一种智能骑行设备及其功率计算方法技术

本发明专利技术涉及智能骑行设备技术领域，本发明专利技术中提供了一种智能骑行设备的功率计算方法，不需要在骑行台上额外增加扭矩传感器等多种测量设备即可实现对骑行台功率的精准调节，通过控制磁力加阻装置中永磁体与骑行台惯性轮之间的相对位置即位移量发生改变，改变了磁体与惯性轮上铝片之间的相对感应面积以及磁感应通量，相应的对惯性轮扭矩产生影响，从而实现对功率的线性调节，并给出了相应具体步骤，输出功率数据更加稳定可靠，提高了功率输出的准确性。同时还提供了一种智能骑行设备，通过设置步进电机控制丝杠转动，即相应控制永磁体的位移量，通过设置丝杠螺距的具体数值，可以对位移量进行精确的线性调节，确保功率输出的稳定性和准确性。定性和准确性。定性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种智能骑行设备及其功率计算方法


[0001]本专利技术涉及智能骑行设备
，具体涉及一种智能骑行设备及其功率计算方法。

技术介绍

[0002]目前在专业的骑行训练领域，运动员的输出功率是评价训练效果的一项重要的指标。在训练器材中，功率的计算需要准确的速度与扭矩的数据，因此需要安装多种检测装置，如扭矩传感器、功率计等，但成本较高，需要后期维护校准，并且在使用过程中通常存在测量不准确，使用寿命低等问题，无法对功率进行准确的输出，更无法对功率实现线性调节与控制。现有技术中大部分骑行训练器材中，都无法精准的测量输出功率以及相应的变化；少部分产品中可以对功率进行调节，但是通常只是手动调节多档位开关，无法做到功率的线性变化调节，导致测量得到的功率误差较大，用户体验较差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种智能骑行设备及其功率计算方法，以解决上述
技术介绍
中存在的现有技术问题。
[0004]为解决上述的技术问题，本专利技术提供的技术方案为：
[0005]一方面，本专利技术中提供了一种智能骑行设备的功率计算方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一，功率的影响因素：根据功率的计算公式为P＝T*N/9550，其中P为功率、T为扭矩、N为转速，功率的主要影响因素为扭矩以及转速；
[0007]步骤二，扭矩的影响因素：步骤一中扭矩的影响因素来源于骑行台惯性轮上洛伦兹力施加的阻力，其计算公式为F＝Q(E+V1*B)，其中V1为线速度、B为磁感应强度、Q为电荷量；扭矩的主要影响因素为线速度、磁感应强度以及电荷量；
[0008]步骤三，阻力线性调节：根据电磁加阻原理，通过调节磁体与惯性轮圆心之间的距离即位移量，控制磁体与惯性轮的铝环之间的相对感应面积和磁感应通量的变化，从而改变扭矩值大小；
[0009]步骤四，功率计算：由于反作用力中电荷量Q难以控制与检测，则通过功率测试台对骑行台进行整体功率测试，速度传感器对线速度进行实时监测，即可反推得到永磁体的位移量与扭矩变化之间的关系；
[0010]在同转速条件下，在扭矩均值最大位置处，控制磁体位移量的线性调节，通过与功率测试台上得到的功率数据的变化，得到功率的控制公式为位移量L1*惯性轮转速N＝扭矩*测试机转速＝功率P。
[0011]在上述技术方案基础上，所述步骤二中线速度V1的计算公式为V1＝2πr1n，其中n为转速，可通过速度传感器直接监测得到；r1为磁体至惯性轮圆心之间的距离，作为变量控制线速度的线性调节。
[0012]在上述技术方案基础上，所述步骤三包括：
[0013]S1，位移原点校准：磁体在位移机构的带动下滑动，磁体上设置的原点限位开关被光电限位传感器检测到时，定义为位移原点；
[0014]S2，位移量线性调节：位移机构带动磁体滑动，通过光电限位传感器对磁体位置进行检测，滑动位置与S1中位移原点之间的距离定义为位移量L1。
[0015]在上述技术方案基础上，所述步骤四中的扭矩均值最大位置为永磁体与惯性轮磁通量面积最大、线速度最大的位置。
[0016]另一方面，本专利技术中还提供了一种智能骑行设备，包括骑行台主梁、惯性轮、永磁体以及位移机构，所述惯性轮转动连接在骑行台主梁的一侧，所述永磁体与惯性轮之间设置有间隙，所述位移机构设置在骑行台主梁靠近惯性轮的一侧，所述永磁体通过位移机构与骑行台主梁滑动连接。
[0017]在上述技术方案基础上，所述位移机构包括步进电机、丝杠、滑动块以及限位装置，所述步进电机固定设置在骑行台主梁上的一侧，所述丝杠通过步进电机驱动转动，所述滑动块套设在丝杠上且与丝杠滑动连接，所述永磁体固定设置在滑动块上，所述限位装置用于监测永磁体的位移量。
[0018]在上述技术方案基础上，所述限位装置包括光电限位传感器以及原点限位开关，所述光电限位传感器固定设置在骑行台主梁的一侧，所述原点限位开关固定设置在滑动块的一侧，所述原点限位开关与光电限位传感器对应设置且电信号连接。
