CN107181314A - 运动设备及自发电无线计步/计数装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及运动设备及自发电无线计步/计数装置，计步/计数装置包括壳体、转轴、以及转动组件。转轴固定设置在壳体上；转动组件可绕转轴转动地设置在转轴上，转动组件的重心偏离转轴。转动组件包括传动机构、发电单元、电源管理模块、以及无线通讯模块；传动机构分别与转轴和发电单元对应配合，以在转动组件转动时让发电单元运转产生电能；电源管理模块分别与发电单元和无线通讯模块电性连接，接收产生的电能，向无线通讯模块供电，让无线通讯模块与外部进行数据传输。自发电省去了专门为计步/计数装置充电或为其提供电源的麻烦，也不用担心因为其没电而无法使用的问题，使用方便，省去了在换装电池重新拆装导致密封性能降低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及计步、计数装置，更具体地说，涉及一种运动设备及自发电无线计步/计数装置。
背景技术
相关技术中的低功耗蓝牙(BLE)、zigbee(一种短距离、低功耗的无线通信技术，基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议)等近距离无线通信技术的成熟和商业化应用，推动着一些例如计数、计步等传统产品的改进。以自行车码表为例，已经从有线发展到无线。
自行车有线码表通常有主机加显示、计步感应器等分立部分。计步感应器部分因为室外灰尘影响，采用磁电感应(目前最常见的是干簧管加磁铁)而不采用光电感应，因此又增加一个独立的永久磁铁块。
磁电感应原理是干簧管(或者霍尔元件)接入感应检测电路，干簧管(或者霍尔元件)与永久磁铁相对运动，当二者接近时会引起感应检测电路中的电流变化。
光电感应有直射式和反射式：使用一个光电发射管发光，另一个光电接收管接收光，二者俗称光电对管，接收管接入感应检测电路，接收到光时会引起感应检测电路中的电流变化。对于直射式，二者之间放置刻有缝隙的码盘，码盘相对转动到有缝隙位置时则光电接收管接收到光并引起感应检测电路中的电流变化；对于反射式，码盘相对转动到没有缝隙位置时，光线反射到光电接收管接，从而引起感应检测电路中的电流变化。
主机加显示部分通常安装在车把上；感应车轮转动的计步感应器部分安装在靠近车轮的前叉或后叉支架上，而感应踏频的计步感应器则安装在与脚踏连接的曲柄臂附近，它们之间通过导线连接。
有线码表布线麻烦且不美观，骑行时也容易碰到导线致其损坏，从而影响可靠性。因而目前自行车码表更多地采用无线通信。
引用蓝牙无线码表专利：一种智能码表装置(申请号CN201620303497.9，授权公告号CN205898158U)、一种带码表功能的骑行运动智能穿戴设备(申请号CN201620149201.2，授权公告号CN205548573U)、码表、骑行工具及测量骑行参数的方法(申请号CN201510998821.3，授权公告号CN105523114A)。都是使用电池供电，使用干簧管和永久磁铁匹配来检测车轮转动，并通过无线通信模块(主要是蓝牙)将信息传输出去。因为目前智能手机一般都有蓝牙通信功能，因此可以省去主机加显示部分，只保留计步感应器部分，从而大大节省了硬件，并方便了安装。
但是，无论有线还是无线，都需要电池供电，都需要使用干簧管和永久磁铁匹配来检测车轮转动，因此都存在以下不足:
1)、换电池或充电麻烦；因为码表感应器小巧，一般没有电量检测和显示，因此不知道什么时间更换电池或充电，如果没有及时更换电池或充电则不能使用；也没有开关，因此即便不使用时也耗电。
2)、无论更换电池或充电，还是加装开关，都会影响最初的防尘防水结构，降低防尘防水的密封效果。
3)、需要将感应器(常用干簧管，也可用霍尔元件)和磁铁分离进行分别安装，安装时既要确保二者上下左右对准，又要保证二者之间的距离。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的运动设备及自发电无线计步/计数装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种自发电无线计步/计数装置，包括壳体、转轴、以及转动组件；
所述转轴固定设置在所述壳体上；
所述转动组件可绕所述转轴转动地设置在所述转轴上，所述转动组件的重心偏离所述转轴；
所述转动组件包括传动机构、发电单元、电源管理模块、以及无线通讯模块；
所述传动机构分别与所述转轴和所述发电单元对应配合，以在所述转动组件转动时让所述发电单元运转产生电能；
