一种自行车发电健身系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自行车发电健身系统，其特征是系统的组成包括：一摩擦发电机，用于与自行车轮的摩擦输出交流电源；一电源处理模块，用于提供系统电源和信号处理功能以及一显示模块，用于实时显示骑自行车消耗的卡路里值和各行车参数。本发明专利技术能实现快速准确地对行车参数的检测和显示，智能化程度高，检测参数齐全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种健身系统的电子辅助设备，具体地说是ー种用于自行车上的发电健身系统。
技术介绍
自行车作为交通工具，越来越受到人们的喜爱，国家也大力提倡“绿色环保、节能减排、缓解交通”；随着人们生活质量的提高，越来越多的人喜欢骑自行车这种户外健身的方式；与此同时，国内自行车爱好者的数量急剧增加。目前市场上针对于自行车的电子辅助设备较少；大多数的产品采用磁开关的方式 测速，轮子转一圈采样一个脉冲，测速精度不高；且在测量速度时需要设定轮子的直径，使用不便；而常见的自行车辅助设备一般通过计算海抜和行驶距离来计算行车中消耗的卡路里，不够精确；在供电上，市场上绝大多数自行车辅助产品都采用干电池或蓄电池供电，不符合緑色设计的理念；市场上同类产品采用简单的信号处理与显示，功能単一。目前也没有产品可以直接将自行车行车參数和骑自行车消耗的卡路里值融入到手机中。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术所存在的不足之处，提供一种多參数检测、智能化程度高、自给供电的自行车发电健身系统，实现快速准确地对行车參数的检测和显示，并可通过手机进行显示。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案本专利技术ー种自行车发电健身系统的组成包括—摩擦发电机，通过所述摩擦发电机与自行车轮的摩擦输出交流电源；一电源处理模块，包括整流桥、7. 2V稳压、继电器、光耦隔离、信号处理模块、5V稳压模块和输出接ロ；由所述整流桥接收所述摩擦发电机输出的交流电源并转换输出直流电源；由所述7. 2V稳压将所述整流桥输出的直流电源转换为7. 2V直流电源为蓄电池充电；所述继电器通过闭合或断开所述蓄电池的充电回路，控制所述蓄电池充电回路的通或断；在所述蓄电池输出端设置有5V稳压模块，所述5V稳压模块输出的5V直流稳压电源接入所述输出接ロ和所述信号处理模块；所述电源处理模块利用所述光耦隔离将所述摩擦发电机输出的交流电源转换成脉冲信号，所述信号处理模块依据所述脉冲信号获取自行车行驶的速度信号Vt和时间信号T，并将所述速度信号Vt和时间信号T传送至所述输出接ロ ；所述信号处理模块的处理器利用所述速度信号Vt和时间信号T计算出骑自行车消耗的卡路里值并传送至所述输出接Π ；所述信号处理模块是以所述处理器为核心，组成包括陀螺仪模块、加速度模块、地磁传感器模块、气压传感器模块、温度模块、时钟模块、MP3模块、USB模块和GPS模块；所述信号处理模块是由所述5V直流稳压电源供电提供工作电源，并根据所述处理器检测获得的蓄电池电压通过所述继电器控制所述蓄电池充电回路的通或断；所述处理器通过四个I C接ロ分别与所述陀螺仪模块连接，获得实时检测自行车行驶的路面与水平面的夹角巧·*与所述时钟模块连接，用于输出当前实时时钟控制信号RTC,用于显示当前时间；与所述加速度模块连接，获得实时检测自行车行驶的加速度at ；与所述地磁传感器模块连接，获得实时检测自行车行驶中地磁场方向的变化，计算出磁场偏转角度α ;与所述气压传感器模块连接，获得实时检测自行车行驶中所受风阻的压强Pt；所述处理器的四个SPI接ロ分别与所述GPS模块连接，获得实时测量当前的GPS信息；与所述USB模块连接，用于读取USB端ロ信息；与所述MP3模块连接，用于实现音乐播放的娱乐功能；所述处理器的I/O接ロ与所述温度模块连接，获得实时检测环境温度Tt ；所述处理器将夂夹所采集的行车參数传送至所述信号处理模块的输出端ロ ；所 述行车參数包括 夹角中时钟控制信号RTC、加速度at、磁场偏转角度α、压强Pt、GPS信息和环あ温度Tt ；ー显示模块，从所述电源处理模块的输出接ロ获取骑自行车消耗的卡路里值以及所述行车參数进行实时显示。本专利技术自行车发电健身系统的特点也在于设置所述显示模块为一手机，通过手机的USB接ロ从所述电源处理模块的输出接ロ获取所述行车參数以及骑自行车消耗的卡路里值，在手机显示屏中进行显示。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在I、本专利技术中车轮运动一周能产生多个脉冲，能实现对自行车行驶速度高精度的测量，且在使用中无需考虑自行车轮直径，利用骑车时摩擦发电机转动产生的脉冲个数和自行车的行驶距离的线性关系，直接获得自行车行驶的速度信号。