一种直驱式自发电智能骑行台的制作方法

【技术领域】

本发明创造涉及自行车骑行台技术领域，特别是一种直驱式自发电智能骑行台。

背景技术：

目前市面上还缺少一款可以帮助自行车运动员在冬季或雨季进行室内骑行训练的自动车辅助器材，由于运动员在户外比赛前需要进行热身运动，而比赛场地属于封闭区域，运动员缺乏足够的户外空间进行热身运动，因此设计出一款直驱式自发电滚筒骑行台协助运动员进行热身运动，并且其自发电滚筒可提供足够的渐进式阻力使运动员充分完成热身是本发明创造亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明创造提供一种能够改变阻力的直驱式自发电智能骑行台。

为实现上述目的，本发明创造提供如下技术方案：

一种直驱式自发电智能骑行台，包括第一支撑架11和第二支撑架12，所述第一支撑架11的上端与第二支撑架12的上端连接形成夹角，所述第一支撑架11上设置有皮带盘13，所述皮带盘13上设置有用于与自行车飞轮相匹配的塔基14，所述第一支撑架11上还设置有发电变阻滚轮1和与所述发电变阻滚轮1电连接的功率数据分析模组，所述功率数据分析模组采集所述发电变阻滚轮1的功率数据并控制所述发电变阻滚轮1的阻力；所述发电变阻滚轮1与皮带盘13之间通过皮带16和传动轮组件进行传动连接。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述传动轮组件包括第一传动轮17和第二传动轮18，所述第一传动轮17活动连接在所述第一支撑架11上，所述第二传动轮18与所述发电变阻滚轮1输出轴固定连接。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述功率数据分析模组包括整流电路2、电源稳压电路3、压控电流电路4、功率电路5和主控电路6；所述整流电路2的输入端与发电变阻滚轮1电源输出端电连接，所述电源稳压电路3的输入端与整流电路2的电压输出端电连接，所述电源稳压电路3的电压输出端分别为所述压控电流电路4和功率电路5提供工作电压；所述主控电路6的信号输入端电连接有数据采集模块，所述主控电路6输出端发出pwm信号给予所述压控电流电路4，所述压控电流电路4将pwm信号转化为电压信号给予所述功率电路5，所述功率电路5根据电压信号改变自身功率消耗；所述主控电路6通过调整pwm占空比来控制所述功率电路5的功率消耗，进而控制所述发电变阻滚轮1的阻力。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述数据采集模块包括温度检测电路7、速度检测电路8、电压检测电路9和电流检测电路10，所述温度检测电路7采集环境温度，所述速度检测电路8与所述发电变阻滚轮1连接并采集其转速，所述电压检测电路9与所述电源稳压电路3电连接并采集其电压，所述电流检测电路10分别与所述压控电流电路4和功率电路5电连接并采集其电流。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述发电变阻滚轮1的阻力f=((v*i)*(1-(tnow-tzero)/(tmax-tzero))+0.165*s*s)/s，其中v是电压，i是电流，tnow是当前温度，tzero是标定零点温度，tmax是标定的最高温度，s是速度。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述整流电路2包括二极管d8、二极管d9、二极管d10、二极管d11、二极管d12、二极管d13、有极性电容c28和有极性电容c29，所述发电变阻滚轮1具有第一输出端ma、第二输出端mb和第三输出端mc；所述第一输出端ma分两路，一路与二极管d8的正极端连接，另一端与所述二极管d11的负极端连接；所述第二输出端mb分两路，一路与二极管d9的正极端连接，另一端与所述二极管d12的负极端连接；所述第三输出端mc分两路，一路与二极管d10的正极端连接，另一端与所述二极管d13的负极端连接；所述二极管d8的负极端、二极管d9的负极端以及二极管d10的负极端相互连接形成结点后分三路，第一路输出36v电压给所述电源稳压电路3，第二路与压控电流电路4连接，第三路与功率电路5连接，所述有极性电容c28和有极性电容c29的正极端分别与所述二极管d8的负极端、二极管d9的负极端和二极管d10的负极端之间的结点连接，所述二极管d11的正极端、二极管d12的正极端、二极管d13的正极端、有极性电容c28的负极端以及有极性电容c29的负极端分别接地。