專利名稱：無線自行車蹬踏力檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)電檢測裝置，尤其是應(yīng)用在自行車蹬踏力 檢測領(lǐng)域中的檢測裝置。
技術(shù)背景最初自行車蹬踏力的檢測主要通過攝影、錄像并結(jié)合影、像解析 軟件，獲得人體運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，并且在實(shí)驗(yàn)條件下與三維測力臺(tái)相結(jié)合， 利用同步技術(shù)通過影像分析獲得與之相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，從 運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)兩方面進(jìn)行分析比較，探索運(yùn)動(dòng)技術(shù)的原理及運(yùn)動(dòng)規(guī) 律，為評(píng)價(jià)動(dòng)作技術(shù)的合理性、設(shè)計(jì)新的訓(xùn)練手段、改善運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)作、提高運(yùn)動(dòng)成績提供理論依據(jù)，據(jù)此對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行指導(dǎo)和訓(xùn)練的； 而不是直接通過跟蹤測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的檢測。這種檢測方法不具 備實(shí)時(shí)性，數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)性能不強(qiáng)，原始數(shù)據(jù)很容易因?yàn)榄h(huán)境因素而導(dǎo)致 不準(zhǔn)確，且用的是有線發(fā)送接收形式，使運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練過程中很不方 便。后來，國內(nèi)外許多高校都曾涉及蹬踏力檢測的研究，主要是對(duì)蹬 踏技術(shù)進(jìn)行分析，由蹬踏方法對(duì)蹬踏力進(jìn)行分解，得出在蹬踏一周內(nèi) 如何讓運(yùn)動(dòng)員肌肉拉伸而得到最快的速度。但這些研究大多只是理論 性的定性研究，沒有準(zhǔn)確數(shù)據(jù)作為依據(jù)進(jìn)行推導(dǎo)，使得研究的結(jié)果與 具體騎行中的情形有了一定的差異。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種無線自行車蹬踏力檢測儀，以解決目前存在 的不具備實(shí)時(shí)性，數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)性能不強(qiáng)，原始數(shù)據(jù)很容易因?yàn)榄h(huán)境因素 而導(dǎo)致不準(zhǔn)確，且用的是有線發(fā)送接收形式，使運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練過程中 很不方便的問題。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是包括蹬踏板和電路 部分其中蹬踏板結(jié)構(gòu)是踏板2與橫梁5經(jīng)螺釘4固定連接；壓力傳感器 l與橫梁5固定連接；橫梁5與軸承套3固定連接；軸承套3與自行 車蹬踏軸固定連接，電路板6鑲嵌于蹬踏板內(nèi)；電路部分獨(dú)立電源一；壓力傳感器組成全橋電路與放大電路連 接；放大電路與A/D轉(zhuǎn)換電路連接；A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)一連接； 單片機(jī)一與編碼器連接；編碼器與無線發(fā)送接收模塊一連接；無線發(fā) 送接收模塊一與發(fā)送天線連接；該部分電路組成電路板一6，與蹬踏 板連接；獨(dú)立電源二，接收天線與無線發(fā)送接收模塊二連接；無線發(fā)送接 收模塊二與解碼器連接；解碼器與單片機(jī)二連接；單片機(jī)二與液晶顯 示器和存儲(chǔ)器連接；存儲(chǔ)器與雙口RAM連接；該部分電路組成電路 板二與自行車手柄前端連接。本實(shí)用新型一種實(shí)施方式中，單片機(jī)二還與看門狗、RS-232連 接；RS-232與微機(jī)串口連接。本實(shí)用新型具體優(yōu)點(diǎn)為以下幾個(gè)方面 l.傳感器的設(shè)計(jì)，在蹬蹬上面，是對(duì)力的直接檢測。 