專利名稱：數顯式自行車計程計速器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自行車上使用的速度和行程的計數裝置。
自行車已十分普遍，但它卻并不十分完善，人們日常使用的自行車，一般不具備計程和計速功能，由于在使用中常遇到希望記錄或了解行駛的路程或行進的速度的情況，現在的自行車就顯得不很方便。也曾經有人設計了一種采用多點開關電路的計速裝置，該裝置只能顯示自行車的速度，而且電路比較復雜，計數不準確，現有的計程裝置又不能直接安裝在自行車上，所以自行車上至今沒有一種較理想的計程計速裝置。
本實用新型的目的在于提供一種數字顯示式自行車計程計速器，它用于日常使用的自行車上，可以記錄和顯示自行車行進的路程和瞬時速度，并克服了現有技術之不足。
本實用新型的目的是這樣實現的，它包括傳感器、里程值計數器和計速器，傳感器由固定在車軸上的反射器和光電接收器構成，反射器是一筒狀薄片，套裝在軸上，表面設有用強反光和不反光材料做成的相間格條，反射器和光電接收器將自行車輪的轉動信號，送到固定在車梁上的里程值計數器、計速器，經處后由數碼顯示器顯示出自行車的速度值和行駛的里程值。
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。
附

圖1是本實用新型的工作原理圖。
附圖2是本實用新型的電路圖。
附圖3是反射器2與車軸的聯接示意圖。
附圖4是反射器2與光電接收器4的配合關系示意圖。
附圖5是安裝光電接收器的片狀密封盒6的結構示意圖。
如圖1所示，傳感器將自行車車輪的轉動轉化為數字脈沖信號，并將該信號送至分頻器和速度值計算電路，分頻器將傳感器送來的脈沖信號經分頻處理后得到千米(或0.1千米)信號，再送到里程值計算電路累積后送顯示器顯示；傳感器產生的脈沖信號直接送到速度值計算電路，閘門信號發(fā)生器周期地產生閘門信號控制速度值計算電路的計數、鎖存和清零，通過選擇計數時間的長短，可使進入速度值計算電路的脈沖數正好等于自行車的速度值并通過轉換開關送至顯示器顯示。
如圖2所示，反射器2由薄鐵片卷制成一筒狀，套裝在自行車后輪3左側軸頭1上，外表面粘貼有相間的鋁箔條和黑色不反光塑料條，間隔與條寬均相等。參照圖4，紅外發(fā)光二極管和光電三極管之間設有一不透光擋板5，以防止紅外發(fā)光二極管直接照到光電三極管上，造成誤動作。如圖5所示，光電三極管與紅外發(fā)光二極管安裝在片狀密封盒6內，在兩個管子的中間是一擋光板5，安裝紅外發(fā)光二極管和光電三極管的片狀密封盒的下側對應于反射器1的位置處開有光信號窗口7。
參照附圖2，使用時，合上K1，總電源接通，紅外發(fā)光二極管得電發(fā)光，光線照到反射器上，如果此時光電接收器信號接收窗口7，正對著反射器2上的一條薄黑色不反光塑料條，因為薄黑色不反光塑料條不反射光線，將紅外光大部分吸收，故而光電三極管上得不到光照，光電三極管截止，其發(fā)射極輸出是高電平；當自行車行駛車輪轉動時，透明信號接收窗口7將對準反射器2上的鋁箔條，鋁箔對紅外光完全反射，使得光電三極管得到足夠光照而導通，發(fā)射極輸出低電平。象這樣車輪不停地轉動，光電傳感器也就不斷地輸出一個個的脈沖信號，完成對車輪轉動的檢測。
反射器2中薄黑色不反光塑料條的數量對本實用新型的計程準確度影響很大，應根據自行車車輪圓周長X的大小選擇。實際應用均在18條以下。
參照圖2，里程值計算電路的工作過程是這樣的脈沖信號送至分頻器IC2，IC2的作用是將光電傳感器送來的數字脈沖信號經過分頻處理，成為“千米(或0.1千米)信號”(即自行車每行駛1千米或0.1千米輸出一個脈沖)送至里程值計算電路IC3，這樣，自行車每前進1千米或0.1千米，里程值計算電路IC3中就會累加1個數值，就可以完成對里程值的記錄。實際實施中，為簡化設計及降低成本，IC2選用14級二進制計數器，從Q13輸出端引出“千米”信號。即傳感器送來8192個脈沖后，Q13端才輸出一個脈沖，也就是進行了8192次(213)分頻。分頻數是固定的，即電路不改動，為了應用于各種車輪直徑的自行車，又使誤差在允許范圍內，應改動反射器2中薄黑色不反光塑料條的數量。計算公式為
8192X／Y≈1000……A分頻數為100Y／X……B式中，X為自行車車輪圓周長，單位是米，Y為不反光黑色塑料條的數量，只取正整數，在X固定的前提下，改變Y的值，使A式的結果最接近1000，所得結果與1000的差值即是該種自行車的千米計程誤差。此為計算值，實際應用要考慮車胎的載重對車輪圓周長的影響，載重不同，車輪直徑不同，圓周長亦就不同，不過此種影響很小，再有還應考慮車胎氣壓不足時圓周長的變化。
實際使用中，以1千米為單位進行計程較不便，利用IC2的兩個輸出端Q12、Q13串接一三色發(fā)光二極管，因Q12、Q13電平高低相錯，將1千米分為四等分，利用各種不同顏色發(fā)光二極管點亮可使分辨力達到250米水平，能夠滿足一般需要。
