专利名称：自行车充电及速度检测电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及自行车充电及速度检测电路，特别涉及接受来自自行车发电机的电力来进行充电并输出速度检测用的信号的自行车充电及速度检测电路。
背景技术：
在自行车中，为了点亮前照灯等灯而安装有发电机，发电机发出的电力被提供给灯。在最近的自行车中，作为发电机驱动的装置，除了灯，还有用于使电动变速器变速的致动器或用于调整电动悬浮系统的缓冲力的致动器、或者自行车计算机的显示器背景光灯等(以下，将这些装置称为电动单元)。如果驱动电压低于规定的电压，则这些电动单元的工作将变得不稳定。
因此，在使用电动单元的自行车中，要求提供稳定的驱动电压。
在最近的自行车中，用发电机对充电电池进行充电，用该充电电池来驱动电动单元。如前所述，为了驱动电动单元，希望有稳定的驱动电压，所以本发明人发明并已经申请了检测充电电压、以便得到稳定的充电电压的装置。它检测充电电压，按照该电压值来进行开关控制，以便得到稳定的充电电压。
然而，在自行车上有时安装有速度计，为了在速度计上进行速度显示，需要取出速度检测用的信号。因此，如(日本)特开平7-229909号公报所示，已经提出利用发电机输出来取出速度检测用的信号的技术。
但是，如前所述，如果为了控制充电电压而进行开关控制，则负载电阻或发电机内部的阻抗及电感等使电压降变动很大，使发电机的输出波形大大紊乱。如果根据这样波形大大紊乱的信号来生成速度检测用的信号，则需要低通滤波器等电路。
发明内容
本发明的课题在于，得到稳定的充电电压，并且利用发电机的输出用比较简单的电路来生成速度检测用的信号。
本发明第1方面的自行车充电及速度检测电路是接受来自自行车发电机的电力来进行充电并输出速度检测用的信号的电路，包括充电电池、第1开关部件、第2开关部件、以及检测信号生成部件。充电电池由发电机进行充电。第1开关部件被设在发电机和充电电池之间，将发电机输出中的一侧半周提供给充电电池。第2开关部件提取发电机输出中的另一侧半周。检测信号生成部件接受第2开关部件的输出，输出速度检测用的脉冲信号。
在该电路中，来自发电机的交流信号的一侧半周经第1开关部件被提供给充电电池来进行充电。而来自发电机的交流信号中的另一侧半周由第2开关部件取出并输入到检测信号生成部件，在这里生成速度检测用的脉冲信号。
这里，取出与提供给充电电池的半波不同的半周的发电机输出。该发电机输出不易受充电电压或负载影响，所以能够容易地生成速度检测用的信号。
本发明第2方面的自行车充电及速度检测电路是在本发明第1方面的电路中，在第1开关部件和充电电池之间设有第3开关部件。
在该电路中，通过导通·截止控制第3开关部件，能够控制充电电压，能保护充电电池并提供稳定的充电电压。
本发明第3方面的自行车充电及速度检测电路是在本发明第1方面或第2方面的电路中，使第1及第2开关部件是二极管元件。
在此情况下，能够廉价地构成电路。
本发明第4方面的自行车充电及速度检测电路是在本发明第1至第3方面中的任一个电路中，使充电电池是电容元件。
在此情况下，耐久性比较高，具有超过电动单元的寿命的10年左右的耐久性。
附图的简单说明
图1是采用本发明一实施例的自行车充电及速度检测电路的示意图。
图2是上述电路的具体电路图。
图3是各部的电压波形图。
实施发明的最好形式图1示意性地示出采用本发明一实施例的自行车充电及速度检测电路的示意图。
该电路具有发电机1、第1整流电路2(第1开关部件)、作为电动单元的电源的充电电池3、以及设在发电机1和充电电池3之间的开关5(第3开关部件)。该电路还具有第2整流电路(第2开关部件)、和波形整形用的施密特电路7。
发电机1例如是自行车前轮的轮毂中内置的轮毂发电机，存在内部阻抗R及内部电感L。整流电路2是用于对发电机1输出的交流电压进行整流并只将正半周提供给充电电池3的电路，是包含二极管等的电路。充电电池3是包含电容或晶体管等的装置，根据充电电压来进行开关5的导通、截止控制。第2整流电路6是用于只提取发电机输出中的负半周的电路，由二极管构成。施密特电路7接受第2整流电路6的输出，输出图1所示的脉冲信号。该脉冲信号作为速度检测用的信号，被输入到未图示的微型计算机中。
