一种监测儿童自行车车速的多功能装置及控制方法 |
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| 申请号 | CN201610577551.3 | 申请日 | 2016-07-21 | 公开(公告)号 | CN106218765A | 公开(公告)日 | 2016-12-14 |
| 申请人 | 柳州正高科技有限公司; | 发明人 | 潘承民; 银柳香; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种监测儿童 自行车 车速的多功能装置及控制方法，主要包括：控制单元、测速单元、报警单元、照明单元、 能量 转换模 块 、蓝牙模块和重量感应单元，从而可以克服 现有技术 中儿童自行车骑行速度没有限制，监护人监督疏忽大意或自行车车速最高限制设置不合理，导致危险事故频繁发生的 缺陷 ，同时克服儿童自行车不具有自动照明功能，导致光线变暗时，危险事故频繁发生等缺陷。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种监测儿童自行车车速的多功能装置，其特征在于，包括控制单元、测速单元、报警单元、照明单元、能量转换模块、蓝牙模块和重量感应单元，所述测速单元、报警单元、蓝牙模块和重量感应单元分别与控制单元连接，所述照明单元包括光线采集电路和照明LED，光线采集电路采集周围环境光线，控制器根据光线强弱控制照明LED的亮灭，所述重量感应单元感应重量信号，所述测速单元用于测量速度包括至少一个永久磁铁、开关型霍尔元件传感器电路，所述永久磁铁安装于轮圈上，开关型霍尔元件传感器电路采集脉冲信号，控制器根据脉冲信号进行计数，并计算出自行车速度，控制器控制蓝牙模块将速度数据以无线传输的方式发送客户端，报警电路用于在速度超过设定值时进行报警，所述能量转换模块包括整流滤波电路和储能电池，能量转换模块将机械能转换到电能后，通过整流滤波电路将交流电变为直流电，向储能电池供电，储能电池分别向控制单元、测速单元、报警单元、照明单元、蓝牙模块和重量感应单元供电。 |
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| 说明书全文 | 一种监测儿童自行车车速的多功能装置及控制方法[0001] 技术领域[0002] 本发明涉及测速技术领域，具体地，涉及一种监测儿童自行车车速的多功能装置及控制方法。 背景技术[0003] 随着人们生活水平的逐渐提高，人们对于生活质量的要求也日益增加，目前，自行车越来越受人们喜欢，不仅因为它环保节能，在交通拥挤的现今，使其更加方便，同时也是健身锻炼的好方法，将单片机应用到自行车上，使其更加智能化，也成为研究的一种方向。当人们利用自行车作为交通工具的时候，就需要知道自己的行驶速度，报警装置来提醒自己注意安全，同时在夜间的时候自动开启警示灯来提醒周围车辆，减少事故发生；当利用自行车作为运动工具的时候，就更需要测速装置来显示其速度，需要时间来显示自己运动了多久，行驶了多远，利用温度检测了解周围环境温度怎么样，适不适合运动。 测速技术在国内外应用非常广泛，也相当成熟，方法也很多，比如超声波测速，红外测速，激光测速等等高科技的测速技术，同时应用到了各个领域，其中交通领域更为广泛，可是对于自行车这种非机动车辆来说，也由于它本身速度不是很快的原因，将测速应用到自行车上还不够广泛，而作为环保节能锻炼于一身的交通工具来说，在人们日常生活中占据着很重要的作用，这也就增加了它危险性，更需要让其更智能化，在这方面不管是国内外来说都还不够重视。 因此，自行车不管是作为交通工具或者健身运动，都需要对其进一步的完善，让它更智能化，作为交通工具使其更加安全，作为健身运动使其多功能化，方便人们的生活现在儿童的自行车种类很多，由于儿童对车速的认知还尚未成熟，不了解自行车的车速可能带来的危害，因此需要家长监督儿童，避免过于贪玩导致自行车速度过快，从而导致危险的发生。 发明内容[0005] 本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种监测儿童自行车车速的多功能装置及控制方法，以实现自行车超速报警，并提醒监护人进行监护，同时根据车载重量设置最大车速的限制，防止由于惯性的差异，导致最大车速设置不合理，导致危险事故发生，降低了事故发生率。 [0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种监测儿童自行车车速的多功能装置，主要包括：控制单元、测速单元、报警单元、照明单元、蓝牙模块和重量感应单元，所述测速单元、报警单元、能量转换模块、蓝牙模块和重量感应单元分别与控制单元连接，所述照明单元包括光线采集电路和照明LED，光线采集电路采集周围环境光线，控制器根据光线强弱控制照明LED的亮灭，所述重量感应单元感应重量信号，所述测速单元用于测量速度包括至少一个永久磁铁、开关型霍尔元件传感器电路，所述永久磁铁安装于轮圈上，开关型霍尔元件传感器电路采集脉冲信号，控制器根据脉冲信号进行计数，并计算出自行车速度，控制器控制蓝牙模块将速度数据以无线传输的方式发送客户端，报警电路用于在速度超过设定值时进行报警，所述能量转换模块包括整流滤波电路和储能电池，能量转换模块将机械能转换到电能后，通过整流滤波电路将交流电变为直流电，向储能电池供电，储能电池分别向控制单元、测速单元、报警单元、照明单元、蓝牙模块和重量感应单元，所述测速单元、报警单元、蓝牙模块和重量感应单元。 [0007] 进一步地，还包括液晶显示模块，用于显示车辆速度。 [0008] 进一步地，基于监测儿童自行车车速的多功能装置的控制方法，包括以下步骤：A．重量感应单元感应车载重量，并将重量信号发送至控制器； B.控制器根据预先设置的重量-速度对应表，查找车载重量对应的最大车速值； C. 测速单元测量自行车车速，判断当前车速是否超过最大车速值，若超过最大车速值，则触发报警电路进行报警，同时控制器控制蓝牙模块置于工作状态，将当前速度值发送到具有蓝牙通信功能的客户端，并执行步骤D，否则报警电路不报警，蓝牙模块处于休眠状态； D．判断车速是否降低到低于最大车速值的范围内，若判断速度降低到低于最大车速值的范围内时，停止报警，并将停止报警后的速度值通过蓝牙模块发送到客户端，否则，继续报警，继续检测车速值。 [0009] 本发明各实施例的，由于主要包括：控制单元、测速单元、报警单元、蓝牙模块和重量感应单元，所述测速单元、报警单元、照明单元、蓝牙模块和重量感应单元分别与控制单元连接，所述重量感应单元感应重量信号，所述测速单元用于测量速度包括至少一个永久磁铁、开关型霍尔元件传感器电路，所述永久磁铁安装于轮圈上，开关型霍尔元件传感器电路采集脉冲信号，控制器根据脉冲信号进行计数，并计算出自行车速度，控制器控制蓝牙模块将速度数据以无线传输的方式发送客户端，报警电路用于在速度超过设定值时进行报警，所述电源模块向其他各模块供电；从而可以克服现有技术中儿童自行车骑行速度没有限制，监护人监督疏忽大意或自行车车速最高限制设置不合理，导致危险事故频繁发生的缺陷，同时克服儿童自行车不具有自动照明功能，导致光线变暗时，危险事故频繁发生等缺陷。。 [0011] 下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 具体实施方式[0012] 以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。 [0013] 具体地，一种监测儿童自行车车速的多功能装置，主要包括：控制单元、测速单元、报警单元、照明单元、能量转换模块、蓝牙模块和重量感应单元，所述测速单元、报警单元、蓝牙模块和重量感应单元分别与控制单元连接，所述照明单元包括光线采集电路和照明LED，光线采集电路采集周围环境光线，控制器根据光线强弱控制照明LED的亮灭，所述重量感应单元感应重量信号，所述测速单元用于测量速度包括至少一个永久磁铁、开关型霍尔元件传感器电路，所述永久磁铁安装于轮圈上，开关型霍尔元件传感器电路采集脉冲信号，控制器根据脉冲信号进行计数，并计算出自行车速度，控制器控制蓝牙模块将速度数据以无线传输的方式发送客户端，报警电路用于在速度超过设定值时进行报警，所述能量转换模块包括整流滤波电路和储能电池，能量转换模块将机械能转换到电能后，通过整流滤波电路将交流电变为直流电，向储能电池供电，储能电池分别向控制单元、测速单元、报警单元、照明单元、蓝牙模块和重量感应单元，所述测速单元、报警单元、蓝牙模块和重量感应单元。 [0014] 还包括液晶显示模块，用于显示车辆速度。 [0015] 基于监测儿童自行车车速的多功能装置的控制方法，包括以下步骤：A．重量感应单元感应车载重量，并将重量信号发送至控制器； B.控制器根据预先设置的重量-速度对应表，查找车载重量对应的最大车速值； C. 