健身游戏自行车系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种健身游戏自行车系统，包括一辆简易自行车，所述自行车包括方向把、脚蹬支架、车体底梁，所述方向把两端部为手柄，还包括主控盒，所述的主控盒通过夹紧装置固定在所述的方向把上，所述的主控盒内设置有一主控板和分别与所述主控板连接的电子罗盘传感器、陀螺仪、游戏控制器，在手柄上固设有加速器和刹车模块，所述的脚蹬支架上设置有至少一个磁钢，在车体底梁上设置有霍尔传感器，所述主控板还通过有线或者无线连接有一LCD显示屏，游戏控制器与计算机连接，主控板还连接有显示装置，健身游戏自行车系统，结构简单易组合、拆卸，与普通家用自行车组合使用，成本低。
【专利说明】健身游戏自行车系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于自行车【技术领域】，具体地说，是涉及一种健身游戏自行车系统。
【背景技术】
[0002]电动跑步机是目前健身器材中的主流产品，它是通过电机带动跑步带使人以不同的速度被动地跑或走，在人体用力方面，比在地面上跑、走省去了一个蹬伸动作，可使人比在地面运动消耗更多能量，但由于其功能比较单一，缺乏娱乐性和交互性，长时间锻炼会使人感到枯燥乏味，传统电动跑步机这种单调重复运动已难以满足人们对健身品质的要求。
[0003]目前也出现了具有游戏控制及健身锻炼功能的健身装置，公布号为CN103203099发明专利，提供了一种健身自行车的游戏装置和健身自行车系统，其将游戏控制装置与健身自行车的信息处理模块连接，增强了健身车的娱乐性，其不足之处在于改进的前提仍然是基于专门的健身自行车，成本较高，不利于健身自行车的普遍推广使用，而且硬件模块与健身自行车集成于一体，不便安装和拆卸，给使用造成不便。
[0004]基于此，如何发明一种的经济型健身游戏自行车系统，使用一台普通家用自行车即可实现，降低成本的同时增强了自行车运动的娱乐性，是本发明主要解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本实用新型为了解决现有普通自行车缺乏娱乐性以及娱乐健身自行车制作成本高、拆卸不方便的问题，提供了一种健身游戏自行车系统，结构简单易组合、拆卸，与普通家用自行车组合使用，成本低。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0007]一种健身游戏自行车系统，包括一辆简易自行车，所述自行车包括方向把、脚蹬支架、车体底梁，所述方向把两端部为手柄，还包括主控盒，所述的主控盒通过夹紧装置固定在所述的方向把上，所述的主控盒内设置有一主控板和分别与所述主控板连接的电子罗盘传感器、陀螺仪、游戏控制器，在手柄上固设有加速器和刹车模块，所述的脚蹬支架上设置有至少一个磁钢，在车体底梁上设置有霍尔传感器，所述的加速器、刹车模块、霍尔传感器分别与主控板连接，所述主控板还通过有线或者无线连接有一 IXD显示屏，所述的游戏控制器与计算机连接，所述的主控板还连接有显示装置，所述的夹紧装置包括通过螺栓紧固的底部夹紧片和顶部夹紧片，所述的底部夹紧片和顶部夹紧片固定后形成一用于套到所述方向把上的套筒，所述的顶部夹紧片上形成有主控盒支架，所述的主控盒支架包括底板和与底板一体成型的两侧边。
[0008]进一步的，还包括无线发射模块和无线接收模块，所述无线发射模块与主控板连接，所述无线接收模块通过一单片机连接IXD显示屏。
[0009]进一步的，所述的主控板有线连接IXD显示屏，所述IXD显示屏固设于所述主控盒的外表面上。
[0010]进一步的，还包括心率耳夹，所述心率耳夹上固定有与主控板连接的心率传感器。[0011]进一步的，还包括脉搏检测装置，所述脉搏检测装置上设置有与主控板连接的脉搏传感器。
[0012]进一步的，所述的脉搏传感器包括依次连接的信号拾取电路、低通滤波放大电路、以及波形整形电路，所述的信号拾取电路包括发光二极管、光敏二极管，所述发光二极管的负极一方面连接第一运算放大器的输出端，另外一方面连接光敏二极管的负极，所述光敏二极管的正极通过一滤波电路连接第二运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的输出端与第二运算放大器的同相输入端连接，所述第二运算放大器的输出端连接低通滤波放大电路的输入端。