这里，简单说明图1所示的电路的各部的信号波形。
开关5按照充电电池3的充电电压来进行导通·截止控制，但是如果进行这种开关，则由于负载电阻的急剧变动，使发电机1的内部阻抗R或内部电感L的影响所造成的电压降变动很大。由此，如图1所示，发电机输出波形也大大紊乱。但是，这里充电只在正半周中进行，所以输出波形紊乱的只是正半周。如果想从该紊乱的输出波形中取出发电机的输出电压周期、即速度检测用的信号，则需要低通滤波器等电路。
因此，在本实施例中，用整流电路6取出发电机1的输出中的负半周，对该信号进行波形整形来得到速度检测用的脉冲信号。在此情况下，如图1所示，没有波形的紊乱，能够容易地生成速度检测用信号。
图2示出将图1所示的示意性的电路具体化的电路图。在该图2所示的电路中，发电机1的输出波形的正负与图1所示的电路相反。
在发电机1(GE)上，如图2所示连接有第1电容C1、第2电容C2、第1二极管D1及第2二极管D2。
在这种电路中，第1及第2电容C1、C2和第1及第2二极管D1、D2构成倍压整流电路。因此，在发电机1的输出的正半周中对第1电容C1进行充电，在接着的负半周中，用第1电容C1中所充的电压加上发电机1的发电电压所得的电压对第2电容C2进行充电。因此，在第2电容C2中能够低速地得到高的充电电压。第2电容C2用作后述的第1及第2场效应晶体管FET1、FET2的驱动电源。
在电动机1上还连接有作为第1整流电路的第3二极管D3，在该第3二极管D3的后级经第1场效应晶体管(以下，简称为晶体管)FET1连接有作为充电电池的第3电容C3。第1晶体管FET1的栅极经第1电阻R1被连接在第2电容C2上。
在这种电路中，第3二极管D3只用发电机1的输出中的负侧周期的输出经第1晶体管FET1对第3电容C进行充电。此时，为了对第3电容C3进行充电，需要使第1晶体管FET1导通，而第1晶体管FET1只有在栅极比源极高规定电位(例如2V)时才导通。这里，向第1晶体管FET1的栅极施加第2电容C2的电压，所以如前所述在低速状态下也能施加充分高的电压，第1晶体管FET1的导通状态稳定，对第3电容C3的充电动作稳定。
在发电机1上，还串联连接有第2晶体管FET2、第3晶体管FET3(相当于图1的开关5)及灯4。与第2晶体管FET2并联示出的二极管D4及与第3晶体管FET3并联示出的二极管D4分别是各晶体管FET2、FET3的寄生二极管。第2晶体管FET2的栅极经第2电阻R2被连接在第2电容C2上，第3晶体管FET3的栅极被连接在控制电路10上。在第3晶体管FET3的栅极上还并联连接有第3电阻R3。这里，控制电路10是用于控制第1、第2及第3晶体管FET1、FET2、FET3的栅极电位的电路。
在这种电路结构中，能够用控制电路10控制第1晶体管FET1的栅极电位来控制对第3电容C3的充电，进而能够按照第3电容C3的充电电压控制第3晶体管FET3的栅极电位来控制第3晶体管FET3的导通、截止。
第2晶体管FET2通过与第3晶体管FET3一起截止，能够完全熄灭灯4。
进而，对这种电路结构，作为用于只取出发电机1的输出中的正半周的第2整流电路的二极管D6被连接在发电机1上。施密特电路7的输出被连接在未图示的微型计算机上。
接着说明其动作。
这里，说明从所有电容为空的状态起的动作。
首先，在发电机1的输出中的正半周中，在①发电机→D1→C1→发电机的路径①中流过电流，对第1电容C1进行充电。由此，第1电容C1两端的电压达到(发电机输出的峰值电压-0.6)V左右。
在接着的负半周中，与上述相反，在②发电机→C1→D2→C2→D5→发电机的路径②中流过电流，对第2电容C2进行充电。这里，除了来自发电机1的电流，还有对第2电容C1所充的电流也被提供给第2电容C2。因此，在低速时也能够对第2电容C2充分进行充电。如果第2电容C2两端的电压达到{(C3两端的电压)+(FET1的栅极可导通电压)}，则第1晶体管FET1导通。第2晶体管FET2也导通。因此，在③发电机→D3→FET 1→C3→FET2→发电机的路径③中也流过电流，对第3电容C3也开始充电。