直接檢測不需要通過攝影、錄像以及影、像解析軟件處理等間接得到檢測力大小，從而滿足了檢測的實(shí)時(shí)性要求。對(duì)力的直接檢測， 使得數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)性能增強(qiáng)，可靠性提高。2. 力檢測電路板與傳感器的一體化設(shè)計(jì)。一體化設(shè)計(jì)解決了原始數(shù)據(jù)很容易因?yàn)榄h(huán)境因素而導(dǎo)致不準(zhǔn)確 的問題，并且此系統(tǒng)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)具有高可 靠性，防振、防水、防塵，能大大提高訓(xùn)練人員的適應(yīng)性，不會(huì)因?yàn)?環(huán)境因素導(dǎo)致訓(xùn)練的中斷。3. 數(shù)據(jù)傳輸上是無線發(fā)送與接收系統(tǒng)。無線發(fā)送與接收系統(tǒng)解決了有線傳輸因?yàn)閿?shù)據(jù)線的繁多而導(dǎo)致 運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的不方便，而且無線數(shù)據(jù)接收發(fā)射合一 ，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確， 抗干擾能力強(qiáng)；頻率穩(wěn)定性極好，低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設(shè)計(jì)， 可直接接CPU串口使用如8031，也可以接計(jì)算機(jī)RS232接口，軟件編程非常方便。數(shù)據(jù)可以在線和離線處理，繪制動(dòng)態(tài)參數(shù)的特性曲線， 探索運(yùn)動(dòng)技術(shù)的原理及運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為評(píng)價(jià)動(dòng)作技術(shù)的合理性、設(shè)計(jì)新 的訓(xùn)練手段、改善運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)作、提高運(yùn)動(dòng)成績提供理論和數(shù)據(jù)依據(jù)， 據(jù)此對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行指導(dǎo)和訓(xùn)練，提高訓(xùn)練質(zhì)量。接收系統(tǒng)用液晶顯示器來實(shí)時(shí)顯示蹬踏力的大小，使得本儀器很 人性化。運(yùn)動(dòng)員可以實(shí)時(shí)看到自己蹬踏力的大小，可以根據(jù)自己的身 體狀態(tài)來調(diào)節(jié)蹬踏頻率與蹬踏幅度，從而讓自己騎的更方便、更省力、 更快，得到更好的成績。4. 針對(duì)對(duì)象范圍廣泛。不單單是運(yùn)動(dòng)員，也可以是青少年或老 年人等健身人士。


圖la是本實(shí)用新型蹬踏板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖1 b是圖la的A—A階梯剖視圖； 圖lc是圖la的俯視圖； 圖2是壓力傳感器組成全橋電路的原理圖； 圖3a是本實(shí)用新型電路框圖； 圖3b是本實(shí)用新型另一種實(shí)施方式電路框圖； 圖4是無線發(fā)射與接收電路原理圖。
具體實(shí)施方式
包括蹬踏板和電路部分，其中蹬踏板結(jié)構(gòu)是踏板2與橫梁5經(jīng)螺釘4固定連接；壓力傳感器 l與橫梁5固定連接；橫梁5與軸承套3固定連接；軸承套3與自行 車蹬踏軸固定連接，電路板6鑲嵌于蹬踏板內(nèi)。電路部分..獨(dú)立電源一；壓力傳感器組成全橋電路與放大電路連 接；放大電路與A/D轉(zhuǎn)換電路連接；A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)一連接； 單片機(jī)一與編碼器連接；編碼器與無線發(fā)送接收模塊一連接；無線發(fā) 送接收模塊一與發(fā)送天線連接；該部分電路組成電路板一 6與蹬踏板 連接；獨(dú)立電源二，接收天線與無線發(fā)送接收模塊二連接；無線發(fā)送接 收模塊二與解碼器連接；解碼器與單片機(jī)二連接；單片機(jī)二與液晶顯 示器和存儲(chǔ)器連接；存儲(chǔ)器與雙口RAM連接；該部分電路組成電路 板二與自行車手柄前端連接。本實(shí)用新型一種實(shí)施方式中，單片機(jī)二還與看門狗、RS-232連 接；RS-232與微機(jī)串口連接。