具有机架安装传感器的自行车功率计制造技术

一种自行车功率计，具有安装在自行车机架的后叉杆端部的相对可压缩部分上的应变计传感器组件。该相对可压缩部分靠近后轮毂并承受由自行车手施加于曲柄组并通过链条、链轮组件传递至轮毂的力。传感器组件具有两个欧姆互连的拉伸传感器，每个传感器具有：承载可变电阻元件的第一层，该可变电阻元件的电阻随着可压缩部分的位移而改变；以及为第一层提供支承的第二层。传感器组件在电桥电路中连接于两个其它电阻以产生代表自行车手作用力的信号。将这些信号连同速度信号一起处理以产生功率信号，并将该功率信号提供给显示器。

【技术实现步骤摘要】
具有机架安装传感器的自行车功率计
技术介绍
本专利技术涉及用来指示自行车手兜风期间花费的功率量的自行车功率计。更具体地，本专利技术涉及使用机架安装的传感器以允许产生从中确定功率的电信号的自行车功率计。自行车功率计越来越多地由职业和业余自行车手用作试验性训练的辅助工具。若干不同种类的自行车功率计是可用的，其中一些使用应变计来测量由自行车手施加于曲柄组、底托架和后轮毂的力。在有效提供表征施加力的电信号的同时，使用应变计的已知自行车功率计是相对昂贵的，并且多少有些难以安装。由于这些缺点，自行车手群体未广泛地接受自行车功率计。专利技术_既述本专利技术包括使用一个或多个应变计传感器组件的自行车功率计，这种功率计相对便宜但有效提供表征自行车手作用力的电信号，这些信号可与速度信号结合以产生实时功率测量。在最宽广的方面，本专利技术包括一种自行车功率计，具有后自行车机架，所述后自行车机架具有第一叉杆，所述第一叉杆具有靠近可附连轮毂的区域的相对可压缩的后部； 以及固定于相对可压缩后部的应变计传感器组件，所述应变计传感器组件具有第一和第二拉伸传感器，每个传感器包括有可变电阻元件安装在其上的第一层和用于支承第一层的第二层，第一和第二拉伸传感器的可变电阻元件彼此欧姆连接以给出代表自行车手作用力的总电阻值。替代地配置第一和第二拉伸传感器，使每个第一层呈面对关系，或使每个第二层呈面对关系。自行车功率计还包括电桥电路，所述电桥电路具有连接在第一支路中的第一和第二拉伸传感器以及连接在第二支路中的一对固定电阻；放大器，所述放大器耦合于电桥电路，用于放大代表总电阻值的信号；模-数转换器，所述模-数转换器耦合于放大器，用于将来自放大器的信号输出转换成数字信号；微机，所述微机耦合于模-数转换器，用于接收数字信号和来自关联自行车速度计的自行车速度信号，并将接收的信号转换成功率信号； 以及显示器，所述显示器耦合于微机，用于将功率信号显示给自行车手。可将自行车功率计配置成有线或无线系统。在有线系统中，这些单元全部欧姆互连。在无线系统中，发射机耦合于微机，用以接收功率信号并产生等效无线信号；而耦合于显示器的接收机接收等效无线信号，并将等效无线信号提供给显示器。在替代实施例中，后自行车机架具有第二叉杆，所述第二叉杆具有靠近可附连轮毂的区域的相对可压缩的后部；而附加的应变计传感器组件固定于该第二相对可压缩的后部。附加应变计传感器组件具有第三和第四拉伸传感器，每个传感器包括有可变电阻元件安装在其上的第一层以及用于支承第一层的第二层，第三和第四拉伸传感器的可变电阻元件彼此欧姆连接以给出代表自行车手作用力的总电阻值。替代地配置第三和第四拉伸传感器使每个第一层呈面对关系，或使每个第二层呈面对关系。在该替代实施例中，第三和第四拉伸传感器连接于电桥电路的第二支路。本专利技术大为有利于将自行车功率计纳入到在自行车机架的后叉杆端部具有相对可压缩结构部分的任意自行车中。整个功率计系统，或只是应变计传感器组件，可在制造时容易地固定于自行车的部件。同样，整个系统可在分销链的任意环节固定于自行车，例如在零售商环节作为附加选择。自行车手也可在购买后以相当低的成本和低工作量将自行车功率计系统追加至自行车。为了更完整地理解本专利技术的特性和优势，应当参照附图连同详细说明。 