这里，能够只在发电机输出中的负半周中，用稳定的比较高的电压对第3电容C3进行充电。而且，能够用第2电容C2来稳定第1晶体管FET1的栅极上施加的电压，所以能够稳定第1晶体管FET1的导通状态。
但是，在同时进行灯的点亮和充电的状态下，第3电容C3两端的电压不足以稳定地驱动其他电动单元。因此，用控制电路10来控制第3晶体管FET3的栅极上施加的电压，使第3晶体管FET3保持截止。
在这种状态下的正半周中，如前所述，用流过①发电机→D1→C1→发电机的路径①的电流对第1电容C1进行充电，并且用流过④发电机→FET2→D4→灯→发电机的路径④的电流来点亮灯4。
在接着的负半周中，在②’发电机→C1→D2→C2→FET2→发电机的路径②’中流过电流，并且在③发电机→D3→FET1→C3→FET2→发电机的路径③中也流过电流，对第3电容及第3电容C3进行充电。
重复执行如上所述的、发电机输出的正半周中通过使电流流过路径①及④而进行的动作、和负半周中通过使电流流过路径②’及③而进行的动作。
这里，在电流流过路径①及④时，该正半周的发电机输出由二极管D6来提取，进而由施密特电路7进行波形整形。该施密特电路7输出的脉冲信号成为读取发电机输出周期用、即速度检测用的脉冲信号。
在该正半周中，负载只是灯4，变动也很少。因此，能够简单而且正确地读取发电机的输出周期。
此情况下发电机输出的波形示于图3(b)，而二极管D6的输出波形(也是灯4上施加的电压的波形)示于图3(a)。从这些图可知，在发电机输出中的正半周中点亮灯4，并且生成速度检测用的信号，在负半周中对作为充电电池的第3电容C3进行充电。在图3(b)中，正侧的峰值电压V1比负侧的峰值电压V2低，这是因为有灯负载造成的发电机内部的电压降。
在如上所述重复对第3电容C3的充电、使第3电容C3两端的电压达到能够充分驱动其他装置的电压的情况下，用控制电路10使第3晶体管FET3导通。由此，在⑤发电机→灯→FET3→FET2→发电机的路径⑤中流过电流，灯点亮。在这种状态下，灯4不是间歇的，而是在发电机输出的正侧及负侧都点亮。
通过使第2晶体管FET2与第3晶体管FET3一起截止，能够完全熄灭灯4。
在这种状态下，能够用比较简单的电路正确地生成速度检测用的信号。
发明的效果如上所述，在本发明中，能够得到稳定的充电电压，并且利用发电机的输出用比较简单的电路来生成速度检测用的信号。
权利要求
1.一种自行车充电及速度检测电路，接受来自自行车发电机的电力来进行充电并输出速度检测用的信号，包括充电电池，由上述发电机进行充电；第1开关部件，被设在上述发电机和充电电池之间，将上述发电机输出中的一侧半周提供给上述充电电池；第2开关部件，提取上述发电机输出中的另一侧半周；以及检测信号生成部件，接受上述第2开关部件的输出，输出速度检测用的脉冲信号。
2.如权利要求1所述的自行车充电及速度检测电路，其中，在上述第1开关部件和充电电池之间设有第3开关部件。
3.如权利要求1或2所述的自行车充电及速度检测电路，其中，上述第1及第2开关部件是二极管元件。
4.如权利要求1至3中任一项所述的自行车充电及速度检测电路，其中，上述充电电池是电容元件。
全文摘要
得到稳定的充电电压,并且利用发电机的输出用比较简单的电路来生成速度检测用的信号。本电路是接受来自发电机1的电力来进行充电并输出速度检测用的信号的电路,包括作为充电电池的电容C3、作为第1开关部件的二极管D3、作为第2开关部件的二极管D6、以及施密特电路7。电容C3由发电机1进行充电。二极管D3被设在发电机1和电容C3之间,将发电机输出中的一侧半周提供给电容C3。二极管D6提取发电机输出的另一侧半周。施密特电路7接受二极管D6的输出,输出速度检测用的脉冲信号。
文档编号B62J6/12GK1376604SQ0210781
公开日2002年10月30日 申请日期2002年3月21日 优先权日2001年3月22日
发明者宇野公二 申请人:株式会社岛野