專利名稱：一種自行車運(yùn)動(dòng)傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)。
目前用于將自行車(兩輪車、三輪車等)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(速度、里程等)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感裝置主要是磁鐵——干簧管對(duì)和磁鐵——線圈對(duì)，磁鐵安裝于自行車的輪輻上，干簧管或線圈安裝于車架上相對(duì)于磁鐵處。自行車行進(jìn)時(shí)車輪每轉(zhuǎn)一圈，磁鐵就從干簧管或線圈前經(jīng)過一次，通過干簧管在磁場(chǎng)中的閉合或線圈對(duì)磁場(chǎng)變化感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)，就將自行車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成了電信號(hào)。由于這種傳感裝置的磁鐵要安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪上，與安裝在車架上的干簧管或線圈的相對(duì)位置是在不斷變化的，因此無法做成一體化，給安裝帶來不便。另外，對(duì)于由中國(guó)實(shí)用新型專利88212840.X(公開號(hào)CN2031531U)公開的那種以頻率測(cè)量技術(shù)為基礎(chǔ)的自行車時(shí)速計(jì)來說，使用這種傳感裝置時(shí)閘門時(shí)間太長(zhǎng)，如對(duì)于28型自行車在每小時(shí)0.5公里精度時(shí)，其閘門時(shí)間要長(zhǎng)達(dá)16秒。為了在保持同樣精度的條件下縮短閘門時(shí)間，就需要使傳感裝置產(chǎn)生的兩個(gè)電脈沖之間所代表的自行車行進(jìn)距離縮短，也就是說要使自行車車輪每轉(zhuǎn)一圈能均勻地產(chǎn)生多個(gè)電脈沖。一種顯而易見的方法是在自行車的車輪輪輻上沿圓周均勻地安裝多塊磁鐵，但這會(huì)增加傳感裝置的成本并使安裝更加困難。
本實(shí)用新型的目的是提出一種適用于使用鐵磁質(zhì)輪輻的自行車的、只需在車架一邊安裝就能將自行車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感裝置。
本實(shí)用新型用于使用鐵磁質(zhì)輪輻的自行車上，其穩(wěn)恒磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置和磁敏元件都安裝于車架上靠近輪輻處，穩(wěn)恒磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的方位應(yīng)使鐵磁質(zhì)輪輻經(jīng)過傳感裝置時(shí)能較大地改變其磁場(chǎng)的分布，磁敏元件位于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)鐵磁質(zhì)輪輻經(jīng)過穩(wěn)恒磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)磁場(chǎng)變化較大并能使它產(chǎn)生較大電信號(hào)輸出之處。這樣，當(dāng)自行車行進(jìn)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每根經(jīng)過穩(wěn)恒磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)的鐵磁質(zhì)輪輻由于其所具有的鐵磁特性都會(huì)改變磁場(chǎng)的分布，再通過磁敏元件的磁電轉(zhuǎn)換作用將磁場(chǎng)的變化轉(zhuǎn)變成電脈沖，實(shí)現(xiàn)了將自行車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的目的。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于永磁體和磁敏元件都安裝于車架一邊，它們的相對(duì)位置是固定的，因此可以將它們做成一體化的傳感器，便于安裝。(2)由于一般自行車的車輪上有多根均勻分布的輪輻，所以車輪每轉(zhuǎn)一圈就會(huì)均勻地產(chǎn)生出多個(gè)電脈沖來，相當(dāng)于每個(gè)電脈沖所代表的車輪弧長(zhǎng)減小了，因而提高了距離分辨率，減小了上述時(shí)速計(jì)的閘門時(shí)間。(3)由于只用一對(duì)永磁體和線圈就能在車輪每轉(zhuǎn)一圈中均勻地產(chǎn)生多個(gè)電脈沖，因此傳感器的成本較低。


圖1是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例。
圖2是輪輻不在磁場(chǎng)中時(shí)圖1的磁場(chǎng)分布示意圖。
圖3是輪輻在磁場(chǎng)中時(shí)圖1的磁場(chǎng)分布示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例。
圖5是輪輻不在磁場(chǎng)中時(shí)圖4的磁場(chǎng)分布示意圖。
圖6是輪輻在磁場(chǎng)中時(shí)圖4的磁場(chǎng)分布示意圖。
圖7至圖9是本實(shí)用新型的另外幾種實(shí)施例。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