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述压控电流电路4包括电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r32、电阻r33、电阻r34、电阻r35、电阻r37、电容c30、电容c31、电容c32、电容c33、mos管m1和放大器u4a，所述电阻r30的一端与主控电路6连接接收pwm信号，所述电阻r30的另一端分两路，一路与电阻r31的一端连接，另一路与电容c32的一端连接；所述电阻r31的另一端通过电阻r28与放大器u4a的负极端连接，所述电阻r33的一端与电阻r31和电阻r28之间的结点连接，所述电容c33的一端与电阻r31和电阻r28之间的结点连接，所述电容c32的另一端、电阻r33的另一端和电容c33的另一端分别连接形成结点后与电阻r37的一端连接；所述电容c31的一端与电阻r28和放大器u4a的负极端之间的结点连接，所述电容c31的另一端分两路，一路与电阻r35的一端连接，另一路与放大器u4a的正极端连接；所述放大器u4a的gnd端接地，所述放大器u4a的pow端分两路，一路接电源稳压电路3的9v电压端，另一路通过电容c30接地，所述放大器u4a的out端与电阻r29的一端连接；所述电阻r29的另一端分两路，一路与mos管m1的g极连接，另一路通过电阻r32接地；所述电阻r35的另一端与电阻r37的另一端连接形成结点后分两路，一路与电阻r34的一端连接，另一端与mos管m1的s极连接，所述与mos管m1的d极与整流电路2连接；所述电阻r34的另一端分两路，一路与电流检测电路10连接，另一路与功率电路5连接。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述功率电路5包括电阻r47、电阻r48、电阻r49、电阻r50、电阻r51、电阻r57、电阻r58、电阻r59、电阻r60、电阻r61、电阻r98、电阻r100、电容c38、电容c40、电容c41、放大器u4b、放大器u6a、mos管m2和mos管m3，所述电阻r47和电阻r57的一端分别与所述mos管m1的g极连接，所述电阻r47的另一端与放大器u6a的负极端连接，所述电阻r57的另一端与放大器u4b的负极端连接，所述电容c38的一端与电阻r47和放大器u6a的负极端之间的结点连接，所述电容c38的另一端分两路，一路与放大器u6a的正极端连接，另一路与电阻r50的一端连接，所述电阻r50的另一端通过电阻r98与电阻r34的另一端连接；所述放大器u6a的gnd端接地，所述放大器u6a的pow端分两路，一路接电源稳压电路3的9v电压端，第二路通过电容c40接地，所述放大器u6a的out端与电阻r48的一端连接，所述电阻r48的另一端分两路，一路通过电阻r49接地，另一路与mos管m3的g极连接，所述mos管m3的s极与电阻r50和电阻r98之间的结点连接后通过电阻r51接地；所述mos管m3的d极与整流电路2连接；所述电容c41的一端与电阻r57和放大器u4b负极端之间的结点连接，所述电容c41的另一端分两路，一路与放大器u4b的正极端连接，另一路与电阻r60的一端连接，所述电阻r60的另一端通过电阻r100与电阻r34的另一端连接；所述放大器u4b的gnd端接地，所述放大器u4b的pow端接电源稳压电路3的9v电压端，所述放大器u4b的out端与电阻r58的一端连接，所述电阻r58的另一端分两路，一路通过电阻r59接地，另一路与mos管m2的g极连接，所述mos管m2的s极与电阻r60和电阻r100之间的结点连接后通过电阻r61接地；所述mos管m2的d极与整流电路2连接。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述电流检测电路10包括电容c34、电容c36、电容c37、电阻r36、电阻r38、电阻r39、电阻r40、电阻r44和放大器u5a，所述放大器u5a的pow端分两路，一路与电源稳压电路3的9v电压端连接，另一路通过电容c36接地；所述放大器u5a的负极端分三路，第一路与电阻r34的另一端连接，第二路通过电阻r36接地，第三路通过电容c34接地；所述放大器u5a的正极端通过电阻r44接地，所述放大器u5a的out端分三路，第一路与电阻r38的一端连接，第二路与电阻r39的一端连接，第三路与电容c37的一端连接，所述电阻r38的另一端分两路，一路与主控电路6连接，另一端通过电阻r40接地；所述电阻r39的另一端与所述放大器u5a的正极端和电阻r44之间的结点连接，所述电容c37的另一端与所述放大器u5a的正极端和电阻r44之间的结点连接。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述主控电路6采用型号为nrf52832的主控芯片，所述主控电路6通过蓝牙模块与app连接。