1. DTY-l型壓力傳感器貼于蹬踏板橫梁上，傳感器引出線采用直 流電橋與數(shù)據(jù)采集的無線發(fā)送接收電路一體化設(shè)計(jì)，固定在蹬踏板的 下面。2. 采集發(fā)送部分由獨(dú)立電源一供電；首先通過蹬踏式壓力傳感器 DTY-l對(duì)壓力值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后把傳感器輸出的模擬信號(hào)放大處 理后通過ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過編碼芯片PT2262將數(shù)字信號(hào) 進(jìn)行編碼，再通過收發(fā)芯片nRF401組成的射頻電路發(fā)送出去。3. 對(duì)于接收顯示部分獨(dú)立蓄電池2供電；由收發(fā)芯片nRF401 組成的電路接收數(shù)字信號(hào)經(jīng)PT2272進(jìn)行解碼結(jié)果儲(chǔ)存在C8051F120 單片機(jī)中并通過液晶顯示器MDL ( S)-20268 20 X 2顯示出該數(shù)值。4. 對(duì)于擴(kuò)展的FLASH存儲(chǔ)器AT45DB081，在斷電的情況下能夠 長時(shí)間保存自行車蹬踏力數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、通道號(hào)和發(fā)生故障的時(shí)間， 利用雙口 RAM、 USB接口進(jìn)行離線脫機(jī)處理數(shù)據(jù)。5. 無線接收與發(fā)送系統(tǒng)PTR2000 (附圖4)接收發(fā)射合一， PTR2000無線發(fā)送接收模塊不但體積小，而且它有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn) 就是可以和單片機(jī)直接相連接。連接的方法也非常簡單。用PTR2000 無線MODEM的DI連接單片機(jī)串口的放送。PTR2000無線 MODEM的DO連接單片機(jī)串口的接收?？梢杂脝纹瑱C(jī)的I/O控制 模塊的發(fā)射控制、頻道轉(zhuǎn)換和低功耗模式。
權(quán)利要求1、一種無線自行車蹬踏力檢測儀，其特征在于包括蹬踏板和電路部分其中蹬踏板結(jié)構(gòu)是踏板(2)與橫梁(5)經(jīng)螺釘(4)固定連接；壓力傳感器(1)與橫梁(5)固定連接；橫梁(5)與軸承套(3)固定連接；軸承套(3)與自行車蹬踏軸固定連接，電路板(6)鑲嵌于蹬踏板內(nèi)；電路部分獨(dú)立電源一；壓力傳感器組成全橋電路與放大電路連接；放大電路與A/D轉(zhuǎn)換電路連接；A/D轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)一連接；單片機(jī)一與編碼器連接；編碼器與無線發(fā)送接收模塊一連接；無線發(fā)送接收模塊一與發(fā)送天線連接；該部分電路組成電路板一(6)，與蹬踏板連接；獨(dú)立電源二，接收天線與無線發(fā)送接收模塊二連接；無線發(fā)送接收模塊二與解碼器連接；解碼器與單片機(jī)二連接；單片機(jī)二與液晶顯示器和存儲(chǔ)器連接；存儲(chǔ)器與雙口RAM連接；該部分電路組成電路板二與自行車手柄前端連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線自行車蹬踏力檢測儀，其特征在 于單片機(jī)二還可以與看門狗、RS-232連接；RS-232與微機(jī)串口連 接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無線自行車蹬踏力檢測儀，屬于一種自行車蹬踏力檢測裝置。包括蹬踏板和電路部分，踏板與橫梁經(jīng)螺釘固定連接；壓力傳感器與橫梁固定連接；橫梁與軸承套固定連接；軸承套與自行車蹬踏軸固定連接，電路板鑲嵌于蹬踏板內(nèi)；電路部分包括獨(dú)立電源、壓力傳感器、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、無線發(fā)送接收模塊，單片機(jī)與液晶顯示器和存儲(chǔ)器連接；存儲(chǔ)器與雙口RAM連接。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)為傳感器在踏板上面，是對(duì)力的直接檢測；力檢測電路板與傳感器的一體化設(shè)計(jì)；使用對(duì)象范圍廣泛。
文檔編號(hào)G01L1/00GK201096554SQ20072009461
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者朱喜林, 賀新升, 鄂世舉, 高春甫 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)