在圖1的實(shí)施例中，圓盤狀永磁體1和作為磁敏元件的圓盤狀線圈2迭放于圓柱形塑料或鋁質(zhì)外殼4中，并用環(huán)氧樹脂灌封成一個(gè)一體化的傳感器，然后把它安裝于使用鐵磁質(zhì)輪輻的自行車車架5上接近輪輻6的地方，并留有間隙，以保證車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輪輻6不與傳感器觸碰。永磁體1的磁極位于盤面上，并使一個(gè)磁極面向輪輻6運(yùn)動(dòng)所在平面。線圈2迭放于永磁體1面向輪輻6一邊。線圈2不能太厚以保證輪輻6運(yùn)動(dòng)平面離永磁體1較近以便輪輻6能有效地改變磁場(chǎng)的分布。比較圖2和圖3的磁場(chǎng)分布可以看出，輪輻6進(jìn)入永磁體1的磁場(chǎng)時(shí)，由于輪輻6的鐵磁特性將使磁力線向輪輻會(huì)聚，使得通過線圈2的磁力線增多，磁通量增大，在線圈2中就會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)；同樣，當(dāng)輪輻6離開永磁體1的磁場(chǎng)時(shí)，通過線圈2的磁通量減小，在線圈2中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)極性相反的感生電動(dòng)勢(shì)。因此，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)在線圈2中產(chǎn)生一串個(gè)數(shù)正比于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)和從傳感器前掠過的輪輻數(shù)的正負(fù)脈沖對(duì)，并從信號(hào)端3輸出。因此信號(hào)端3的電信號(hào)輸出就包含了自行車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息(脈沖個(gè)數(shù)代表里程，脈沖頻率代表速度等)。
圖4是另一種實(shí)施例，在永磁體7的兩極加了兩個(gè)軟磁鐵芯9和10，線圈8繞成環(huán)狀套在鐵芯9上。比較圖5和圖6可以看出，加入鐵芯9和10后線圈8中的磁通量變化更大，因而可以使線圈8中的感生電動(dòng)勢(shì)更強(qiáng)，提高了探測(cè)的靈敏度。
圖7是將圖1中的線圈2迭放于永磁體另一邊的一種實(shí)施例，由于可以使永磁體1更靠近輪輻6，因此輪輻對(duì)磁場(chǎng)的影響可以更大。從圖2和圖3可以看出，永磁體另一邊的磁場(chǎng)分布變化與圖1例類似。
圖8是使用兩個(gè)線圈的實(shí)施例。環(huán)狀線圈11和12分別套在軟磁鐵芯13和14上，兩個(gè)線圈11和12按照使它們的感生電動(dòng)勢(shì)相加的方式串接起來。由于同時(shí)利用了兩個(gè)磁極上的磁場(chǎng)變化，因而使得輸出信號(hào)大大增強(qiáng)。
圖9是使用霍爾元件15作為磁敏元件的一種實(shí)施例。參照?qǐng)D5和圖6，輪輻在和不在磁場(chǎng)中時(shí)，鐵芯16靠近輪輻的一端附近磁場(chǎng)強(qiáng)度變化較大，由于在恒流條件下霍爾元件的輸出電壓與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，因此當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在霍爾元件的輸出端也能得到一串個(gè)數(shù)正比于車輪轉(zhuǎn)數(shù)和從傳感器前掠過的輪輻根數(shù)的脈沖串。
權(quán)利要求1.一種由穩(wěn)恒磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置和磁敏元件構(gòu)成的將自行車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感裝置，其特征在于此傳感裝置是用于使用鐵磁質(zhì)輪輻的自行車上，其穩(wěn)恒磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置和磁敏元件都安裝于車架上靠近輪輻處，穩(wěn)恒磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的方位應(yīng)使鐵磁質(zhì)輪輻經(jīng)過傳感裝置時(shí)能較大地改變其磁場(chǎng)的分布，磁敏元件位于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)輪輻經(jīng)過穩(wěn)恒磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)磁場(chǎng)變化較大并能使它產(chǎn)生較大的電信號(hào)輸出之處。
2.按權(quán)利要求1所述的傳感裝置，其特征在于上述的穩(wěn)恒磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置是永磁體。
3.按權(quán)利要求1所述的傳感裝置，其特征在于上述的穩(wěn)恒磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置是由永磁體和軟磁鐵芯組成，軟磁鐵芯緊靠永磁體的磁極。
4.按權(quán)利要求1所述的傳感裝置，其特征在于上述的磁敏元件是線圈、霍爾元件等能將磁場(chǎng)的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的敏感元件。
5.按權(quán)利要求1所述的傳感裝置，其特征在于上述穩(wěn)恒磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置和磁敏元件置于一個(gè)殼體中，并用密封材料灌封為一體。
6.按權(quán)利要求5所述的傳感裝置，其特征在于上述殼體的材料是塑料、鋁、銅等具有一定強(qiáng)度又不導(dǎo)磁的材料。
7.按權(quán)利要求5所述的傳感裝置，其特征在于上述密封材料是環(huán)氧樹脂、石蠟等能起固定和密封作用的材料。
8.按權(quán)利要求5所述的傳感裝置，其特征在于它被安裝于自行車車架上靠近輪幅處。
專利摘要本實(shí)用新型是一種由磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置和磁敏元件構(gòu)成的將自行車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感裝置，用于使用鐵磁質(zhì)輪輻的自行車上，其磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置和磁敏元件都安裝于車架上靠近輪輻處，磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置是永磁體或永磁體和軟磁鐵芯的組合，磁敏元件是線圈、霍爾元件等。整個(gè)傳感裝置可以被封裝成一個(gè)一體化的傳感器。
文檔編號(hào)G01P3/42GK2108925SQ9123127
公開日1992年7月1日 申請(qǐng)日期1991年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月18日
發(fā)明者鄧小慶, 黃曉蘭 申請(qǐng)人:鄧小慶, 黃曉蘭