本发明创造的有益效果是：

1、本发明创造的第一支撑架上设置有发电变阻滚轮和与发电变阻滚轮电连接的功率数据分析模组，功率数据分析模组采集发电变阻滚轮的功率数据并控制发电变阻滚轮的阻力，提供足够的渐进式阻力使运动员充分完成热身，并且可通过app进行控制调节阻力和获取实时骑行功率，便于教练清楚掌握每个运动员的竞技状态，使用方便。

2、该功率数据分析模组通过压控电流电路和功率电路将发电变阻滚轮产生的电量进行消耗，从而反向调整发电变阻滚轮的阻力，当电流升高的时候，阻力也会升高；设计巧妙、新颖，有效实现发电变阻滚轮的阻力调节。

【附图说明】

图1是本发明创造的电路原理方框图；

图2是本发明创造的局部电路图；

图3是主控电路的电路图；

图4是电源稳压电路和电压检测电路的电路图；

图5是温度检测电路的电路图；

图6是速度检测电路的电路图；

图7是本发明创造的结构示意图；

图8是骑行台的结构示意图。

【具体实施方式】

以下结合附图和具体实施方式对本发明创造作进一步详细说明：

如附图1至附图8所示，一种直驱式自发电智能骑行台，包括第一支撑架11和第二支撑架12，所述第一支撑架11的上端与第二支撑架12的上端连接形成夹角，夹角为锐角。所述第二支撑架12为可调式支撑脚，能够改变该骑行台的高度，方便使用。所述第一支撑架11上设置有皮带盘13，所述皮带盘13上设置有用于与自行车飞轮相匹配的塔基14，所述第一支撑架11上还设置有发电变阻滚轮1和与所述发电变阻滚轮1电连接的功率数据分析模组，所述发电变阻滚轮1主要由线圈绕组和磁钢组成，通过切割磁场线进行自发电。所述功率数据分析模组采集所述发电变阻滚轮1的功率数据并控制所述发电变阻滚轮1的阻力，提供足够的渐进式阻力使运动员充分完成热身，并且可通过app进行控制调节阻力和获取实时骑行功率，便于教练清楚掌握每个运动员的竞技状态，使用方便。所述发电变阻滚轮1与皮带盘13之间通过皮带16和传动轮组件进行传动连接，传动结构简单。

在本实施例中，所述传动轮组件包括第一传动轮17和第二传动轮18，所述第一传动轮17活动连接在所述第一支撑架11上，所述第二传动轮18与所述发电变阻滚轮1输出轴固定连接，通过第一传动轮17和第二传动轮18能够实现皮带16的张紧，传动更加稳定。

