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      一種控制監(jiān)測(cè)兒童自行車車速的裝置及控制方法與流程

      文檔序號(hào):12230452閱讀:451來源:國(guó)知局

      本發(fā)明涉及測(cè)速技術(shù)領(lǐng)域,具體地,涉及一種控制監(jiān)測(cè)兒童自行車車速的裝置及控制方法。



      背景技術(shù):

      隨著人們生活水平的逐漸提高,人們對(duì)于生活質(zhì)量的要求也日益增加,目前,自行車越來越受人們喜歡,不僅因?yàn)樗h(huán)保節(jié)能,在交通擁擠的現(xiàn)今,使其更加方便,同時(shí)也是健身鍛煉的好方法,將單片機(jī)應(yīng)用到自行車上,使其更加智能化,也成為研究的一種方向。當(dāng)人們利用自行車作為交通工具的時(shí)候,就需要知道自己的行駛速度,報(bào)警裝置來提醒自己注意安全,同時(shí)在夜間的時(shí)候自動(dòng)開啟警示燈來提醒周圍車輛,減少事故發(fā)生;當(dāng)利用自行車作為運(yùn)動(dòng)工具的時(shí)候,就更需要測(cè)速裝置來顯示其速度,需要時(shí)間來顯示自己運(yùn)動(dòng)了多久,行駛了多遠(yuǎn),利用溫度檢測(cè)了解周圍環(huán)境溫度怎么樣,適不適合運(yùn)動(dòng)。測(cè)速技術(shù)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用非常廣泛,也相當(dāng)成熟,方法也很多,比如超聲波測(cè)速,紅外測(cè)速,激光測(cè)速等等高科技的測(cè)速技術(shù),同時(shí)應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域,其中交通領(lǐng)域更為廣泛,可是對(duì)于自行車這種非機(jī)動(dòng)車輛來說,也由于它本身速度不是很快的原因,將測(cè)速應(yīng)用到自行車上還不夠廣泛,而作為環(huán)保節(jié)能鍛煉于一身的交通工具來說,在人們?nèi)粘I钪姓紦?jù)著很重要的作用,這也就增加了它危險(xiǎn)性,更需要讓其更智能化,在這方面不管是國(guó)內(nèi)外來說都還不夠重視。因此,自行車不管是作為交通工具或者健身運(yùn)動(dòng),都需要對(duì)其進(jìn)一步的完善,讓它更智能化,作為交通工具使其更加安全,作為健身運(yùn)動(dòng)使其多功能化,方便人們的生活

      現(xiàn)在兒童的自行車種類很多,由于兒童對(duì)車速的認(rèn)知還尚未成熟,不了解自行車的

      在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中,發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在兒童在騎車過程中,意識(shí)不到車速過快導(dǎo)致控制失措,引起危險(xiǎn)事故的發(fā)生,同時(shí)監(jiān)管人監(jiān)護(hù)疏忽大意也是造成危險(xiǎn)事故發(fā)生的重要原因,現(xiàn)有技術(shù)只是完全依靠監(jiān)護(hù)人的個(gè)人注意監(jiān)護(hù)兒童,不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的等缺陷。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本發(fā)明的目的在于,針對(duì)上述問題,提出一種控制監(jiān)測(cè)兒童自行車車速的裝置及控制方法,以實(shí)現(xiàn)自行車超速報(bào)警,并提醒監(jiān)護(hù)人進(jìn)行監(jiān)護(hù),同時(shí)由監(jiān)護(hù)人設(shè)置限定車速,并實(shí)時(shí)顯示車速提醒兒童注意的優(yōu)點(diǎn)。

      為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種控制監(jiān)測(cè)兒童自行車車速的裝置及控制方法,主要包括:

