]所述的主設(shè)備(2)包括壓力傳感器(21)、壓電發(fā)電器(28)、電池(27)、微控制器(24)、無線通信模塊(25)、角速度傳感器(22)、加速度傳感器(23)、實時時鐘模塊(26)，以所述的微控制器(24)為核心，前向通道是所述的壓力傳感器(21)、角速度傳感器(22)、加速度傳感器(23)、實時時鐘模塊(26)，通信通道是所述的無線通信模塊(25)，電源是所述的壓電發(fā)電器(28)和所述的電池(27);所述的壓電發(fā)電器(28)和電池(27)為主設(shè)備(2)提供可持續(xù)的供電，所述的微控制器(24)按照實時時鐘模塊(26)定時地讀取所述的壓力傳感器(21)的壓力值，讀取角速度傳感器(22)的角速度實時值，讀取加速度傳感器(23)的Z軸和X軸的加速值，通過讀取到的Z軸和X軸的加速值以確定角度踏板通過Z軸，S卩Θ =O的時刻，通過讀取的角速度傳感器(22)的角速度實時值計算出Θ，通過獲取從無線通信模塊(25)獲取的從設(shè)備(3)發(fā)送來的壓力的值F2和壓力傳感器(21)的壓力值Fl，可以進行功W的計算，將計算結(jié)果通過無線通信2 (5)發(fā)送到智能手機(I)，智能手機(I)安裝的APP進行顯示或其它處理。
[0007]為了節(jié)約本實用新型的成本，所述的智能手機(I)還可以用具有微控制器、無線通信模塊接收、液晶或數(shù)碼顯示模塊或發(fā)聲模塊、電池的終端代替。所述的微控制器、無線通信模塊接收、液晶或數(shù)碼顯示模塊或發(fā)聲模塊依次電連接，電池為其提供持續(xù)的電力供應。
[0008]隨著技術(shù)的發(fā)展，所述的無線通信模塊(25)和所述的無線通信模塊(32)可以選擇藍牙通信模塊，或者無線WIFI模塊，或者ZIGBEE模塊，還可以是其它可以自定義通信協(xié)議的無線通信模塊如24GHz模塊或433MHz模塊等。
[0009]本實用新型彌補了目前自行車只能測速和測距的不足，有廣泛的應用前景和市場前景。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的示意圖；
[0011]圖2是本實用新型主設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖3是本實用新型從設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖4是自行車踏板受力分析圖；
[0014]附圖標號:
[0015]智能手機I
[0016]主設(shè)備2
[0017]從設(shè)備3
[0018]無線通信I 4
[0019]無線通信II 5
[0020]壓力傳感器 21
[0021]角速度傳感器22
[0022]加速度傳感器23
[0023]微控制器24
[0024]無線通信模塊25
[0025]實時時鐘模塊26
[0026]電池27
[0027]壓電發(fā)電器 28
[0028]壓力傳感器 31
[0029]無線通信模塊32
[0030]微控制器33
[0031]電池34
[0032]壓電發(fā)電器 35
【具體實施方式】
[0033]為便于對本實用新型的目的、結(jié)構(gòu)其及效果進一步地理解，以實施例進行說明。
[0034]自行車室外騎行測功裝置包括智能手機(1)、主設(shè)備(2)和從設(shè)備(3)，所述的主設(shè)備(2)和所述的從設(shè)備(3)安裝于自行車的踏板上，所述的智能手機(I)中安裝APP，所述的主設(shè)備(2)與所述的智能手機(I)通過無線通信I (4)無線連接，所述的從設(shè)備(3)與所述的主設(shè)備(2)通過無線通信II (5)無線連接；在騎行開始時，需要開啟智能手機(I)中的無線通信模塊和運行所述的APP，根據(jù)實測的踏板到轉(zhuǎn)軸距離R，設(shè)定APP所需要的參數(shù)，該參數(shù)存儲于手機內(nèi)部或發(fā)送到主設(shè)備(2)，APP接收主設(shè)備(2)發(fā)送來的每轉(zhuǎn)動半圈時人踩踏板做功的值，進行累加，可以顯示做功的數(shù)量，也可以以語音播報的方式播報做功的數(shù)量，通過設(shè)計友好的APP軟件界面，達到用戶便于使用的效果。
[0035]所述的從設(shè)備(3)是用來配合主設(shè)備進行踩踏力測量的裝置，包括壓電發(fā)電器
[35]、電池(34)、微控制器(33)、壓力傳感器(31)和無線通信模塊(32)，以所述的微控制器
(33)為核心，前向通道是所述的壓力傳感器(31)，通信通道是所述的無線通信模塊(32)，電源是所述的壓電發(fā)電器(35)和所述的電池(34);所述的壓電發(fā)電器(35)和電池(34)為從設(shè)備(3)提供可持續(xù)的供電，微控制器(33)負責從壓力傳感器(31)讀取壓力值，并控制無線通信模塊(32)適時地將壓力的值通過無線方式傳輸?shù)街髟O(shè)備(2)中去，從設(shè)備設(shè)計為可以方便安裝到自行車踏板的結(jié)構(gòu)，所述的壓電發(fā)電器(35)和壓力傳感器(31)在踏板的兩面都安裝，在微控制器(33)的選擇上可以選擇性價比高的8位微控制器。
