专利名称：数显式自行车计程计速器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自行车上使用的速度和行程的计数装置。
自行车已十分普遍，但它却并不十分完善，人们日常使用的自行车，一般不具备计程和计速功能，由于在使用中常遇到希望记录或了解行驶的路程或行进的速度的情况，现在的自行车就显得不很方便。也曾经有人设计了一种采用多点开关电路的计速装置，该装置只能显示自行车的速度，而且电路比较复杂，计数不准确，现有的计程装置又不能直接安装在自行车上，所以自行车上至今没有一种较理想的计程计速装置。
本实用新型的目的在于提供一种数字显示式自行车计程计速器，它用于日常使用的自行车上，可以记录和显示自行车行进的路程和瞬时速度，并克服了现有技术之不足。
本实用新型的目的是这样实现的，它包括传感器、里程值计数器和计速器，传感器由固定在车轴上的反射器和光电接收器构成，反射器是一筒状薄片，套装在轴上，表面设有用强反光和不反光材料做成的相间格条，反射器和光电接收器将自行车轮的转动信号，送到固定在车梁上的里程值计数器、计速器，经处后由数码显示器显示出自行车的速度值和行驶的里程值。
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
附
图1是本实用新型的工作原理图。
附图2是本实用新型的电路图。
附图3是反射器2与车轴的联接示意图。
附图4是反射器2与光电接收器4的配合关系示意图。
附图5是安装光电接收器的片状密封盒6的结构示意图。
如图1所示，传感器将自行车车轮的转动转化为数字脉冲信号，并将该信号送至分频器和速度值计算电路，分频器将传感器送来的脉冲信号经分频处理后得到千米(或0.1千米)信号，再送到里程值计算电路累积后送显示器显示；传感器产生的脉冲信号直接送到速度值计算电路，闸门信号发生器周期地产生闸门信号控制速度值计算电路的计数、锁存和清零，通过选择计数时间的长短，可使进入速度值计算电路的脉冲数正好等于自行车的速度值并通过转换开关送至显示器显示。
如图2所示，反射器2由薄铁片卷制成一筒状，套装在自行车后轮3左侧轴头1上，外表面粘贴有相间的铝箔条和黑色不反光塑料条，间隔与条宽均相等。参照图4，红外发光二极管和光电三极管之间设有一不透光挡板5，以防止红外发光二极管直接照到光电三极管上，造成误动作。如图5所示，光电三极管与红外发光二极管安装在片状密封盒6内，在两个管子的中间是一挡光板5，安装红外发光二极管和光电三极管的片状密封盒的下侧对应于反射器1的位置处开有光信号窗口7。
参照附图2，使用时，合上K1，总电源接通，红外发光二极管得电发光，光线照到反射器上，如果此时光电接收器信号接收窗口7，正对着反射器2上的一条薄黑色不反光塑料条，因为薄黑色不反光塑料条不反射光线，将红外光大部分吸收，故而光电三极管上得不到光照，光电三极管截止，其发射极输出是高电平；当自行车行驶车轮转动时，透明信号接收窗口7将对准反射器2上的铝箔条，铝箔对红外光完全反射，使得光电三极管得到足够光照而导通，发射极输出低电平。象这样车轮不停地转动，光电传感器也就不断地输出一个个的脉冲信号，完成对车轮转动的检测。
反射器2中薄黑色不反光塑料条的数量对本实用新型的计程准确度影响很大，应根据自行车车轮圆周长X的大小选择。实际应用均在18条以下。
参照图2，里程值计算电路的工作过程是这样的脉冲信号送至分频器IC2，IC2的作用是将光电传感器送来的数字脉冲信号经过分频处理，成为“千米(或0.1千米)信号”(即自行车每行驶1千米或0.1千米输出一个脉冲)送至里程值计算电路IC3，这样，自行车每前进1千米或0.1千米，里程值计算电路IC3中就会累加1个数值，就可以完成对里程值的记录。实际实施中，为简化设计及降低成本，IC2选用14级二进制计数器，从Q13输出端引出“千米”信号。即传感器送来8192个脉冲后，Q13端才输出一个脉冲，也就是进行了8192次(213)分频。分频数是固定的，即电路不改动，为了应用于各种车轮直径的自行车，又使误差在允许范围内，应改动反射器2中薄黑色不反光塑料条的数量。计算公式为
