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CN106956553B - 用于自行车的动态气压感测系统 - Google Patents

用于自行车的动态气压感测系统 Download PDF

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CN106956553B
CN106956553B CN201610425103.1A CN201610425103A CN106956553B CN 106956553 B CN106956553 B CN 106956553B CN 201610425103 A CN201610425103 A CN 201610425103A CN 106956553 B CN106956553 B CN 106956553B
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tire
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Abstract

一种用于自行车的动态气压感测系统，包含一动态气压感测装置及一使用者可接收的载具，其中该动态气压感测装置包含至少一气压感测模组、一处理模组及一传输模组，该气压感测模组能够将轮胎气压变化数据传送至该处理模组，而该处理模组能够自行运算数据或是透过该传输模组将数据传送至该使用者可接收的载具上进行运算，以运算分析出骑乘过程中的踩踏频率及踩踏力量，并显示及提供即时运动资讯于该使用者可接收的载具上，由此，本发明不仅能够应用于任何形式的自行车车轮内或车轮上，并以高撷取频率的方式即时分析骑乘过程中的踩踏效率，且更能够将运算结果显示于一使用者可接收的载具上，以进行即时运动资讯的提供与显示，还能降低消费花费压力，有效降低自行车重量，且不破坏原本车架外观设计。

Description

用于自行车的动态气压感测系统
技术领域
本发明是有关一种用于自行车的动态气压感测系统，特别是包含一种能够应用于任何形式的自行车车轮内或车轮上、且能够进行分析出骑乘过程中的即时运动资讯、并可显示于一使用者可接收的载具上的动态压力感测系统。
背景技术
市面上用来测量踩踏力量、踩踏效率的感测器，大多放置于自行车车架中的主要结构上，例如踏板、五通、大盘、花鼓或曲柄上，透过应变规或压电材料的感测器直接测量踩踏力量或是间接由扭力感测器推算得知踩踏力量，因为目前的感测器制程上不是很方便，故在安装程序上也较为困难，且不同车型大多不能通用，而感测器电压输出值的范围不易控制。
但从机械运作的观点而言，曲柄如果能够360度都均匀施力是最理想的，也是最有效率的。但别忘记，我们是人类，不是机器，我们腿部的肌肉对于往前踏、往下踩的动作非常熟悉，效率也很高。但是如果要往后拉、往上，这动作可能会觉得不习惯，容易疲劳。能进行有效的训练后，在不同相位使用不同力量的踩踏力量，能促成最有效率的踩踏动作。
举个例来说，一般而言曲柄在90度时，也就是3点钟方向，有助曲柄转动的切向力方向会垂直于地面，此时出力踩踏会获得最佳的效益。相对的，在270度，9点钟方向，不仅难以施力，腿的重量在此时的负向影响也是最大。因此在追求踩踏效率时，应该要注意踩踏最大施力点是否在3点钟方向附近；而当踩踏动作来到9点钟方向时，能不能顺畅快速地让腿部通过。这两个因素将会大大地影响踩踏效率。
由此可知，若是以踩踏力量、踩踏效率的感测器直接进行感测踩踏力量及踩踏效率，则会因为人为踩踏的因素影响感测的结果，再加上安装程序困难、不能通用、感测器电压输出值的范围不易控制等等缺点，故现今以踩踏力量、踩踏效率的感测器直接进行感测踩踏力量及踩踏效率的技术仍有很大的改善空间。
因此，若能够藉由一安装于车胎内或车胎上的动态气压感测装置，该动态气压感测装置系具有气压感测模组，其中该气压感测模组更可以取代踏频计、功率计等多项感测器的功能，因此除了能降低消费地的花费压力外，更能有效降低自行车重量，且不破坏原本车架外观设计。因此，本发明应为一最佳解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于自行车的动态气压感测系统，其结构简单，操作方便，能够应用于任何形式的自行车车轮内或车轮上，并以高撷取频率的方式即时分析骑乘过程中的踩踏效率，且更能够将运算结果显示于一使用者可接收的载具上，以进行即时运动资讯的提供与显示，还能够量测双脚踏力，且具有量测力量范围大、容易组装、各厂牌车款均通用、感测器轻量化等优点。
为实现上述目的，本发明公开了一种用于自行车的动态气压感测系统，其特征在于包含：
一动态气压感测装置，能够设置于一自行车的轮胎内或轮胎上，而该动态气压感测装置包含：