[0013]进一步的，所述的低通滤波放大电路的输入端依次连接限压电阻(R6)、电解电容(C3)后，一方面连接第一电容(C4)后接地，另外一方面通过连接第一电阻(R7)后与第三运算放大器的反相输入端连接，再一方面通过连接第二电阻(R8)后连接第三运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的反相输入端与输出端之间还连接有第二电容(R8)，第三运算放大器的输出端连接波形整形电路的输入端。
[0014]进一步的，所述的波形整形电路包括第一单稳态多谐振荡器和第二单稳态多谐振荡器，所述第一单稳态多谐振荡器的正脉冲输出端连接第一二极管(Dl)后连接NPN三极管(T3)的基极，第二单稳态多谐振荡器的正脉冲输出端连接第二二极管(D2)后连接NPN三极管(T3)的基极，所述第一单稳态多谐振荡器的第一输入端一方面连接第三电阻(R22)后连接电压源，另外一方面连接第三电容(C20)后接地，所述第二单稳态多谐振荡器的第一输入端一方面连接第四电阻(R13)后连接电压源，另外一方面连接第四电容(C7)后接地。
[0015]进一步的，所述的加速器、刹车模块通过绑扎带分别绑扎在两个手柄上。
[0016]进一步的，在自行车的后轮轴上铰接设有双支腿。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:本实用新型的健身游戏自行车系统，以普通自行车搭建健身游戏控制一体化平台并综合运用以立体电子陀螺仪和心率传感器为为核心的多种传感器技术、单片机控制技术、无线数据传输技术，具备传统电动跑步机各种健身模式且具有专用游戏控制器的各种功能，结构简单易组合、拆卸，成本低，增强了自行车运动的娱乐性。
[0018]结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型所提出的健身游戏自行车系统一种实施例结构示意图；
[0020]图2是图1中系统连接方框图；
[0021]图3是图1中夹紧装置结构示意图；
[0022]图4是实施例一中括脉搏检测装置结构示意图；
[0023]图5是图4中脉搏检测装置的电路原理图；
[0024]图6是本实施例一中的低通滤波放大电路原理图；
[0025]图7是本实施例一中的波形整形电路原理图。
【具体实施方式】[0026]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细地说明。
[0027]实施例一，参见图1所示，本实施例的健身游戏自行车系统，包括一辆简易自行车，该自行车包括方向把1、脚蹬支架2、车体底梁3，方向把I两端部为手柄4，还包括主控盒5，主控盒5通过夹紧装置6固定在方向把I上，参见图2所示，主控盒5内设置有一主控板和分别与所述主控板连接的电子罗盘传感器、陀螺仪、游戏控制器，在手柄上固设有加速器7和刹车模块8，脚蹬支架2上设置有至少一个磁钢9，在车体底梁3上设置有霍尔传感器10，加速器7、刹车模块8、霍尔传感器分别与主控板连接，主控板还通过有线或者无线连接有一 IXD显示屏，游戏控制器与计算机(图1中未示出)连接，所述的主控板还连接有显示装置(图1中未示出)，参见图3所示，夹紧装置6包括通过螺栓紧固的底部夹紧片61和顶部夹紧片62，所述的底部夹紧片61和顶部夹紧片62固定后形成一用于套到所述方向把上的套筒63，顶部夹紧片62上形成有主控盒支架，所述的主控盒支架包括底板64和与底板一体成型的两侧边65。本实施例的健身游戏自行车系统的工作原理是:本系统以主控板为核心，由陀螺仪、电子罗盘传感器、霍尔传感器的电子器件相结合，其中，由陀螺仪、电子罗盘传感器用于采集自行车车头方向的信号，采集自行车车头方向的信号，由霍尔传感器来检测自行车车轮和脚蹬动作的信号，由手柄上的刹车模块来判断是否刹车的信号，加速器7判断加速信号，各传感器将采集到的信号经过I2C总线与主控板进行通信，由主控板对信号进行分析后，相应的转换为控制游戏控制器的控制信号，游戏控制器将信号传输至计算机，进而通过显示装置显示出游戏画面，以及所采集的游戏者的参数信息。
