專利名稱：用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測量非機動車車輪，例如自行車的轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)和方法，這種系統(tǒng)通過采集車輪的加速度信號測量車輛的轉(zhuǎn)速。
背景技術(shù)：
很多時候騎行者需要了解自己的行駛速度，在現(xiàn)有技術(shù) 中能找到一些測量車輛轉(zhuǎn)速的方法，特別是測量自行車轉(zhuǎn)速的方法。發(fā)明專利CN100578153C公開了一種GPS測速的方法，這種方法不能解決車輛在垂直方向上產(chǎn)生的位移，以及在涵洞或隧道內(nèi)信號接收不良的問題。除了 GPS，還可以在車架的相對靜止的位置和車輪上旋轉(zhuǎn)的位置分別安裝一對信號收發(fā)裝置，如專利CN102509105A所示。這種信號收發(fā)裝置采集車輪旋轉(zhuǎn)一周的時間，而車輪周長與該時間相除最終體現(xiàn)在車輪轉(zhuǎn)速上。在車輪上尋找比較隱蔽的部分以安裝信號收發(fā)裝置，是較為困難的。雖然CN101101303B的那種自行車的速度測量裝置披露了一種信號收發(fā)裝置的安裝結(jié)構(gòu)，但是這種安裝結(jié)構(gòu)直接裸露在車輪之外，容易受到雨水泥沙的影響。CN101432155A公開了采用兩個加速度傳感器測量車輛速度的直行加速度，并通過振動周期確定基準速度，而基準時刻的速度與加速度在時間上的積分之和為瞬時速度。在該專利中，以獲得車輛前行的速度為主要目的，并不能直接得出車輪的轉(zhuǎn)速，而且車輪振動的正弦性以及振動周期與車輪旋轉(zhuǎn)周期是否相等都是值得質(zhì)疑的。由于離心加速度的影響，該案限制將傳感器安裝在車輪中部，并且這項問題也是該案所采用的測量方式所無法解決的。介于此，現(xiàn)有技術(shù)有進一步改進之必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)，通過車輪轉(zhuǎn)動過程中加速度的周期性變化測量車輪轉(zhuǎn)速，并以此確定速度。本發(fā)明進一步需要解決用于系統(tǒng)節(jié)能問題，以使該系統(tǒng)能安裝在自行車等這些體積較小的車輛上。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案。一種用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)，其特征在于包括
固定于車輪的測量組件，所述測量組件包括加速度傳感器、計時單元、微處理器、以及信號發(fā)送單元，所述加速度傳感器繞輪軸轉(zhuǎn)動、獲得所述車輪所在平面上的相互垂直的兩個方向的加速度并將其輸出至所述微處理器，所述計時單元將時間信號提供給所述微處理器，所述微處理器記錄加速度的方向產(chǎn)生周期性變化的時間，根據(jù)車輪的周長得出車輪的速度，并將該速度信號輸出值信號發(fā)送單元；
固定于車輛的接收組件，所述接收組件包括信號接收單元和顯示單元，所述信號接收單元接收所述信號發(fā)送單元的車輪速度信號，并將其顯示在所述顯示單元上。相互垂直的兩個方向的加速度的方向變化就代表離心力的一個周期，也就是車輪旋轉(zhuǎn)的一個周期。對加速度方向的周期的測量就是對車輪旋轉(zhuǎn)周期的測量。在本發(fā)明的這種用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)中，所述加速度傳感器經(jīng)過濾波器連接至所述微處理器。濾波器可以消除加速度傳感器的噪聲。在本發(fā)明的這種用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)中，在加速度方向發(fā)生變化時，所述加速度傳感器產(chǎn)生中斷信號輸出至所述微處理器，同時，所述微處理器讀取所述加速度傳感器兩個方向的加速度數(shù)據(jù)，在非讀取狀態(tài)，所述微處理器處于休眠狀態(tài)。