至少一气压感测模组，用以侦测该自行车的轮胎气压变化数据，而该轮胎气压变化数据系至少包含于一段持续时间下的气体压力波形；
一处理模组，与该气压感测模组电性连接，用以控制该气压感测模组进行运作，而该气压感测模组能够将轮胎气压变化数据传送至该处理模组，而该处理模组能够藉由该轮胎气压变化数据，至少运算出该自行车运作过程中的踩踏频率及踩踏力量，其中该踩踏频率及踩踏力量藉由该气体压力波形中的气压峰值进行判断分析取得；
一传输模组，与该处理模组电性连接，用以将该处理模组所运算后的结果传输出去；以及
一使用者可接收的载具，能够接收该传输模组所传输的运算后的结果，并显示以提供即时运动资讯。
其中，该处理模组更包含有一踩踏频率分析单元，该踩踏频率分析单元能够撷取某一段时间内的气体压力波形中的至少两个气压峰值间的时间，来进行计算该自行车的踩踏频率。
其中，该处理模组更包含有一踩踏力量分析单元，该踩踏力量分析单元能够撷取某一段时间内的气体压力波形中的气压峰值大小，来进行计算骑乘该自行车的骑乘者的踩踏力量值。
其中，该使用者可接收的载具为一手持智慧型装置，而该手持智慧型装置能够安装有一应用程式，该应用程式能够进行接收该传输模组所传输的运算后的结果，并进行显示于该应用程式上，以由该应用程式提供即时运动资讯。
还公开了一种用于自行车的动态气压感测系统，其特征在于包含：
一动态气压感测装置，系能够设置于一自行车的轮胎内或轮胎上，而该动态气压感测装置系包含：
至少一气压感测模组，系用以侦测该自行车的轮胎气压变化数据，而该轮胎气压变化数据至少包含于一段持续时间下的气体压力波形；
一处理模组，与该气压感测模组电性连接，用以控制该气压感测模组进行运作，而该气压感测模组能够分别将轮胎气压变化数据传送至该处理模组；
一传输模组，系与该处理模组电性连接，用以将该处理模组所接收的轮胎气压变化数据传输出去；以及
一使用者可接收的载具，系用以显示提供即时运动资讯，该使用者可接收的载具能够接收该传输模组所传输的轮胎气压变化数据，并藉由该轮胎气压变化数据，至少运算出该自行车运作过程中的踩踏频率及踩踏力量，其中该踩踏频率及踩踏力量系藉由该气体压力波形中的气压峰值进行判断分析取得。
其中，该使用者可接收的载具为一手持智慧型装置，而该手持智慧型装置能够安装有一应用程式，该应用程式能够进行接收该传输模组所传输的轮胎气压变化数据，并藉由该轮胎气压变化数据进行运算与显示提供至少包含该踩踏频率及踩踏力量的即时运动资讯。
其中，该应用程式内系更包含有一踩踏频率分析单元，该踩踏频率分析单元能够撷取某一段时间内的气体压力波形中的至少两个气压峰值间的时间，来进行计算该自行车的踩踏频率。
其中，该应用程式内系更包含有一踩踏力量分析单元，该踩踏力量分析单元能够撷取某一段时间内的气体压力波形中的气压峰值大小，来进行计算骑乘该自行车的骑乘者的踩踏力量值。
由此，本发明相比现有技术具有如下就似乎效果：
(1)透过多项参数可以整合而得自行车车速，且动态压力感测器更可以取代踏频计、功率计等多项感测器的功能，因此除了能降低消费地的花费压力外，更能有效降低自行车重量，且不破坏原本车架外观设计。
(2)能够应用于任何形式的自行车车轮内或车轮上，并以高撷取频率的方式进行撷取数据后、再根据波型变化量及高度变化量来即时分析计算骑乘过程中的踩踏效率，且更能够将运算结果显示于一使用者可接收的载具上，以进行即时运动资讯的提供与显示。
(3)能够量测双脚踏力，且具有量测力量范围大、容易组装、各厂牌车款均通用、感测器轻量化、无需校正开机电压值等优点。
附图说明
图1：本发明用于自行车的动态气压感测系统的整体架构示意图。
图2：本发明用于自行车的动态气压感测系统的动态气压感测装置的内部架构示意图。
图3：本发明用于自行车的动态气压感测系统的动态气压感测装置的处理模组的内部架构示意图。
图4：本发明用于自行车的动态气压感测系统的动态气压感测装置的另一实施的使用者可接收的载具的内部架构示意图。
图5：本发明用于自行车的动态气压感测系统的动态气压感测装置的实施应用示意图。
图6A：本发明用于自行车的动态气压感测系统的动态气压感测装置的气体压力波形示意图。
图6B：本发明用于自行车的动态气压感测系统的动态气压感测装置的气体压力分析示意图。
具体实施方式
有关于本发明其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中，将可清楚呈现。
请参阅图1～图3，为本发明用于自行车的动态气压感测系统的整体架构示意图、动态气压感测装置的内部架构示意图及处理模组的内部架构示意图，由图中可知，该用于自行车的动态气压感测系统系包含一动态气压感测装置1及一使用者可接收的载具2，其中该动态气压感测装置1包含至少一气压感测模组11、一处理模组12及一传输模组13，其中该气压感测模组11用以侦测该自行车的轮胎气压变化数据，而该轮胎气压变化数据系至少包含于一段持续时间下的气体压力波形。