所述电源管理模块分别与所述发电单元和所述无线通讯模块电性连接，以接收产生的电能，并向所述无线通讯模块供电，让所述无线通讯模块与外部进行数据传输。
优选地，所述传动机构包括齿轮组，所述发电单元为直流电机，所述齿轮组分别与所述转轴和所述发电机的转子轴对应啮合，以带动所述转子轴转动发电。
优选地，所述转轴向所述转子轴的传动比大于1；或，所述转轴向所述转子轴的传动比小于1。
优选地，所述转动组件的重心到所述转轴轴心的距离对应的力矩大于所述直流电机发电所需的转矩。
优选地，所述电源管理模块包括对接收的电能进行电压电流调节和存储的控制单元。
优选地，所述无线通讯模块包括蓝牙模块、ZigBee模块、Wifi模块中的一个或多个。
优选地，所述计步/计数装置还包括相对所述壳体定位设置的第一感应元件，所述转动组件还包括与所述无线通讯模块电性连接的第二感应元件，所述第二感应元件的位置与所述第一感应元件的位置对应，以在所述转动组件转到所述第一感应元件所在位置时，产生计步/计数信号传递到所述无线通讯模块。
优选地，所述第一感应元件为设在所述壳体上的磁铁，所述第二感应元件为干簧管或霍尔元件；或，
所述壳体内形成有与外部隔离密封的内腔，所述转轴固定设置在所述内腔内，所述转动组件设置在所述内腔内，并在所述内腔绕所述转轴转动，所述第一感应元件为套设在所述转轴上的码盘，所述第二感应元件为与所述码盘相对设置的光电对管。
本发明还构造一种运动设备，包括转动设置的滚轮和所述的自发电无线计步/计数装置，所述滚轮的转动轴线水平或与水平面呈锐角夹角设置；
所述转轴与所述滚轮的转动轴同轴设置，且所述壳体相对所述滚轮周向定位，让所述壳体随所述滚轮同步转动，所述转动组件向所述转轴下侧伸出，在所述转轴随所述滚轮转动时，所述转动组件保持向下并相对所述转轴转动；或，
所述自发电无线计步/计数装置偏离所述转动轴设置，所述壳体固定在所述滚轮上，所述转轴的轴线与所述转动轴的轴线方向平行或呈锐角夹角，所述转动组件向所述转轴下侧伸出，以在所述自发电无线计步/计数装置绕所述转动轴转动时，所述转动组件保持向下并相对所述转轴转动。
优选地，所述滚轮为车轮。
实施本发明的运动设备及自发电无线计步/计数装置，具有以下有益效果：本发明计步/计数装置的转动组件在相对转轴转动的时候进行自发电，为无线通讯模块供电，使计步、计数信号能向外发送，省去了专门为计步/计数装置充电或为其提供供电电源的麻烦。在使用过程中，也不用担心因为其没电而无法使用的问题，使用者在使用过程中也更加的方便，也省去了在换装电池时重新拆装计步/计数装置导致密封性能降低的问题。此外，本装置的所有部分组成一个整体，安装方便。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中的自发电无线计步/计数装置的第一感应元件为磁铁、第二感应元件为干簧管或霍尔元件时的内部结构示意图；
图2是其他实施例中的自发电无线计步/计数装置的第一感应元件为码盘、第二感应元件为光电对管时的内部结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
结合图1所示，本发明一个优选实施例中的运动设备为自行车，包括车轮和设置在车轮上的自发电无线计步/计数装置1。车轮作为运动设备的滚轮滚动，自发电无线计步/计数装置1可在车轮转动时，产生计步信号，车轮转动一圈，产生一次信号，最终获得转动的圈数、行走的距离等数据。
在一些实施例中，自发电无线计步/计数装置1包括壳体11、转轴12、以及转动组件13。优选地，转轴12固定设置在壳体11上，供转动组件13转动设置。
转动组件13可绕转轴12转动地设置在转轴12上，转动组件13的重心偏离转轴12，在自发电无线计步/计数装置1转动时，可以让转动组件13绕转轴12转动，进而产生计步、计数信号。
进一步地，转动组件13包括传动机构131、发电单元132、电源管理模块133、以及无线通讯模块134。传动机构131分别与转轴12和发电单元132对应配合，以在转动组件13转动时让发电单元132运转产生电能。
电源管理模块133分别与发电单元132和无线通讯模块134电性连接，以接收产生的电能，并向无线通讯模块134供电，让无线通讯模块134与外部进行数据传输。
转动组件13在相对转轴12转动的时候进行自发电，为无线通讯模块134供电，使计步、计数信号能向外发送，省去了专门为计步/计数装置1充电或为其提供供电电源的麻烦。在使用过程中，也不用担心因为其没电而无法使用的问题，使用者在使用过程中也更加的方便，也省去了在换装电池时重新拆装计步/计数装置1导致密封性能降低的问题。若专门设置充电接口，也会存在灰尘、水等进入自发电无线计步/计数装置1内部导致器件老化失效的问题。