[0036]所述的主設(shè)備(2)是用來計算踩踏力矩做功的裝置，包括壓力傳感器(21)、壓電發(fā)電器(28)、電池(27)、微控制器(24)、無線通信模塊(25)、角速度傳感器(22)、加速度傳感器(23)、實時時鐘模塊(26)，以所述的微控制器(24)為核心，前向通道是所述的壓力傳感器(21)、角速度傳感器(22)、加速度傳感器(23)、實時時鐘模塊(26)，通信通道是所述的無線通信模塊(25)，電源是所述的壓電發(fā)電器(28)和所述的電池(27);所述的壓電發(fā)電器(28)和電池(27)為主設(shè)備(2)提供可持續(xù)的供電，所述的微控制器(24)按照實時時鐘模塊(26)定時地讀取所述的壓力傳感器(21)的壓力值，讀取角速度傳感器(22)的角速度實時值，讀取加速度傳感器(23)的Z軸和X軸的加速值，通過讀取到的Z軸和X軸的加速值以確定角度踏板通過Z軸，S卩Θ =0的時刻，通過讀取的角速度傳感器(22)的角速度實時值計算出Θ，通過獲取從無線通信模塊(25)獲取的從設(shè)備(3)發(fā)送來的壓力的值F2和壓力傳感器(21)的壓力值F1，可以進行功W的計算，將計算結(jié)果通過無線通信2 (5)發(fā)送到智能手機(1)，智能手機(I)安裝的APP進行顯示或其它處理。
[0037]為了節(jié)約本實用新型的成本，所述的智能手機(I)還可以用具有微控制器、無線通信模塊接收、液晶或數(shù)碼顯示模塊或發(fā)聲模塊、電池的終端代替。所述的微控制器、無線通信模塊接收、液晶或數(shù)碼顯示模塊或發(fā)聲模塊依次電連接，電池為其提供持續(xù)的電力供應。
[0038]隨著技術(shù)的發(fā)展，所述的無線通信模塊(25)和所述的無線通信模塊(32)可以選擇藍牙通信模塊，或者無線WIFI模塊，或者ZIGBEE模塊，還可以是其它可以自定義通信協(xié)議的無線通信模塊如24GHz模塊或433MHz模塊等。
[0039]本實用新型彌補了目前自行車只能測速和測距的不足，有廣泛的應用前景和市場前景。
【主權(quán)項】
1.自行車室外騎行測功裝置其特征在于:包括智能手機(I)、主設(shè)備(2)和從設(shè)備(3)，所述的主設(shè)備(2)和所述的從設(shè)備(3)安裝于自行車的踏板上，所述的智能手機(I)中安裝APP，所述的主設(shè)備(2)與所述的智能手機(I)通過無線通信I (4)無線連接，所述的從設(shè)備(3)與所述的主設(shè)備(2)通過無線通信11(5)無線連接； 所述的從設(shè)備(3)包括壓電發(fā)電器(35)、電池(34)、微控制器(33)、壓力傳感器(31)和無線通信模塊(32)，以所述的微控制器(33)為核心，前向通道是所述的壓力傳感器(31)，通信通道是所述的無線通信模塊(32)，電源是所述的壓電發(fā)電器(35)和所述的電池(34); 所述的主設(shè)備(2)包括壓力傳感器(21)、壓電發(fā)電器(28)、電池(27)、微控制器(24)、無線通信模塊(25)、角速度傳感器(22)、加速度傳感器(23)、實時時鐘模塊(26)，以所述的微控制器(24)為核心，前向通道是所述的壓力傳感器(21)、角速度傳感器(22)、加速度傳感器(23)、實時時鐘模塊(26)，通信通道是所述的無線通信模塊(25)，電源是所述的壓電發(fā)電器(28)和所述的電池(27)。2.按照權(quán)利要求1所述的自行車室外騎行測功裝置，其特征在于所述的智能手機(I)還可以是具有微控制器、無線通信模塊接收、液晶或數(shù)碼顯示模塊或發(fā)聲模塊、電池的終端，所述的微控制器、無線通信模塊接收、液晶或數(shù)碼顯示模塊或發(fā)聲模塊依次電連接，電池為其提供持續(xù)的電力供應。3.按照權(quán)利要求1所述的自行車室外騎行測功裝置，其特征在于所述的無線通信模塊(25)和所述的無線通信模塊(32)為無線藍牙通信模塊，還可以是無線WIFI模塊，還可以是ZIGBEE 模塊。
【專利摘要】自行車室外騎行測功裝置包括智能手機、主設(shè)備和從設(shè)備，主設(shè)備和從設(shè)備安裝于自行車的踏板上，智能手機安裝APP。從設(shè)備包括壓電發(fā)電器、電池、微控制器、壓力傳感器和無線通信模塊；主設(shè)備包括從設(shè)備的所有電路模塊和角速度傳感器、加速度傳感器、實時時鐘模塊；從設(shè)備將檢測到的壓力參數(shù)通過無線發(fā)送到主設(shè)備，主設(shè)備將檢測到的壓力參數(shù)與收到的從設(shè)備的該參數(shù)做運算得到合力，結(jié)合角速度、加速度、時鐘參數(shù)，通過力矩做功的計算方法，計算自行車踏板轉(zhuǎn)動半圈人做的功，主設(shè)備將該功的數(shù)值通過無線上傳到手機APP，APP顯示人騎行累計做功的數(shù)量。本實用新型彌補了目前自行車只能測速和測距的不足，有廣泛的應用前景和市場前景。
【IPC分類】G01L3/00
【公開號】CN204740085
【申請?zhí)枴緾N201520487030
【發(fā)明人】陳善榮
【申請人】吉首大學
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月8日