附图说明图1是从自行车后机架上方观察出的局部透视图，其示出叉杆端、轮毂、链条以及本专利技术第一实施例的应变计传感器组件；图2是沿图1的剖切线A-A得到的前视图，示出应变计传感器组件在右后叉杆的可压缩部分内表面上的安装位置；图3是使用配置为有线单元的单应变计传感器组件的自行车功率计单元的方框图；图4是使用配置为无线单元的单应变计传感器组件的自行车功率计单元的方框图；图5是示出处于三个不同位置的传感器的单应变计传感器的示意图；图6是双元件应变计传感器组件的第一实施例的示意图；图7是双元件应变计传感器组件的第二实施例的示意图；图8是从自行车后机架上方观察得到的局部透视图，其示出叉杆端、轮毂、链条以及具有两个独立应变计传感器组件的本专利技术第二实施例的应变计传感器组件；图9是沿图8的剖切线B-B得到的前视图，示出第二应变计传感器组件在左后叉杆的可压缩部分的内表面上的安装位置；图10是使用配置为有线单元的两个应变计传感器组件的自行车功率计单元的方框图；图11是使用配置为无线单元的两个应变计传感器组件的自行车功率计单元的方框图；图12是示出自行车手功率相对于曲柄组角位置变化的示意图。优选实施例的详述现在转向附图，图1是从自行车后机架上方观察出的局部透视图，其示出叉杆端、 轮毂、链条以及本专利技术第一实施例的应变计传感器组件。如图所示，自行车后机架具有叫作右叉杆12和左叉杆14的一对终端部分。借助轮轴16和限位螺母17固定在叉杆12、14之间的是后轮毂20和链轮组件22。驱动链条M缠绕经过构成链轮组件22的各链轮以响应自行车手的骑车作用力提供轮毂20的旋转运动。各叉杆12、14的端部沈、观具有比每个叉杆12、14剩下的主要部分更薄的横向厚度尺寸。固定于右叉杆12端部沈的内表面的是下面更详细描述的应变计传感器组件30。 如图2最清楚示出那样，应变计传感器组件30附连于沿右叉杆12端部沈伸出的薄幅板部分32。相比右后叉杆12更强韧的结构，幅板部分32具有相对可压缩的机械性质，因此应变计传感器组件30的物理尺寸可随着通过链条M、链轮组件22和轮轴16施加于幅板部分 32的不同力大小而改变。图5示出具有随着传感器本体的线性纵向位移以可预测量变化的欧姆电阻特性的简单拉伸传感器40。拉伸传感器40具有在其上安装薄的可变电阻元件 43的第一层42 ；以及承载第一层并为传感器40提供附加机械强度的第二底层44。传感器 40的电阻值取决于传感器本体的纵向位移。如图5所示，当传感器40沿第一方向在一个方向(图示为挠曲方向)上位移时，电阻值增大(R+r)，其中R是传感器40的静止电阻值而r 是由于沿第一方向位移的附加电阻值。同样，当传感器40沿相反方向位移时，电阻值减小 (R-r)。图6示出纳入到图1和图2所示功率计结构中的类型的应变计传感器组件30。如图所示，传感器组件30包括具有第一层42a、42b和第二层44a、44b的两个双层拉伸传感器 40a、40b。拉伸传感器40a、40b配有以(R+r)、(R-r)关系彼此相对的第一层42a、42b。随着传感器组件30因施加于右后叉杆12的幅板32的力而位移，每个拉伸传感器的总电阻等量且沿相反方向地变化。图7示出纳入图1和图2所示功率计结构的类型的替代应变计传感器组件50。如图所示，传感器组件50包括具有第一层42a、42b和第二层44a、44b的两个双层拉伸传感器 40a、40b。拉伸传感器40a、40b配有以(R-r)、(R+r)关系彼此相对的第二层44a、44b。随着传感器组件50因施加于右后叉杆12的幅板32的力而位移，每个拉伸传感器的总电阻等量且沿相反方向地变化。图3是使用配置成有线单元的单应变计传感器组件的自行车功率计的方框图。如图所示，包含应变计传感器组件30或50的拉伸传感器40a、40b以公知的惠斯通电桥电路结构连接于一对固定电阻52、54。电桥的顶部节点连接于由电池供电的电动势源Vc。电桥的底部节点连接于电路接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱生勃，黄世雄，
申请(专利权)人：硅谷微E股份有限公司，
类型：发明
国别省市：