进一步地，为了产生计步、计数信号，计步/计数装置1还包括相对所述壳体11定位设置的第一感应元件111。转动组件13还包括与无线通讯模块134电性连接的第二感应元件135，第二感应元件135的位置与第一感应元件111的位置对应，以在转动组件13转到第一感应元件111所在位置时，产生计步/计数信号传递到无线通讯模块134。
第二感应元件135随转动组件13转动一周产生一个信号，可以进行计数、计步，结合对应的计算，还可得出距离、时间等信息。
如图1所示，在一些实施例中，第一感应元件111为设在壳体11上的磁铁，第二感应元件135为干簧管或霍尔元件。干簧管或霍尔元件转动到与磁铁相对的位置时，产生一个计步、计数信号，传递给无线通讯模块134，无线通讯模块134再将信号向外发送到手机、手环、电脑等其他电子设备处理。
为了让自发电无线计步/计数装置1具有独立的空间，不会受外界的干扰，壳体11内形成有与外部隔离的内腔112。优选地，内腔112与外部隔离密封，可以防止外界的灰尘、水等进入。由于不用拆装更换电源，计步/计数装置1的密封性会一直处于很好的状态。
转轴12固定设置在内腔112内，转动组件13设置在内腔112内，并在内腔112绕转轴12转动。结合图2所示，第一感应元件111为套设在转轴12上的码盘，第二感应元件135为与码盘相对设置的光电对管。
在光电对管绕转轴12转动时，转到与码盘相对的位置产生一个计步、计数信号，传递给无线通讯模块134，无线通讯模块134再将信号向外发送到手机、手环、电脑等其他电子设备处理。由于内腔112是一个密封环境，可以避免码盘、光电对管受到外部灰尘、水的干扰。
通常，无线通讯模块134包括蓝牙模块、ZigBee模块(ZigBee：基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，是一种短距离、低功耗的无线通信技术)、Wifi模块中的一个或多个，能让信号通过无线方式向外发送即可。采用无线传输方式，可以避免向外引线，简化了计步/计数装置1的安装。
在其他实施例中，运动设备的滚轮也可为跑步机、动力单车等设备上的滚轮，滚轮在使用者运动时转动，自发电无线计步/计数装置1也可应用到工业、汽车领域，安装到转动的物体或轮子上，不用专门设置电源，依靠运行时的转动动作即可持久的进行计数、计步。
在一些实施例中，自发电无线计步/计数装置1的转轴12可以与车轮等滚轮的转动轴同轴设置，且壳体11相对滚轮周向定位，让壳体11随滚轮同步转动。当滚轮为车轮时，其转动轴线水平设置。当滚轮作为其他传动轮时，其转动轴线也可与水平面呈锐角夹角设置。
转动组件13向转轴12下侧伸出，在转动时在壳体11、转轴12随滚轮转动的时候，转动组件13在重力作用下可始终保持向下，与壳体11之间产生相对转动，除了进行发电，还同时产生计步、计数信号。
在其他实施例中，自发电无线计步/计数装置1也可偏离滚轮的转动轴设置，将壳体11固定在车轮等滚轮上，转轴12的轴线与滚轮的转动轴的轴线方向平行，转动组件13向转轴12下侧伸出，以在自发电无线计步/计数装置1绕转动轴转动时，转动组件13在重力作用下可始终保持向下并相对转轴12转动，进行发电，还同时产生计步、计数信号。
当然，转轴12的轴线与滚轮的转动轴的轴线方向也可呈锐角夹角，能保证计步/计数装置1在随滚轮转动时，转动组件13也能相对转轴12转动即可。
优选地，转动组件13垂直向下伸出。当滚轮为车轮时，自发电无线计步/计数装置1可设置在滚轮的辐条上，偏离转动轴设置。
进一步地，在一些实施例中，传动机构131包括齿轮组，发电单元132为直流电机。齿轮组分别与转轴12和直流电机的转子轴对应啮合，以带动转子轴转动发电。
进一步地，转动组件13的重心到转轴12轴心的距离对应的力矩大于直流电机发电所需的转矩。优选地，转轴12向转子轴的传动比大于1，使得转子轴的转速大于转轴12的转速，满足直流电机发电所需的转速要求。当转轴12的转速较高时，转轴12向转子轴的传动比也可小于1，让产生的电量符合实际需求即可。当然，转轴12向转子轴的传动比也可等于1。齿轮组的传动比根据实际应用场合的各种因素来确定,这些因素包括但不限于物体转速和计步/计数装置1所需功率。
在其他实施例中，传动机构131也可为弹力片等结构，在转轴12转动过程中，让弹力片的弹性变形产生的能量传递到发电单元132，带动发电单元132发电，发电单元132也可为用于靠弹力片的弹性变形产生的压力生成电能。