      進(jìn)一步地,包括控制單元、測(cè)速單元、報(bào)警單元和無線WI-FI模塊,所述測(cè)速單元、能量轉(zhuǎn)換模塊、報(bào)警單元和無線WI-FI模塊分別與控制單元連接,所述測(cè)速單元包括至少一個(gè)永久磁鐵、開關(guān)型霍爾元件傳感器電路,所述永久磁鐵安裝于輪圈上,開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集脈沖信號(hào),控制器根據(jù)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),并計(jì)算出相應(yīng)的速度,控制器控制無線WI-FI模塊將速度數(shù)據(jù)以無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送客戶端,報(bào)警電路用于在速度超過設(shè)定值時(shí)進(jìn)行報(bào)警,還包括速度設(shè)定按鍵和顯示屏,速度設(shè)定按鍵設(shè)定速度允許的最大值,顯示屏顯示當(dāng)前自行車速,,所述能量轉(zhuǎn)換模塊包括整流濾波電路和儲(chǔ)能電池,能量轉(zhuǎn)換模塊將機(jī)械能轉(zhuǎn)換到電能后,通過整流濾波電路將交流電變?yōu)橹绷麟?,向?chǔ)能電池供電,儲(chǔ)能電池分別向控制單元、測(cè)速單元、報(bào)警單元和無線WI-FI模塊供電。

      進(jìn)一步地,所述開關(guān)型霍爾元件傳感器電路包括A44E。

      進(jìn)一步地,控制監(jiān)測(cè)兒童自行車車速的裝置的控制方法,包括以下步驟:

      A.監(jiān)護(hù)人通過速度設(shè)定按鍵設(shè)定允許的最大車速,輪圈上安裝至少一個(gè)永久磁鐵,輪子每轉(zhuǎn)一圈,開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集一個(gè)脈沖信號(hào),并將脈沖信號(hào)發(fā)送至控制單元進(jìn)行計(jì)數(shù)并計(jì)算速度;

      B.計(jì)算速度結(jié)果與設(shè)定按鍵設(shè)定的速度值進(jìn)行比較,若計(jì)算的速度值大于設(shè)定速度值,則報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警,同時(shí)控制器控制無線WI-FI模塊置于工作狀態(tài),將計(jì)算的結(jié)果速度發(fā)送到具有無線通信功能的客戶端,并執(zhí)行步驟C,否則報(bào)警電路不報(bào)警,無線通訊模塊處于休眠狀態(tài);

      C.測(cè)速單元判斷車速是否降低,若車速降低,則控制器控制報(bào)警電路停止報(bào)警,并將停止報(bào)警后的速度值通過無線WI-FI模塊發(fā)送到客戶端,否則,繼續(xù)報(bào)警,直到車速降低為設(shè)定速度以內(nèi)。

      本發(fā)明各實(shí)施例的,由于主要包括:控制單元、測(cè)速單元、報(bào)警單元和無線WI-FI模塊,所述測(cè)速單元、報(bào)警單元和無線WI-FI模塊分別與控制單元連接,所述測(cè)速單元包括至少一個(gè)永久磁鐵、開關(guān)型霍爾元件傳感器電路,所述永久磁鐵安裝于輪圈上,開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集脈沖信號(hào),控制器根據(jù)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),并計(jì)算出相應(yīng)的速度,控制器控制無線WI-FI模塊將速度數(shù)據(jù)以無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送客戶端,報(bào)警電路用于在速度超過設(shè)定值時(shí)進(jìn)行報(bào)警,還包括速度設(shè)定按鍵和顯示屏,速度設(shè)定按鍵設(shè)定速度允許的最大值,顯示屏顯示當(dāng)前自行車速;從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中兒童在騎車過程中,意識(shí)不到車速過快導(dǎo)致控制失措,引起危險(xiǎn)事故的發(fā)生,同時(shí)監(jiān)管人監(jiān)護(hù)疏忽大意也是造成危險(xiǎn)事故發(fā)生的重要原因,現(xiàn)有技術(shù)只是完全依靠監(jiān)護(hù)人的個(gè)人注意監(jiān)護(hù)兒童,不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的等缺陷。