[0028]为了方便将加速器7、刹车模块8固定在自行车上，加速器7、刹车模块8通过绑扎带分别绑扎在两个手柄4上，加速器7和刹车模块8的安装、拆卸极为方便。在自行车的后轮轴上铰接设有双支腿12，用于将自行车后车轮支撑脱离地面，无需专门设置自行车固定装置。[0029]具体在本实施例中，还包括无线发射模块和无线接收模块，无线发射模块与主控板连接，所述无线接收模块通过一单片机连接IXD显示屏，主控板通过无线发射模块将一些参数信息发送至无线接收模块，进而通过LCD显示屏显示。通过无线传输技术，可以将IXD显示屏放置在远处，减少连接线。
[0030]当然，IXD显示屏还可以通过有线与主控板连接，所述IXD显示屏固设于所述主控盒的外表面上，这样连接方便使用者查看LCD显示屏的信息，该LCD显示屏可以是触摸屏，通过其执行其他参数输入操作。
[0031]为了可以采集使用者的生理参数信息，如图1所示，还包括心率耳夹11，心率耳夹11上固定有与主控板连接的心率传感器。该心率传感器将采集使用者的心率信息，发送至主控板，进而可以通过IXD显示屏进行显示。
[0032]心率耳夹11上的对采集到的波形经过信号调理、整形处理转换成方波，主控板对其进行计数测得心率值，又根据霍尔模块所发出的脉冲个数得到运动的相关参数，LCD显示屏上显示心率、路程、速度、系统时间、运行时间等参数。当自行车左偏时，陀螺仪、加速度计、电子罗盘传感器的数据会发生改变，控制板采集到后经过算法得到左偏值，经判断后控制游戏控制界面，使赛车左转，右偏同理。当按下刹车或者加速时，单片机触发中断立即响应，控制游戏控界面，使赛车倒退或者加速，进而实现本系统的娱乐功能。
[0033]还可以包括其他生理参数采集部件，比如，参见图4所示，还包括脉搏检测装置，所述脉搏检测装置上设置有与主控板连接的脉搏传感器12，用于采集使用者的脉搏信息，参见图5所示，为本实施例中脉搏检测装置的电路原理图，脉搏传感器包括依次连接的信号拾取电路、低通滤波放大电路、以及波形整形电路，所述的信号拾取电路包括发光二极管IR333、光敏二极管PBW83，所述发光二极管IR333的负极一方面连接第一运算放大器IClA的输出端，另外一方面连接光敏二极管PBW83的负极，所述光敏二极管PBW83的正极通过一滤波电路连接第二运算放大器IClB的反相输入端，所述第一运算放大器IClA的输出端与第二运算放大器IClB的同相输入端连接，所述第二运算放大器IClB的输出端连接低通滤波放大电路的输入端。本脉搏传感器的工作原理是:光敏二极管在红外光的照射下能产生电能，单个二极管能产生0.4 V电压，0.5 mA电流。BPW83型光敏二极管和IR333型发光二极管工作波长都是940 nm，在指夹中，光敏二极管和发光二极管相对摆放以获得最佳的指向特性。当发光二极管发射的红外光直接照射到光敏二极管上时，IClB的反相输入端电位大于同相输入端电位，Vi为“O”。当手指处于测量位置时，会出现二种情况:一是无脉期。虽然手指遮挡了发光二极管发射的红外光，但是，由于光敏二极管中存在暗电流，仍有I μ A的暗电流会造成Vi电位略低于2.5 V。二是有脉期。当有跳动的脉搏时，血脉使手指透光性变差，红外接收二极管中的暗电流减小，Vi电位上升。因此，所谓脉搏信号的拾取实际上是通过光敏二极管，在有脉和无脉时暗电流的微弱变化，再经过IClB的放大而得到的，所拾取的信号为2 μ V左右的电压信号。脉搏检测装置可以做成指套形式或者耳夹形式均可。
[0034]参见图6所示，为本实施例中低通滤波放大电路原理图，该低通滤波放大电路的输入端依次连接限压电阻R6、电解电容C3后，一方面连接第一电容C4后接地，另外一方面通过连接第一电阻R7后与第三运算放大器的反相输入端连接，再一方面通过连接第二电阻R8后连接第三运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的反相输入端与输出端之间还连接有第二电容R8，第三运算放大器的输出端连接波形整形电路的输入端。
[0035]参见图7所示，为本实施例中的波形整形电路原理图，包括第一单稳态多谐振荡器IC3A和第二单稳态多谐振荡器IC3B，第一单稳态多谐振荡器IC3A的正脉冲输出端连接第一二极管Dl后连接NPN三极管Τ3的基极，第二单稳态多谐振荡器IC3B的正脉冲输出端连接第二二极管D2后连接NPN三极管Τ3的基极，所述第一单稳态多谐振荡器的第一输入端一方面连接第三电阻R22后连接电压源，另外一方面连接第三电容C20后接地，所述第二单稳态多谐振荡器的第一输入端一方面连接第四电阻R13后连接电压源，另外一方面连接第四电容C7后接地。
