自行车测速方法.doc

自行车测速方法摘要：目前，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，尤其是对健身的要求。自行车在中国普遍作为代步工具。而在国外，自行车却是一项十分受欢迎的健身运动。因此爱好自行车运动的人十分学要一款能测速的装置，以知道自己的运动情况。并根据外界条件，如温度，风速等进行适当的调节，已达到最佳运动的效果。而对于自行车运动员来说，最为关心的莫过于一段时间内的训练效果。因为教练要根据一段时间内运动员的训练效果进行评估，从而进行适当的调整已使运动员达到最佳的状态。因此需要寻找一种装置与方法进行对训练中各种参数的测定记录。 Now, as people living standard rise, people gradually to the requirements of the quality of life was also increasing, especially for fitness requirements. Bicycles in China generally as transport. While in a foreign country, bike is a very popular fitness movement. Therefore hobby cycling people very science should one paragraph can speed devices, in order to know their movement. And according to the external conditions, such as temperature, wind speed proper adjustment, has reached the best movement effect. For bicycle athletes, most attention than a period of time inside of training effect. Because the manager wants according to a period of time the athletes training effect is evaluated, and thus for the proper adjusted already the athletes to achieve the best state. Therefore we need to find a device and method for the training of various parameters measured records.关键字： 测速仪，霍尔传感器，频率/电压转换，自行车 正文：众所周知，自行车是一种非常便捷有用的短距离个人交通工具，它已有200多年历史了。早在1890年，荷兰就修建了世界上第一条自行车专用车道，被世界上公认为自行车王国。目前中国是世界上使用自行车人数最多的国家，也是使用范围最广的国家。拥有亿辆以上的自行车，约占世界自行车总量的/4。在目前私人汽车尚未大范围普及的情况下，自行车仍然是我国大多数百姓首选的代步工具。正由于自行车在我国以及整个世界的广泛使用，使得这一制造行业发展迅捷，产品也不断更新换代。而，在我们国家的城市里，主要使用这两大类自行车：第一类是传统式自行车，主要特征是弯曲着的手柄；第二类是山地（仿山地）式自行车，主要特征是一字式的手柄。另外，年长者多用第一类自行车，而年轻者则大多喜欢用第二类自行车了。自行车在中国普遍作为代步工具。而在国外，自行车却是一项十分受欢迎的健身运动。因此爱好自行车运动的人十分学要一款能测速的装置，以知道自己的运动情况。并根据外界条件，如温度，风速等进行适当的调节，已达到最佳运动的效果。而对于自行车运动员来说，最为关心的莫过于一段时间内的训练效果。 测速装置在控制系统中占据重要地位，能够精确的掌握电机的运转速度，才能更好更安全的进行调速控制。对自行车车速的测量有很多种方法，按照测速原理可分为机械式的，与电子式的两大类，这两类都能很好的实现对自行车的速度的测量具体来说：机械式的就是利用机械计数器，轮子转一圈就触发计数器加一个数字。这个装置不需要电源，在目前自行车上应用最多。电子式的就必须用到单片机与一个电磁感应器用来计算行进中车轮所转动的圈数。输入车轮的外径，计算单位时间内车轮所转圈数即得。此设计是一种基于霍尔传感器的速度测量仪器，不仅成本低，精度高，可用于测量电机转速，实现汽车超速报警等，而且稍加改动便可实现磁场测量等拓展功能。霍尔式传感器结构简单，体积小，坚固，频率响应宽，动态范围（输出电势的变化）大，无触点，使用寿命长，可靠性高，易微型化和集成电路化，因此在测量技术、自动控制、电磁测量、计算装置以及现代军事技术等领域中得到广泛应用。本文讲详细的具体的讨论这些方法在自行车上的应用。自行车要实现测速必须满足以下这些要求： 对自行车进行实时速度的测量。显示出速度值。 能针对不同的车型进行选择。从而采用不同的模块进行测量。 能测量出当前环境的温度，以供使用者决定是否适宜进行运动。 显示当前日期时间，可以任意设定当前工作时间。 显示行车里程，运动时间。 可以自行设定采样频率 记录一段时间内的定时采样速度，存入制定单元。通过与PC机进行通讯，将数据传送到PC机中用如见进行处理，分析。得出运动或训练的情况。 可以进入系统休眠方式以节省电能，并随时激活唤醒系统重新进行工作。可以调节液晶对比度，可以打开背景灯显示。 系统框图传感器单片机系统PC机通信处理被测量对象数据处理并显示通过传感器对外部物理量进行测量，再将物理信号转换为电信号，输入单片机，单片机对所输入的电信号进行处理，最后输出显示，并可以通过与上位机通讯将数据采集到电脑中。 其中传感器元件用霍尔传感器，霍尔传感器外形图和与磁场的作用关系如右图所示。磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。霍尔传感器检测转速示意图如下。在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。圆盘每转动一圈，霍尔传感器便输出一个脉冲。通过单片机测量产生脉冲的频率就可以得出圆盘的转速。 提醒：当没有信号产生时，可以改变一下磁钢的方向，霍尔对磁钢方向有要求。没有磁钢时输出高电平，有磁钢时输出低电平。 主要应用在测量车轮的转速；检测脉冲产生模块如图2所示，将电机的转动轴上装上小磁钢，每当小磁钢经过霍尔传感器时，就会引起传感器输出电压发生变化。本设计选用连续型比例式线性霍尔传感器,具有低噪声输出，灵敏度高，快速上电，温度稳定性好，寿命长，高可靠性等优点，非常适合用在线性目标移动和旋转目标移动的位置检测系统中。可精确提供与所适用磁场成比例的电压输出。其静态输出电压为电源电压的50%，所以在信号进入频率/电压转换模块之前需要对变化量进行调零和放大，用来实现两个电压相减的差分放大电路，在理想运放条件下，利用虚短和虚断的概念，可以得到：在上式中，如果选取阻值满足的关系，输出电压可简化为我们可以看到两个输入电压分别为传感器输出电压和可变电阻上的分压，在磁场强度为零时，传感器输出电压为电源电压的1/2，改变的阻值，使差分放大电路输出电压为零，达到调零效果。选取阻值满足的关系，调整放大倍数，使输出电压在小磁钢经过传感器时幅度在1V以上，这样就形成了检测脉冲信号FIN。 这是霍尔传感器的原理部分，而整个测速器就是用到单片机与一个电磁感应器用来计算行进中车轮所转动的圈数。输入车轮的外径，计算单位时间内车轮所转圈数即得。（关于单片机的部分，本文将不做探讨）。参考文献1陈杰.黄鸿.传感器与检测技术M.北京：高等教育出版社,2002:107-108.2李娟.一种廉价的基于霍尔元件的电机转速测量装置的实现J.仪表技术与传感