测速单元测量自行车车速，判断当前车速是否超过最大车速值，若超过最大车速值，则触发报警电路进行报警，同时控制器控制蓝牙模块置于工作状态，将当前速度值发送到具有蓝牙通信功能的客户端，并执行步骤D，否则报警电路不报警，蓝牙模块处于休眠状态； D．判断车速是否降低到低于最大车速值的范围内，若判断速度降低到低于最大车速值的范围内时，停止报警，并将停止报警后的速度值通过蓝牙模块发送到客户端，否则，继续报警，继续检测车速值。。 [0016] 假定轮圈的周长为L，在轮圈上安装m个永久磁铁，则测得的里程值最大误差为L/m。经综合分析，本设计中取m=2。当轮子每转一圈，通过开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号，并从引脚P3.2中断0端输入，传感器每获取一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断。每次中断代表车轮转动半圈，中断数n和轮圈的周长L的乘积再乘以m为里程值。定时器T0定时1s就可以计算出即时速度v。当v大于设定的速度上限时，发出声光报警。 [0017] 霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功耗小、频率高（可达1MHz）、耐震动、不怕灰尘、油污、水汽及烟雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高。取用各种补偿和保护措施的霍尔器件工作温度范围宽，可达－55℃～150℃。按照霍尔器件的功能可将它们分为：霍尔线性器件和霍尔开关器件，前者输出模拟量，后者输出数字量。 按被检测对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体。通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 [0018] A44E集成霍尔开关由稳压器A、霍尔电势发生器(即硅霍尔片)B、差分放大器 C、密特触发器D和OC门输出E五个基本部分组成，在电源端加电压Vcc，经稳压器稳压后加在霍尔电势发生器的两端，根据霍尔效应原理，当霍尔片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会产生霍尔电势差VH输出，VH信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。施加的磁场达到工作点时，触发器输出高电压(相对于地电位)，使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，通常称这种状态为开。当施加的磁场达到释放点时，触发器输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这种状态为关。这样两次电压变换，使霍尔开关完成了一次开关动作。工作点与释放点的差值一定，此差值称为磁滞，在此差值内，V0保持不变，因而使开关输出稳定可靠，这也就是集电成霍尔开关传感器优良特性之一。传感器主要特性是它的输出特性，即输入磁感应强度B与输出电压V0之间的关系。 [0019] 经研究发现，儿童车祸事故，经常是在周围光线很暗的情况下发生的，因此设置自动照明模块，使得光线变暗的情况下，为儿童提供强有力的照明，避免危险事故的发生。设置能量转换模块大大节约了资源。 [0020] 设置蓝牙模块，使得客户端与儿童的测速装置建立无线通讯连接，从而做到时刻监督儿童车速，当超出设定速度，便立刻提醒监护人，由监护人督促儿童降速，同时，当车子超速后，报警电路会报警，知道车速降到一定速度，避免了由于疏忽大意，造成不可挽回的可怕后果。 [0021] 设置重量感应模块，并对控制器（单片机）预置重量-最高车速对应表（，所述重量-最高车速对应表是根据无数次实验得出合理的对应），排除了由于车载重量的不同，惯性不同，设置同样的最高速度，归一化的方式增加危险事故的发生的概率。 [0022] 至少可以达到以下有益效果：克服现有技术中儿童自行车骑行速度没有限制，监督人疏忽大意或自行车车速最高限制设置不合理，导致危险事故频繁发生的缺陷，同时克服儿童自行车不具有自动照明功能，导致光线变暗时，危险事故频繁发生等缺陷。。 [0023] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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