2、本专利技术采用多种传感元件与处理器进行数据收发，处理器采用高效低功耗的ARM处理芯片，触摸液晶作为显示模块，从而在实现人机交互的同时能对数据进行高效率的处理和显示。3、本专利技术改变现有的自行车辅助设备采用蓄电池或者干电池供电的方法，利用摩擦发电机实现能源的自供给，并能将电能存储起来给电子设备充电，节约了电能，实现绿色环保的设计理念。4、本专利技术改善了现有的自行车辅助设备功能単一化，不仅可以实现对行车參数的检测的精确检测，还具有娱乐功能，智能化程度高。5、本专利技术通过将数据传送到手机中，使用灵活方便，适用性強，改进现有的自行车辅助设备显示的単一性。附图说明图I为本专利技术整体系统模块方框图；图2为本专利技术电源处理模块方框图；图3为本专利技术信号处理模块方框图。具体实施例方式本实施例中一种自行车发电健身系统的结构特点是包括一摩擦发电机，通过摩擦发电机与自行车轮的摩擦输出交流电源。具体实施中采用的摩擦发电机周长为23cm，运动一周能够输入3个脉沖，以最常见的直径为71cm的自行车轮来说，其周长约为223cm，自行车轮运动I周会产生29个脉冲，脉冲和和行驶距离成线性关系，从而能够实现较好的測量精度。摩擦发电机安装于自行车轮侧轴上，通过人骑自行车使得车轮转动带动摩擦发电机转动，从而实现将机械能转化为交流电能，利用自主发电用于给整个系统供电，同时还可以提供给照明系统用于照明，充分利用有效能源，实现绿色设计的理念。一电源处理模块，包括整流桥、7. 2V稳压、继电器、光耦隔离、信号处理模块、5V稳压模块和输出接ロ；由整流桥接收摩擦发电机输出的交流电源并转换输出直流电源，采用全桥电流整 流电路将交流电转换成直流，整流桥的型号为RS5071A95，具有5A的输出能力，配备ー个470uF/100V的耦合电容。由7. 2V稳压将整流桥输出的直流电源转换为7. 2V直流电源为蓄电池充电，存储的电能可以供电源处理模块、信号处理模块和手机等电子设备使用。继电器通过闭合或断开蓄电池的充电回路，控制蓄电池充电回路的通或断，起到了对蓄电池的充电保护功能，利用滞回比较器实现对蓄电池的充电上限和下限的设置。当蓄电池的电压低于设定的下限VL时，开始向蓄电池充电，当充电到设定的上限VH时，即停止向蓄电池充电。本实施例还设立了两个LED灯用于显示蓄电池的供电状态(有无)和蓄电池的充电状态；同时设立了两个按键S_0FF和S_0N，当蓄电池电压位于VH和VL中间时，可以通过S_0N手动的开启或者通过S_0FF手动关闭蓄电池充电功能。在蓄电池输出端设置有5V稳压模块,5V稳压模块输出的5V直流稳压电源接入输出接口和信号处理模块，稳压采用的芯片是LM2576H-ADJ，输入电压范围为5V — 60V，输出电压值可以因不同的蓄电池要求，通过ー个电位器进行调节，本实施例中输出为5V直流电压。电源处理模块利用光耦隔离将摩擦发电机输出的交流电源转换成脉冲信号，信号处理模块依据脉冲信号获取自行车行驶的速度信号Vt和时间信号T，并将速度信号Vt和时间信号T传送至输出接ロ ；信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自行车发电健身系统，其特征是所述系统的组成包括 一摩擦发电机，通过所述摩擦发电机与自行车轮的摩擦输出交流电源； 一电源处理模块，包括整流桥、7. 2V稳压、继电器、光耦隔离、信号处理模块、5V稳压模块和输出接ロ； 由所述整流桥接收所述摩擦发电机输出的交流电源并转换输出直流电源；由所述7.2V稳压将所述整流桥输出的直流电源转换为7. 2V直流电源为蓄电池充电；所述继电器通过闭合或断开所述蓄电池的充电回路，控制所述蓄电池充电回路的通或断；在所述蓄电池输出端设置有5V稳压模块，所述5V稳压模块输出的5V直流稳压电源接入所述输出接ロ和所述信号处理模块； 所述电源处理模块利用所述光耦隔离将所述摩擦发电机输出的交流电源转换成脉冲信号，所述信号处理模块依据所述脉冲信号获取自行车行驶的速度信号Vt和时间信号T，并将所述速度信号Vt和时间信号T传送至所述输出接ロ ；所述信号处理模块的处理器利用所述速度信号Vt和时间信号T计算出骑自行车消耗的卡路里值并传送至所述输出接ロ ； 所述信号处理模块是以所述处理器为核心，组成包括陀螺仪模块、加速度模块、地磁传感器模块、气压传感器模块、温度模块、时钟模块、MP3模块、USB模块和GPS模块；所述信号处理模块是由所述5V直流稳压电源供电提供工作电源，并根据所述处理器检测获得的蓄电池电压通过所述继电器控制所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，吕昱洲，崔培培，张倩琳，吴清，谢汇，陶赞，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：