在本發(fā)明的這種用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)中，所述測量組件還包括存儲單元，所述微處理器周期性地將車輪轉(zhuǎn)速信號輸出至所述信號發(fā)送單元，在不輸出車輪轉(zhuǎn)速信號的時刻將已記錄的車輪轉(zhuǎn)速信號存儲至所述存儲單元。在本發(fā)明的這種用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)中，所述信號接收單元在沒有接收到所述微處理器的信號時處于休眠狀態(tài)。由于速度的測量是間隔地進行，上述方案可以保證系統(tǒng)的各部分在不工作的時刻處于休眠狀態(tài)，從而降低整個系統(tǒng)的功耗。在本發(fā)明的這種用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)中，所述加速度的兩個方向分別為豎直方向和水平方向。豎直方向和重力方向相對應(yīng)，便于得出結(jié)果。一種用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的方法，其特征在于，
獲得所述車輪所在的平面上的相互垂直的兩個方向的加速度，
記錄加速度的方向產(chǎn)生周期性變化的時間，
根據(jù)車輪的周長得出車輪的速度，
顯示車輪的速度。實施發(fā)明的這種用于測量車輛轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)，具有以下有益效果本發(fā)明的用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)通過加速度方向的變化實現(xiàn)對車輪轉(zhuǎn)速的測量，相對于現(xiàn)有技術(shù)的磁控管試的測量結(jié)構(gòu)，使用壽命更長，安裝更為便捷。本發(fā)明的所述系統(tǒng)的休眠工作方式使得輪子每轉(zhuǎn)一圈只產(chǎn)生一個且必須產(chǎn)生一個計數(shù)信號，從而降低了功耗。自行車每天騎行2小時，電池壽命在I年以上。


圖I為本發(fā)明的這種用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)的示意 圖2為本發(fā)明的加速度傳感器的安裝示意 圖3為本發(fā)明的這種用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的方法的節(jié)能方法。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳述。如圖I至3所示的本發(fā)明的這種用于測量自行車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)，包括固定于車輪3的測量組件I和固定于車輛的接收組件2。其中，所述測量組件I包括加速度傳感器11、計時單元12、微處理器13、以及信號發(fā)送單元14。本系統(tǒng)優(yōu)先采用例如nRF24LEl的無線和超低功耗芯片。
所述加速度傳感器11經(jīng)濾波器15、A/D轉(zhuǎn)換單元16連接至所述微處理器13，力口速度傳感器11繞輪軸轉(zhuǎn)動、獲得所述車輪3所在的平面上的相互垂直的豎直方向和水平方向的加速度及方向改變的中斷信號并將其輸出至所述微處理器13。如圖2，車輪3所在的平面是指垂直于車軸的平面。在本發(fā)明中，加速度傳感器11優(yōu)選為低功耗加速度傳感器，如BMA222。在非騎行時間，加速度傳感器11處于方向改變觸發(fā)模式，平均功耗電流在5 μ A以內(nèi)。所述計時單元12將時間信號提供給所述微處理器13，其可以是集成于芯片的時鐘電路，也可以是單獨的計時模塊。所述微處理器13記錄加速度的方向產(chǎn)生周期性變化的時間，根據(jù)車輪的周長得出車輪的速度，并將該速度信號輸出至信號發(fā)送單元14。
所述接收組件2包括信號接收單元21和顯示單元22,所述信號接收單元21接收所述信號發(fā)送單元14的車輪速度信號，并將其顯示在所述顯示單元22上。所述接收組件2為主要的輸出，其可以是固定于騎行者可視部位的表頭。顯示單元22還可以顯示騎行時間和騎行距離。本發(fā)明的較佳的低功耗運作方式，所述加速度傳感器11以方向改變時輸出中斷信號及數(shù)據(jù)的方式工作，在方向未發(fā)生變化時所述加速度傳感器11處于休眠狀態(tài)。所述測量組件I還包括存儲單元17，所述微處理器13周期性地將車輪轉(zhuǎn)速信號輸出至所述信號發(fā)送單元14，在不輸出車輪轉(zhuǎn)速信號的時刻將已記錄的車輪轉(zhuǎn)速信號存儲至所述存儲單元17。所述信號發(fā)送單元14在沒有接收到所述微處理器13的信號時處于休眠狀態(tài)。用于測量自行車車輪轉(zhuǎn)速的方法獲得所述車輪所在的平面上的相互垂直的兩個方向的加速度；記錄加速度的方向產(chǎn)生周期性變化的時間；根據(jù)車輪的周長得出車輪的速度；顯示車輪的速度。圖3顯示了本發(fā)明的測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的低功耗的工作方式。其中X軸為水平方向，Y軸為豎直方向。SlOl :加速度傳感器設(shè)置為100ΗΖ采樣率及方向改變輸出中斷的模式。S102 tl清零并開始計時。S103 T清零并開始計時。S104 :判斷加速度傳感器是否有中斷輸出，判斷正確進入S105，否則繼續(xù)等待中