      本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述,并且,部分地從說明書中變得顯而易見,或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。

      下面通過實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

      具體實(shí)施方式

      以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明,應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。

      具體地,一種控制監(jiān)測(cè)兒童自行車車速的裝置及控制方法,以實(shí)現(xiàn)自行車超速報(bào)警,并提醒監(jiān)護(hù)人進(jìn)行監(jiān)護(hù),同時(shí)由監(jiān)護(hù)人設(shè)置限定車速,并實(shí)時(shí)顯示車速提醒兒童注意的優(yōu)點(diǎn)。

      為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種,主要包括:

      進(jìn)一步地,包括控制單元、測(cè)速單元、報(bào)警單元和無線WI-FI模塊,所述測(cè)速單元、報(bào)警單元和無線WI-FI模塊分別與控制單元連接,所述測(cè)速單元包括至少一個(gè)永久磁鐵、開關(guān)型霍爾元件傳感器電路,所述永久磁鐵安裝于輪圈上,開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集脈沖信號(hào),控制器根據(jù)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),并計(jì)算出相應(yīng)的速度,控制器控制無線WI-FI模塊將速度數(shù)據(jù)以無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送客戶端,報(bào)警電路用于在速度超過設(shè)定值時(shí)進(jìn)行報(bào)警,還包括速度設(shè)定按鍵和顯示屏,速度設(shè)定按鍵設(shè)定速度允許的最大值,顯示屏顯示當(dāng)前自行車速。

      進(jìn)一步地,所述開關(guān)型霍爾元件傳感器電路包括A44E。

      進(jìn)一步地,控制監(jiān)測(cè)兒童自行車車速的裝置的控制方法,包括以下步驟:

      A.監(jiān)護(hù)人通過速度設(shè)定按鍵設(shè)定允許的最大車速,輪圈上安裝至少一個(gè)永久磁鐵,輪子每轉(zhuǎn)一圈,開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集一個(gè)脈沖信號(hào),并將脈沖信號(hào)發(fā)送至控制單元進(jìn)行計(jì)數(shù)并計(jì)算速度;

      B.計(jì)算速度結(jié)果與設(shè)定按鍵設(shè)定的速度值進(jìn)行比較,若計(jì)算的速度值大于設(shè)定速度值,則報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警,同時(shí)控制器控制無線WI-FI模塊置于工作狀態(tài),將計(jì)算的結(jié)果速度發(fā)送到具有無線通信功能的客戶端,并執(zhí)行步驟C,否則報(bào)警電路不報(bào)警,無線通訊模塊處于休眠狀態(tài);

      C.測(cè)速單元判斷車速是否降低,若車速降低,則控制器控制報(bào)警電路停止報(bào)警,并將停止報(bào)警后的速度值通過無線WI-FI模塊發(fā)送到客戶端,否則,繼續(xù)報(bào)警,直到車速降低為設(shè)定速度以內(nèi)。

      假定輪圈的周長(zhǎng)為L(zhǎng),在輪圈上安裝m個(gè)永久磁鐵,則測(cè)得的里程值最大誤差為L(zhǎng)/m。經(jīng)綜合分析,本設(shè)計(jì)中取m=2。當(dāng)輪子每轉(zhuǎn)一圈,通過開關(guān)型霍爾元件傳感器采集到一個(gè)脈沖信號(hào),并從引腳P3.2中斷0端輸入,傳感器每獲取一個(gè)脈沖信號(hào)即對(duì)系統(tǒng)提供一次計(jì)數(shù)中斷。每次中斷代表車輪轉(zhuǎn)動(dòng)半圈,中斷數(shù)n和輪圈的周長(zhǎng)L的乘積再乘以m為里程值。定時(shí)器T0定時(shí)1s就可以計(jì)算出即時(shí)速度v。當(dāng)v大于設(shè)定的速度上限時(shí),發(fā)出聲光報(bào)警。

      霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn),它們的結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、安裝方便、功耗小、頻率高(可達(dá)1MHz)、耐震動(dòng)、不怕灰塵、油污、水汽及煙霧等的污染或腐蝕?;魻柧€性器件的精度高、線性度好;霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動(dòng)、無回跳、位置重復(fù)精度高。取用各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件工作溫度范圍寬,可達(dá)-55℃~150℃。按照霍爾器件的功能可將它們分為:霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件,前者輸出模擬量,后者輸出數(shù)字量。按被檢測(cè)對(duì)象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為:直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性,后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng),用這個(gè)磁場(chǎng)來作被檢測(cè)的信息的載體。通過它,將許多非電、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、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等,轉(zhuǎn)變成電量來進(jìn)行檢測(cè)和控制。

      A44E集成霍爾開關(guān)由穩(wěn)壓器A、霍爾電勢(shì)發(fā)生器(即硅霍爾片)B、差分放大器C、密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五個(gè)基本部分組成,在電源端加電壓Vcc,經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢(shì)發(fā)生器的兩端,根據(jù)霍爾效應(yīng)原理,當(dāng)霍爾片處在磁場(chǎng)中時(shí),在垂直于磁場(chǎng)的方向通以電流,則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差VH輸出,VH信號(hào)經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形,使其成為方波輸送到OC門輸出。施加的磁場(chǎng)達(dá)到工作點(diǎn)時(shí),觸發(fā)器輸出高電壓(相對(duì)于地電位),使三極管導(dǎo)通,此時(shí)OC 門輸出端輸出低電壓,通常稱這種狀態(tài)為開。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到釋放點(diǎn)時(shí),觸發(fā)器輸出低電壓,三極管截止,使OC門輸出高電壓,這種狀態(tài)為關(guān)。這樣兩次電壓變換,使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動(dòng)作。工作點(diǎn)與釋放點(diǎn)的差值一定,此差值稱為磁滯,在此差值內(nèi),V0保持不變,因而使開關(guān)輸出穩(wěn)定可靠,這也就是集電成霍爾開關(guān)傳感器優(yōu)良特性之一。傳感器主要特性是它的輸出特性,即輸入磁感應(yīng)強(qiáng)度B與輸出電壓V0之間的關(guān)系。

      設(shè)置WIFI模塊,使得客戶端與兒童的測(cè)速裝置建立無線通訊連接,從而做到時(shí)刻監(jiān)督兒童車速,當(dāng)超出設(shè)定速度,便立刻提醒監(jiān)護(hù)人,由監(jiān)護(hù)人督促兒童降速,同時(shí),當(dāng)車子超速后,報(bào)警電路會(huì)報(bào)警,知道車速降到一定速度,避免了由于疏忽大意,造成不可挽回的可怕后果。

      設(shè)置速度設(shè)定按鍵,可以按照監(jiān)護(hù)人希望的最大速度監(jiān)護(hù)兒童騎車,當(dāng)超出設(shè)定的最大速度后,發(fā)出報(bào)警,提醒兒童減速或停車,并將超速信號(hào)發(fā)送至監(jiān)護(hù)人,實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)人實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

      至少可以達(dá)到以下有益效果:克服現(xiàn)有技術(shù)中兒童在騎車過程中,意識(shí)不到車速過快導(dǎo)致控制失措,或監(jiān)管人監(jiān)護(hù)疏忽大意,引起危險(xiǎn)事故的發(fā)生的缺陷,克服現(xiàn)有技術(shù)只是完全依靠監(jiān)護(hù)人的個(gè)人注意監(jiān)護(hù)兒童,不能達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的,實(shí)現(xiàn)可通過監(jiān)護(hù)人設(shè)定允許兒童自行車的最大速度,保證兒童安全騎行的優(yōu)點(diǎn)。

      最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明,對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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