[0036]当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本【技术领域】的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种健身游戏自行车系统，包括一辆简易自行车，所述自行车包括方向把、脚蹬支架、车体底梁，所述方向把两端部为手柄，其特征在于:还包括主控盒，所述的主控盒通过夹紧装置固定在所述的方向把上，所述的主控盒内设置有一主控板和分别与所述主控板连接的电子罗盘传感器、陀螺仪、游戏控制器，在手柄上固设有加速器和刹车模块，所述的脚蹬支架上设置有至少一个磁钢，在车体底梁上设置有霍尔传感器，所述的加速器、刹车模块、霍尔传感器分别与主控板连接，所述主控板还通过有线或者无线连接有一 IXD显示屏，所述的游戏控制器与计算机连接，所述的主控板还连接有显示装置，所述的夹紧装置包括通过螺栓紧固的底部夹紧片和顶部夹紧片，所述的底部夹紧片和顶部夹紧片固定后形成一用于套到所述方向把上的套筒，所述的顶部夹紧片上形成有主控盒支架，所述的主控盒支架包括底板和与底板一体成型的两侧边。
2.根据权利要求1所述的健身游戏自行车系统，其特征在于:还包括无线发射模块和无线接收模块，所述无线发射模块与主控板连接，所述无线接收模块通过一单片机连接LCD显示屏。
3.根据权利要求1所述的健身游戏自行车系统，其特征在于:所述的主控板有线连接IXD显示屏，所述IXD显示屏固设于所述主控盒的外表面上。
4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的健身游戏自行车系统，其特征在于:还包括心率耳夹，所述心率耳夹上固定有与主控板连接的心率传感器。
5.根据权利要求1所述的健身游戏自行车系统，其特征在于:还包括脉搏检测装置，所述脉搏检测装置上设置有与主控板连接的脉搏传感器。
6.根据权利要求5所述的健身游戏自行车系统，其特征在于:所述的脉搏传感器包括依次连接的信号拾取电路、低通滤波放大电路、以及波形整形电路，所述的信号拾取电路包括发光二极管、光敏二极管，所述发光二极管的负极一方面连接第一运算放大器的输出端，另外一方面连接光敏二极管的负极，所述光敏二极管的正极通过一滤波电路连接第二运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的输出端与第二运算放大器的同相输入端连接，所述第二运算放大器的输出端连接低通滤波放大电路的输入端。
7.根据权利要求6所述的健身游戏自行车系统，其特征在于:所述的低通滤波放大电路的输入端依次连接限压电阻(R6)、电解电容(C3)后，一方面连接第一电容(C4)后接地，另外一方面通过连接第一电阻(R7)后与第三运算放大器的反相输入端连接，再一方面通过连接第二电阻(R8)后连接第三运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的反相输入端与输出端之间还连接有第二电容(R8)，第三运算放大器的输出端连接波形整形电路的输入端。
8.根据权利要求7所述的健身游戏自行车系统，其特征在于:所述的波形整形电路包括第一单稳态多谐振荡器和第二单稳态多谐振荡器，所述第一单稳态多谐振荡器的正脉冲输出端连接第一二极管(Dl)后连接NPN三极管(T3)的基极，第二单稳态多谐振荡器的正脉冲输出端连接第二二极管(D2)后连接NPN三极管(T3)的基极，所述第一单稳态多谐振荡器的第一输入端一方面连接第三电阻(R22)后连接电压源，另外一方面连接第三电容(C20)后接地，所述第二单稳态多谐振荡器的第一输入端一方面连接第四电阻(R13)后连接电压源，另外一方面连接第四电容(C7)后接地。
9.根据权利要求1所述的健 身游戏自行车系统，其特征在于:所述的加速器、刹车模块通过绑扎带分别绑扎在两个手柄上。
10.根据权利要 求1所述的健身游戏自行车系统，其特征在于:在自行车的后轮轴上铰接设有双支腿。
【文档编号】A63B71/06GK203598428SQ201320565359
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】金龙国, 史云成 申请人:青岛职业技术学院