斷信號。S105 :微處理器讀取加速度傳感器兩個方向的加速度數(shù)據(jù)。S106 :判斷Χ軸和Y軸方向的加速度是否均發(fā)生改變？判斷正確進入S107，否則返回S104。S107 :記錄X軸和Y軸加速方向發(fā)生改變經(jīng)歷的時間Τ，計算車輪的線速度V，隨后將V存儲至存儲單元。其中v=2jiR/T。S108 :判斷tl是否經(jīng)歷Is 判斷正確進入S109，否則返回S103。S109 :輸出值V存儲至存儲單元或輸出至發(fā)送單元，并返回至S102開始下一個循環(huán)。以上所述，僅為發(fā)明的具體實施方式
。但發(fā)明保護范圍并不局限于此。任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，因此，發(fā) 明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)，其特征在于包括 固定于車輪的測量組件，所述測量組件包括加速度傳感器、計時單元、微處理器、以及信號發(fā)送單元，所述加速度傳感器繞輪軸轉(zhuǎn)動、獲得所述車輪所在平面上的相互垂直的兩個方向的加速度并將其輸出至所述微處理器，所述計時單元將時間信號提供給所述微處理器，所述微處理器記錄加速度的方向產(chǎn)生周期性變化的時間，根據(jù)車輪的周長得出車輪的速度，并將該速度信號輸出至信號發(fā)送單元； 固定于車輛的接收組件，所述接收組件包括信號接收單元和顯示單元，所述信號接收單元接收所述信號發(fā)送單元的車輪速度信號，并將其顯示在所述顯示單元上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)，其特征在于，所述加速度傳感器經(jīng)濾波器連接至所述微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)，其特征在于，在加速度方向發(fā)生變化時，所述加速度傳感器產(chǎn)生中斷信號輸出至所述微處理器，同時，所述微處理器讀取所述加速度傳感器兩個方向的加速度數(shù)據(jù)，在非讀取狀態(tài)，所述微處理器處于休眠狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)，其特征在于，所述測量組件還包括存儲單元，所述微處理器周期性地將車輪轉(zhuǎn)速信號輸出至所述信號發(fā)送單元，在不輸出車輪轉(zhuǎn)速信號的時刻將已記錄的車輪轉(zhuǎn)速信號存儲至所述存儲單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號接收單元在沒有接收到所述微處理器的信號時處于休眠狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)，其特征在于，所述加速度的兩個方向分別為豎直方向和水平方向。
7.一種用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的方法，其特征在于， 獲得所述車輪所在的平面上的相互垂直的兩個方向的加速度， 記錄加速度的方向產(chǎn)生周期性變化的時間， 根據(jù)車輪的周長得出車輪的速度， 顯示車輪的速度。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于測量非機動車車輪轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)和方法，主要用于測量自行車車輪的轉(zhuǎn)速。其中所述系統(tǒng)包括固定于車輪的測量組件、固定于車輛的接收組件。測量組件采集相互垂直的兩個方向的加速度的方向變化，加速度數(shù)據(jù)一個周期的變化，也就是車輪旋轉(zhuǎn)的一個周期。對加速度方向變化的周期性測量就是對車輪旋轉(zhuǎn)周期的測量。相對于現(xiàn)有技術(shù)的磁控管試的測量結(jié)構(gòu)，使用壽命更長，安裝更為便捷。
文檔編號G01P7/00GK102967727SQ20121047176
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者任龍彪 申請人:深圳市君斯達實業(yè)有限公司