本實用新型的設計中，計程和計速電路是獨立工作的，彼此互不影響，與顯示器的聯接由轉換開關K2完成。
參照圖2可以進步說明本實用新型的計速過程。
如圖2中，A點脈沖直接送到速度值計算電路，速度值計算電路IC4內部有鎖存器和內部計數器，它們都可儲存數據且互不影響，通過控制端可使內部計數器清零，可使鎖存器記錄內部計數器的數值，也可使鎖存器鎖存，閘門信號發(fā)生器IC1產生一個鎖存信號，將內部計數器中數值鎖存在鎖存器中，這個信號再經過C3、R6組成的微分電路產生尖頂波使內部計數器清零，尖頂波持續(xù)幾十微秒，此時鎖存器中鎖存的數值不變，然后內部計數器計數，這個計數時間即是鎖存信號的維持時間，應使此段時間內進入計數器的數值與自行車速度值相等(調整R)。計數信號消失后(即鎖存信號消失后)，閘門信號發(fā)生器IC1產生一個幾百微秒的讀數信號(此時鎖存器不再鎖存)，將內部計數器中的數值送至鎖存器中，此讀數信號消失后鎖存信號又產生，將鎖存器鎖存，這時從鎖存器中讀出的數值即車速值。當鎖存信號剛一產生，RC微分電路即產生一幾十微秒的清零脈沖，使內部計數器清零，然后開始又一個計數過程，如此周期進行，即將自行車車速適時顯示出來。
顯示器由顯示驅動器和數碼管組成，由轉換開關K2選擇里程或速度，將里程值計數器IC3或速度值計數器IC4中的數據顯示到數碼管上。
本實用新型與現有技術相比優(yōu)點是數據處理全部數字化，集成化，速度值和里程值采用數字顯示，讀數準確、方便、計速、計程準確。
本實用新型可以安裝在各種型號的自行車上，還可以供自行車運動員訓練使用。
下面給出了本實用新型一實施例的具體參數值自行車后輪周長X為2.20米，反射器Y值為16，R1－510Ω，R2－50K，R3－10K，R4－6M，R5－1.5K，R＊－1M微調整電阻，R6－30K，R7－30K，R8～R14－600Ω，R15～R17－1K，R18－510Ω，C1－0.1μF獨石電容，C2－0.01μF，C3－2200P，C4～C5－1000P，E為6V(5號電池4節(jié))，D－1N4148。
IC1－NE555，IC2－CD4040，IC3－CD4001，IC4－CD4553，IC5－CD4553，IC6－CD4511。X為三位8字共陰半導體數碼顯示器，D2為第二位8字與第三位8字間的小數點。
IC3控制IC2的復位端，當達到預定分頻值時即向IC2輸出復位脈沖使之復位，然后重新計數，IC3由CD4001的兩個或非門組成RS觸發(fā)器，一輸入端接收光電傳感器傳來的信號，另一輸入端接收二極管D組成的選擇器，在本例分頻值由公式B算出得727，將其化為二進制數，將IN4148如電路裝好，這樣就得到了精確的百米信號，百米信號經IC3傳輸給里程值計數器IC4，完成對里程的記錄。
本實用新型可裝置于自行車車把上，也可裝置于橫梁上。
權利要求1.一種自行車計程計速器，組成中包括傳感器、里程值計數器和計速器，其特征在于傳感器由固定在車軸上的反射器和光電接收器構成，反射器是一筒狀薄片，表面設有用強反光和不反光材料做成的相間格條，反射器和光電接收器將自行車輪的轉動信號，送至固定在車梁上的里程值計數器、計速器，經處理后由顯示器顯示出自行車的速度值和行駛的里程值。
2.按權利要求1所述的自行車計程計速器，其特征在于所說的光電接收器，由一只紅外發(fā)光二極管和一只光電三極管構成，發(fā)光二極管和光電三極管固定在一遮光防水的片狀密封盒內，并安裝在接近車軸的車架上，在密封盒的對應于反射器的位置開有窗口，以透過光信號。
3.按權利要求1所述的自行車計程計數器，其特征在于所述的里程值計數器由分頻器IC2和里程值計算電路IC3和顯示器組成，光電三極管產生的脈沖信號經分頻器IC2處理后產生計程所需的千米(或0.1千米)里程信號，此信號送至里程計算電路IC3計算并鎖存。
4.按權利要求1所述的自行車計程計速器，其特征在于所說的計速器由多諧振蕩器IC1、速度值計算電路IC4和顯示器組成，光電三極管將脈沖信號直接送至速度值計算電路IC4處理，多諧振蕩器IC1周期地產生閘門信號來控制速度值計算電路IC4的計數、鎖存和清零，通過選擇計數時間的長短，使進入速度值計算電路的脈沖數正好等于自行車的速度值。
專利摘要本實用新型公開了一種數顯示自行車計程計速器，它包括傳感器、計程器、計速器和顯示器。傳感器由安裝在車軸上的反射器和與之配合的光電接收器構成。反射器為筒狀薄片，表面設有用強反光和不反光材料做成的相間格條，傳感器將自行車的轉動信號送至安裝在車梁上的里程計數器和計速器。經處理后由顯示器顯示出自行車的行程值和即時速度，它可安裝于各種型號的自行車上使用，也可供運動員訓練用，計數準確、直觀、方便。
文檔編號G01C22/00GK2115519SQ9220606
公開日1992年9月9日 申請日期1992年4月8日 優(yōu)先權日1992年4月8日
發(fā)明者張宏 申請人:張宏