在本实施例中，所述功率数据分析模组包括整流电路2、电源稳压电路3、压控电流电路4、功率电路5和主控电路6；所述整流电路2的输入端与发电变阻滚轮1电源输出端电连接，所述电源稳压电路3的输入端与整流电路2的电压输出端电连接，所述电源稳压电路3的电压输出端分别为所述压控电流电路4和功率电路5提供工作电压；所述主控电路6的信号输入端电连接有数据采集模块，所述主控电路6输出端发出pwm信号给予所述压控电流电路4，所述压控电流电路4将pwm信号转化为电压信号给予所述功率电路5，所述功率电路5根据电压信号改变自身功率消耗；所述主控电路6通过调整pwm占空比来控制所述功率电路5的功率消耗，进而控制所述发电变阻滚轮1的阻力。更进一步地说,发电变阻滚轮1通过切割磁力线发电，电源稳压电路3用于将发电电压进行降压稳压处理，压控电流电路4根据主控电路6的pwm信号，转化电压信号，实现功率耗散并产生跟随控制信号给功率电路5，功率电路5根据压控电流电路4的跟随控制信号调节电流实现功率耗散分担，主控电路6通过数据采集模块采集电压、电流、温度和速度等参数，输出pwm信号控制压控电流电路4。该功率数据分析模组通过压控电流电路4和功率电路5将发电变阻滚轮1产生的电量进行消耗，从而反向调整发电变阻滚轮1的阻力。当电流升高的时候，阻力也会升高。

在本实施例中，所述数据采集模块包括温度检测电路7、速度检测电路8、电压检测电路9和电流检测电路10，所述温度检测电路7采集环境温度，所述速度检测电路8与所述发电变阻滚轮1连接并采集其转速，所述电压检测电路9与所述电源稳压电路3电连接并采集其电压，所述电流检测电路10分别与所述压控电流电路4和功率电路5电连接并采集其电流。车手的输出功率p=(vi)*(1-(tnow-tzero)/(tmax-tzero))+0.165*s*s+0.652*s；所述发电变阻滚轮1的阻力f=((v*i)*(1-(tnow-tzero)/(tmax-tzero))+0.165*s*s)/s，其中v是电压，i是电流，tnow是当前温度，tzero是标定零点温度，tmax是标定的最高温度，s是速度。当pwm占空比上升时，电流i也上升，阻力f也上升。

如附图2所示，所述整流电路2包括二极管d8、二极管d9、二极管d10、二极管d11、二极管d12、二极管d13、有极性电容c28和有极性电容c29，所述发电变阻滚轮1具有第一输出端ma、第二输出端mb和第三输出端mc；所述第一输出端ma分两路，一路与二极管d8的正极端连接，另一端与所述二极管d11的负极端连接；所述第二输出端mb分两路，一路与二极管d9的正极端连接，另一端与所述二极管d12的负极端连接；所述第三输出端mc分两路，一路与二极管d10的正极端连接，另一端与所述二极管d13的负极端连接；所述二极管d8的负极端、二极管d9的负极端以及二极管d10的负极端相互连接形成结点后分三路，第一路输出36v电压给所述电源稳压电路3，第二路与压控电流电路4连接，第三路与功率电路5连接，所述有极性电容c28和有极性电容c29的正极端分别与所述二极管d8的负极端、二极管d9的负极端和二极管d10的负极端之间的结点连接，所述二极管d11的正极端、二极管d12的正极端、二极管d13的正极端、有极性电容c28的负极端以及有极性电容c29的负极端分别接地。

如附图2所示，所述压控电流电路4包括电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r32、电阻r33、电阻r34、电阻r35、电阻r37、电容c30、电容c31、电容c32、电容c33、mos管m1和放大器u4a，所述电阻r30的一端与主控电路6连接接收pwm信号，所述电阻r30的另一端分两路，一路与电阻r31的一端连接，另一路与电容c32的一端连接；所述电阻r31的另一端通过电阻r28与放大器u4a的负极端连接，所述电阻r33的一端与电阻r31和电阻r28之间的结点连接，所述电容c33的一端与电阻r31和电阻r28之间的结点连接，所述电容c32的另一端、电阻r33的另一端和电容c33的另一端分别连接形成结点后与电阻r37的一端连接；所述电容c31的一端与电阻r28和放大器u4a的负极端之间的结点连接，所述电容c31的另一端分两路，一路与电阻r35的一端连接，另一路与放大器u4a的正极端连接；所述放大器u4a的gnd端接地，所述放大器u4a的pow端分两路，一路接电源稳压电路3的9v电压端，另一路通过电容c30接地，所述放大器u4a的out端与电阻r29的一端连接；所述电阻r29的另一端分两路，一路与mos管m1的g极连接，另一路通过电阻r32接地；所述电阻r35的另一端与电阻r37的另一端连接形成结点后分两路，一路与电阻r34的一端连接，另一端与mos管m1的s极连接，所述与mos管m1的d极与整流电路2连接；所述电阻r34的另一端分两路，一路与电流检测电路10连接，另一路与功率电路5连接。