优选地，电源管理模块133包括对接收的电能进行电压电流调节和存储的控制单元，调节电压并使电压保持稳定以满足其它组件的需要，同时对多余的电能进行存储，让装置保持稳定而充足的电能。
可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种自发电无线计步/计数装置（1），其特征在于，包括壳体（11）、转轴（12）、以及转动组件（13）；
所述转轴（12）固定设置在所述壳体（11）上；
所述转动组件（13）可绕所述转轴（12）转动地设置在所述转轴（12）上，所述转动组件（13）的重心偏离所述转轴（12）；
所述转动组件（13）包括传动机构（131）、发电单元（132）、电源管理模块（133）、以及无线通讯模块（134）；
所述传动机构（131）分别与所述转轴（12）和所述发电单元（132）对应配合，以在所述转动组件（13）转动时让所述发电单元（132）运转产生电能；
所述电源管理模块（133）分别与所述发电单元（132）和所述无线通讯模块（134）电性连接，以接收产生的电能，并向所述无线通讯模块（134）供电，让所述无线通讯模块（134）与外部进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的自发电无线计步/计数装置（1），其特征在于，所述传动机构（131）包括齿轮组，所述发电单元（132）为直流电机，所述齿轮组分别与所述转轴（12）和所述发电机的转子轴对应啮合，以带动所述转子轴转动发电。
3.根据权利要求2所述的自发电无线计步/计数装置（1），其特征在于，所述转轴（12）向所述转子轴的传动比大于1；或，所述转轴（12）向所述转子轴的传动比小于1。
4.根据权利要求2所述的自发电无线计步/计数装置（1），其特征在于，所述转动组件（13）的重心到所述转轴（12）轴心的距离对应的力矩大于所述直流电机发电所需的转矩。
5.根据权利要求1所述的自发电无线计步/计数装置（1），其特征在于，所述电源管理模块（133）包括对接收的电能进行电压电流调节和存储的控制单元。
6.根据权利要求1所述的自发电无线计步/计数装置（1），其特征在于，所述无线通讯模块（134）包括蓝牙模块、ZigBee模块、Wifi模块中的一个或多个。
7.根据权利要求1至6任一项所述的自发电无线计步/计数装置（1），其特征在于，所述计步/计数装置（1）还包括相对所述壳体（11）定位设置的第一感应元件（111），所述转动组件（13）还包括与所述无线通讯模块（134）电性连接的第二感应元件（135），所述第二感应元件（135）的位置与所述第一感应元件（111）的位置对应，以在所述转动组件（13）转到所述第一感应元件（111）所在位置时，产生计步/计数信号传递到所述无线通讯模块（134）。
8.根据权利要求7所述的自发电无线计步/计数装置（1），其特征在于，所述第一感应元件（111）为设在所述壳体（11）上的磁铁，所述第二感应元件（135）为干簧管或霍尔元件；或，
所述壳体（11）内形成有与外部隔离密封的内腔（112），所述转轴（12）固定设置在所述内腔（112）内，所述转动组件（13）设置在所述内腔（112）内，并在所述内腔（112）绕所述转轴（12）转动，所述第一感应元件（111）为套设在所述转轴（12）上的码盘，所述第二感应元件（135）为与所述码盘相对设置的光电对管。
9.一种运动设备，其特征在于，包括转动设置的滚轮和权利要求1至8任一项所述的自发电无线计步/计数装置（1），所述滚轮的转动轴线水平或与水平面呈锐角夹角设置；
所述转轴（12）与所述滚轮的转动轴同轴设置，且所述壳体（11）相对所述滚轮周向定位，让所述壳体（11）随所述滚轮同步转动，所述转动组件（13）向所述转轴（12）下侧伸出，在所述转轴（12）随所述滚轮转动时，所述转动组件（13）保持向下并相对所述转轴（12）转动；或，
所述自发电无线计步/计数装置（1）偏离所述滚轮的转动轴设置，所述壳体（11）固定在所述滚轮上，所述转轴（12）的轴线与所述滚轮的转动轴的轴线方向平行或呈锐角夹角，所述转动组件（13）向所述转轴（12）下侧伸出，以在所述自发电无线计步/计数装置（1）绕所述转动轴转动时，所述转动组件（13）保持向下并相对所述转轴（12）转动。
10.根据权利要求9所述的运动设备，其特征在于，所述滚轮为车轮。
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