而该处理模组12与该气压感测模组11电性连接，用以控制该气压感测模组11进行运作，而该气压感测模组11能够将轮胎气压变化数据传送至该处理模组12，而该处理模组12内更包含有一踩踏频率分析单元121及一踩踏力量分析单元122，因此该处理模组12能够藉由该轮胎气压变化数据，进行运算出该自行车运作过程中的踩踏频率及踩踏力量。
其中该踩踏频率分析单元121能够撷取某一段时间内的气体压力波形中的至少两个气压峰值间的时间，来进行计算该自行车的踩踏频率；而该踩踏力量分析单元122则是撷取某一段时间内的气体压力波形中的气压峰值大小，来进行计算骑乘该自行车的骑乘者的踩踏力量值。
而当踩踏频率及踩踏力量运算出来之后，该处理模组12更能够将所运算后的结果、透过该传输模组13传输至一使用者可接收的载具2上，以由该使用者可接收的载具2能够显示以提供即时运动资讯。
而该使用者可接收的载具2能够为一手持智慧型装置，且该手持智慧型装置能够安装有一应用程式21，该应用程式21则能够显示以提供即时运动资讯，然而如图4所示，该应用程式21亦能够设置有一踩踏频率分析单元211及一踩踏力量分析单元212，而该踩踏频率分析单元211及踩踏力量分析单元212的运作模式如上所述，故不再重复赘述。
其中，若是该处理模组12及该应用程式21皆具有运算踩踏频率及踩踏力量的能力，该处理模组12能够选择自行运算踩踏频率及踩踏力量，或是将轮胎气压变化数据传送至该应用程式21，以由该应用程式21进行运算；
其中，若是仅有该处理模组12具有运算踩踏频率及踩踏力量的能力，则由该处理模组12运算出踩踏频率及踩踏力量后，再将其运算结果传送给该应用程式21。
其中，若是仅有该应用程式21具有运算踩踏频率及踩踏力量的能力，则由该处理模组12将轮胎气压变化数据传送至该应用程式21，以由该应用程式21进行运算。
而如图5所示，该动态气压感测装置1设置于一自行车3的轮胎31内部或外表面上，并透过该动态气压感测装置1感测得到轮胎气压变化数据，其中该轮胎气压变化数据系至少包含于一段持续时间下的气体压力波形，而该气体压力波形则如图6A所示(由于当轮胎31触地时、会挤压该轮胎31以造成压力上升，但轮胎31不可能一直保持挤压状态，而是处理挤压与释放的压力状态，故当稍微释放该轮胎31则会造成压力下降，故会有气体压力波形的产生)；
由图6A中可知，系具有多个气压峰值，而如图6B中则是将气体压力波形放大后以标示出气压峰值的位置，其中一个气压峰值是代表踩踏一下，而两个气压峰值之间的时间则是Pt，而踩踏频率为CAD，其计算方程式：CAD＝30×(1÷Pt)，其中踩踏频率运算出来的数值的单位为RPM(其中30代表单位转换的系数，系代表从每秒几次转换成每分钟几圈的转换系数)；
另外，由于每一个(最大)气压峰值会对应不同的气体压力(pa)，因此能够某一段时间内的气体压力波形中的所有气压峰值所对应的气体压力(pa)，以做为骑乘该自行车的骑乘者的踩踏力量值运算的基础，而实际踩踏力量方程式为F＝k×ΔP+R，其中F为踩踏力量、k为校正值常数(单位为牛顿/帕)、ΔP为气压变化值(最大气压值-平均气压值)、R为校正值常数，该最大气压值是一段时间内每一个气压峰值大小，而平均气压值为一段时间内所有气压峰值的平均，因此透过上述公式则能够将实际踩踏力量运算出来。
本发明所提供的用于自行车的动态气压感测系统，与其他习用技术相互比较时，其优点如下：
(1)本发明能够藉由一安装于车胎内或车胎上的动态气压感测装置，该动态气压感测装置系具有气压感测模组，而该气压感测模组透过多项参数可以整合而得自行车车速，且动态压力感测器更可以取代踏频计、功率计等多项感测器的功能，因此除了能降低消费地的花费压力外，更能有效降低自行车重量，且不破坏原本车架外观设计。
(2)本发明能够应用于任何形式的自行车车轮内或车轮上，并以高撷取频率的方式进行撷取数据后、再根据波型变化量及高度变化量来即时分析计算骑乘过程中的踩踏效率，且更能够将运算结果显示于一使用者可接收的载具上，以进行即时运动资讯的提供与显示。
(3)本发明能够量测双脚踏力，且具有量测力量范围大、容易组装、各厂牌车款均通用、感测器轻量化、无需校正开机电压值等优点。
本发明已透过上述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此一技术领域具有通常知识者，在了解本发明前述的技术特征及实施例，并在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求所界定者为准。