如附图2所示，所述功率电路5包括电阻r47、电阻r48、电阻r49、电阻r50、电阻r51、电阻r57、电阻r58、电阻r59、电阻r60、电阻r61、电阻r98、电阻r100、电容c38、电容c40、电容c41、放大器u4b、放大器u6a、mos管m2和mos管m3，所述电阻r47和电阻r57的一端分别与所述mos管m1的g极连接，所述电阻r47的另一端与放大器u6a的负极端连接，所述电阻r57的另一端与放大器u4b的负极端连接，所述电容c38的一端与电阻r47和放大器u6a的负极端之间的结点连接，所述电容c38的另一端分两路，一路与放大器u6a的正极端连接，另一路与电阻r50的一端连接，所述电阻r50的另一端通过电阻r98与电阻r34的另一端连接；所述放大器u6a的gnd端接地，所述放大器u6a的pow端分两路，一路接电源稳压电路3的9v电压端，第二路通过电容c40接地，所述放大器u6a的out端与电阻r48的一端连接，所述电阻r48的另一端分两路，一路通过电阻r49接地，另一路与mos管m3的g极连接，所述mos管m3的s极与电阻r50和电阻r98之间的结点连接后通过电阻r51接地；所述mos管m3的d极与整流电路2连接；所述电容c41的一端与电阻r57和放大器u4b负极端之间的结点连接，所述电容c41的另一端分两路，一路与放大器u4b的正极端连接，另一路与电阻r60的一端连接，所述电阻r60的另一端通过电阻r100与电阻r34的另一端连接；所述放大器u4b的gnd端接地，所述放大器u4b的pow端接电源稳压电路3的9v电压端，所述放大器u4b的out端与电阻r58的一端连接，所述电阻r58的另一端分两路，一路通过电阻r59接地，另一路与mos管m2的g极连接，所述mos管m2的s极与电阻r60和电阻r100之间的结点连接后通过电阻r61接地；所述mos管m2的d极与整流电路2连接。

如附图2所示，所述电流检测电路10包括电容c34、电容c36、电容c37、电阻r36、电阻r38、电阻r39、电阻r40、电阻r44和放大器u5a，所述放大器u5a的pow端分两路，一路与电源稳压电路3的9v电压端连接，另一路通过电容c36接地；所述放大器u5a的负极端分三路，第一路与电阻r34的另一端连接，第二路通过电阻r36接地，第三路通过电容c34接地；所述放大器u5a的正极端通过电阻r44接地，所述放大器u5a的out端分三路，第一路与电阻r38的一端连接，第二路与电阻r39的一端连接，第三路与电容c37的一端连接，所述电阻r38的另一端分两路，一路与主控电路6连接，另一端通过电阻r40接地；所述电阻r39的另一端与所述放大器u5a的正极端和电阻r44之间的结点连接，所述电容c37的另一端与所述放大器u5a的正极端和电阻r44之间的结点连接。

如附图3所示，所述主控电路6采用型号为nrf52832的主控芯片，所述主控电路6通过蓝牙模块与app连接。app软件中会根据采集的数据以及公式计算后，显示出车手的输出功率p和速度v，便于教练通过app清楚掌握每个运动员的竞技状态，使用方便；同时教练可根据运动员的竞技状态通过app发出信号给主控电路6进行调控，改变压控电流电路4和功率电路5的功率消耗，从而改变发电变阻滚轮1的阻力，提供足够的渐进式阻力使运动员充分完成热身。