[0019]在上述技术方案基础上，所述永磁体与滑动块之间固定设置有磁铁垫板。
[0020]在上述技术方案基础上，所述步进电机选用四相步进电机，所述丝杠螺距设置为1mm。
[0021]本专利技术提供的技术方案产生的有益效果在于：
[0022]本专利技术中提供了一种智能骑行设备的功率计算方法，不需要在骑行台上额外增加扭矩传感器等多种测量设备即可实现对骑行台功率的精准调节，通过控制磁力加阻装置中永磁体与骑行台惯性轮之间的相对位置即位移量发生改变，改变了磁体与惯性轮上铝片之间的相对感应面积以及磁感应通量，相应的对惯性轮扭矩产生影响，从而实现对功率的线性调节，并给出了相应具体步骤，输出功率数据更加稳定可靠，提高了功率输出的准确性。同时还提供了一种上述功率计算方法适用的智能骑行设备，通过设置步进电机控制丝杠转动，即相应控制永磁体的位移量，通过设置丝杠螺距的具体数值，可以对位移量进行精确的线性调节，确保功率输出的稳定性和准确性。
附图说明
[0023]图1是本专利技术中位移差值与扭矩均值的曲线图；
[0024]图2是本专利技术智能骑行台的功率控制装置的结构示意图；
[0025]图3是本专利技术中位移机构的爆炸视图；
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：
[0027]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相
连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0028]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]一方面，本专利技术中提供了一种智能骑行设备的功率计算方法，包括以下步骤：
[0030]步骤一，功率的影响因素：根据功率的计算公式为P＝T*N/9550，其中P为功率、T为扭矩、N为转速，功率的主要影响因素为扭矩以及转速；
[0031]步骤二，扭矩的影响因素：步骤一中扭矩的影响因素来源于骑行台惯性轮上洛伦兹力施加的阻力，其计算公式为F＝Q(E+V1*B)，其中V1为线速度、B为磁感应强度、Q为电荷量；扭矩的主要影响因素为线速度、磁感应强度以及电荷量；其中具体地，线速度V1的计算公式为V1＝2πr1n，其中n为转速，可通过速度传感器直接监测得到；r1为磁体至惯性轮圆心之间的距离，作为变量控制线速度的线性调节。
[0032]步骤三，阻力线性调节：根据电磁加阻原理，通过调节磁体与惯性轮圆心之间的距离即位移量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能骑行设备的功率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，功率的影响因素：根据功率的计算公式为P＝T*N/9550，其中P为功率、T为扭矩、N为转速，功率的主要影响因素为扭矩以及转速；步骤二，扭矩的影响因素：步骤一中扭矩的影响因素来源于骑行台惯性轮上洛伦兹力施加的阻力，其计算公式为F＝Q(E+V1*B)，其中V1为线速度、B为磁感应强度、Q为电荷量；扭矩的主要影响因素为线速度、磁感应强度以及电荷量；步骤三，阻力线性调节：根据电磁加阻原理，通过调节磁体与惯性轮圆心之间的距离即位移量，控制磁体与惯性轮的铝环之间的相对感应面积和磁感应通量的变化，从而改变扭矩值大小；步骤四，功率计算：由于反作用力中电荷量Q难以控制与检测，则通过功率测试台对骑行台进行整体功率测试，速度传感器对线速度进行实时监测，即可反推得到永磁体的位移量与扭矩变化之间的关系；在同转速条件下，在扭矩均值最大位置处，控制磁体位移量的线性调节，通过与功率测试台上得到的功率数据的变化，得到功率的控制公式为位移量L1*惯性轮转速N＝扭矩*测试机转速＝功率P。2.根据权利要求1所述的一种智能骑行设备的功率计算方法，其特征在于，所述步骤二中线速度V1的计算公式为V1＝2πr1n，其中n为转速，可通过速度传感器直接监测得到；r1为磁体至惯性轮圆心之间的距离，作为变量控制线速度的线性调节。3.根据权利要求2所述的一种智能骑行设备的功率计算方法，其特征在于，所述步骤三包括：S1，位移原点校准：磁体在位移机构的带动下滑动，磁体上设置的原点限位开关被光电限位传感器检测到时，定义为位移原点；S2，位移量线性调节：位移机构带动磁体滑动，通过光电限位传感器对磁体位置进行检测，滑动位置与S1中位移原点之间的距离定义为位移量L1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵震，
申请(专利权)人：青岛迈金智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：