Claims (8)

1.一种用于自行车的动态气压感测系统，其特征在于包含：
一动态气压感测装置，能够设置于一自行车的轮胎内或轮胎上，而该动态气压感测装置包含：
至少一气压感测模组，用以侦测该自行车的轮胎气压变化数据，而该轮胎气压变化数据系至少包含于一段持续时间下的气体压力波形；
一处理模组，与该气压感测模组电性连接，用以控制该气压感测模组进行运作，而该气压感测模组能够将轮胎气压变化数据传送至该处理模组，而该处理模组能够藉由该轮胎气压变化数据，至少运算出该自行车运作过程中的踩踏频率及踩踏力量，其中该踩踏频率及踩踏力量藉由该气体压力波形中的气压峰值进行判断分析取得；
一传输模组，与该处理模组电性连接，用以将该处理模组所运算后的结果传输出去；以及
一使用者可接收的载具，能够接收该传输模组所传输的运算后的结果，并显示以提供即时运动资讯。
2.如权利要求1所述的用于自行车的动态气压感测系统，其特征在于，该处理模组更包含有一踩踏频率分析单元，该踩踏频率分析单元能够撷取某一段时间内的气体压力波形中的至少两个气压峰值间的时间，来进行计算该自行车的踩踏频率。
3.如权利要求1所述的用于自行车的动态气压感测系统，其特征在于，该处理模组更包含有一踩踏力量分析单元，该踩踏力量分析单元能够撷取某一段时间内的气体压力波形中的气压峰值大小，来进行计算骑乘该自行车的骑乘者的踩踏力量值。
4.如权利要求1所述的用于自行车的动态气压感测系统，其特征在于，该使用者可接收的载具为一手持智慧型装置，而该手持智慧型装置能够安装有一应用程式，该应用程式能够进行接收该传输模组所传输的运算后的结果，并进行显示于该应用程式上，以由该应用程式提供即时运动资讯。
5.一种用于自行车的动态气压感测系统，其特征在于包含：
一动态气压感测装置，系能够设置于一自行车的轮胎内或轮胎上，而该动态气压感测装置系包含：
至少一气压感测模组，系用以侦测该自行车的轮胎气压变化数据，而该轮胎气压变化数据至少包含于一段持续时间下的气体压力波形；
一处理模组，与该气压感测模组电性连接，用以控制该气压感测模组进行运作，而该气压感测模组能够分别将轮胎气压变化数据传送至该处理模组；
一传输模组，系与该处理模组电性连接，用以将该处理模组所接收的轮胎气压变化数据传输出去；以及
一使用者可接收的载具，系用以显示提供即时运动资讯，该使用者可接收的载具能够接收该传输模组所传输的轮胎气压变化数据，并藉由该轮胎气压变化数据，至少运算出该自行车运作过程中的踩踏频率及踩踏力量，其中该踩踏频率及踩踏力量系藉由该气体压力波形中的气压峰值进行判断分析取得。
6.如权利要求5所述的用于自行车的动态气压感测系统，其特征在于，该使用者可接收的载具为一手持智慧型装置，而该手持智慧型装置能够安装有一应用程式，该应用程式能够进行接收该传输模组所传输的轮胎气压变化数据，并藉由该轮胎气压变化数据进行运算与显示提供至少包含该踩踏频率及踩踏力量的即时运动资讯。
7.如权利要求6所述的用于自行车的动态气压感测系统，其特征在于，该应用程式内系更包含有一踩踏频率分析单元，该踩踏频率分析单元能够撷取某一段时间内的气体压力波形中的至少两个气压峰值间的时间，来进行计算该自行车的踩踏频率。
8.如权利要求6所述的用于自行车的动态气压感测系统，其特征在于，该应用程式内系更包含有一踩踏力量分析单元，该踩踏力量分析单元能够撷取某一段时间内的气体压力波形中的气压峰值大小，来进行计算骑乘该自行车的骑乘者的踩踏力量值。
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