8192X／Y≈1000……A分频数为100Y／X……B式中，X为自行车车轮圆周长，单位是米，Y为不反光黑色塑料条的数量，只取正整数，在X固定的前提下，改变Y的值，使A式的结果最接近1000，所得结果与1000的差值即是该种自行车的千米计程误差。此为计算值，实际应用要考虑车胎的载重对车轮圆周长的影响，载重不同，车轮直径不同，圆周长亦就不同，不过此种影响很小，再有还应考虑车胎气压不足时圆周长的变化。
实际使用中，以1千米为单位进行计程较不便，利用IC2的两个输出端Q12、Q13串接一三色发光二极管，因Q12、Q13电平高低相错，将1千米分为四等分，利用各种不同颜色发光二极管点亮可使分辨力达到250米水平，能够满足一般需要。
本实用新型的设计中，计程和计速电路是独立工作的，彼此互不影响，与显示器的联接由转换开关K2完成。
参照图2可以进步说明本实用新型的计速过程。
如图2中，A点脉冲直接送到速度值计算电路，速度值计算电路IC4内部有锁存器和内部计数器，它们都可储存数据且互不影响，通过控制端可使内部计数器清零，可使锁存器记录内部计数器的数值，也可使锁存器锁存，闸门信号发生器IC1产生一个锁存信号，将内部计数器中数值锁存在锁存器中，这个信号再经过C3、R6组成的微分电路产生尖顶波使内部计数器清零，尖顶波持续几十微秒，此时锁存器中锁存的数值不变，然后内部计数器计数，这个计数时间即是锁存信号的维持时间，应使此段时间内进入计数器的数值与自行车速度值相等(调整R)。计数信号消失后(即锁存信号消失后)，闸门信号发生器IC1产生一个几百微秒的读数信号(此时锁存器不再锁存)，将内部计数器中的数值送至锁存器中，此读数信号消失后锁存信号又产生，将锁存器锁存，这时从锁存器中读出的数值即车速值。当锁存信号刚一产生，RC微分电路即产生一几十微秒的清零脉冲，使内部计数器清零，然后开始又一个计数过程，如此周期进行，即将自行车车速适时显示出来。
显示器由显示驱动器和数码管组成，由转换开关K2选择里程或速度，将里程值计数器IC3或速度值计数器IC4中的数据显示到数码管上。
本实用新型与现有技术相比优点是数据处理全部数字化，集成化，速度值和里程值采用数字显示，读数准确、方便、计速、计程准确。
本实用新型可以安装在各种型号的自行车上，还可以供自行车运动员训练使用。
下面给出了本实用新型一实施例的具体参数值自行车后轮周长X为2.20米，反射器Y值为16，R1－510Ω，R2－50K，R3－10K，R4－6M，R5－1.5K，R＊－1M微调整电阻，R6－30K，R7－30K，R8～R14－600Ω，R15～R17－1K，R18－510Ω，C1－0.1μF独石电容，C2－0.01μF，C3－2200P，C4～C5－1000P，E为6V(5号电池4节)，D－1N4148。
IC1－NE555，IC2－CD4040，IC3－CD4001，IC4－CD4553，IC5－CD4553，IC6－CD4511。X为三位8字共阴半导体数码显示器，D2为第二位8字与第三位8字间的小数点。
IC3控制IC2的复位端，当达到预定分频值时即向IC2输出复位脉冲使之复位，然后重新计数，IC3由CD4001的两个或非门组成RS触发器，一输入端接收光电传感器传来的信号，另一输入端接收二极管D组成的选择器，在本例分频值由公式B算出得727，将其化为二进制数，将IN4148如电路装好，这样就得到了精确的百米信号，百米信号经IC3传输给里程值计数器IC4，完成对里程的记录。
本实用新型可装置于自行车车把上，也可装置于横梁上。
权利要求1.一种自行车计程计速器，组成中包括传感器、里程值计数器和计速器，其特征在于传感器由固定在车轴上的反射器和光电接收器构成，反射器是一筒状薄片，表面设有用强反光和不反光材料做成的相间格条，反射器和光电接收器将自行车轮的转动信号，送至固定在车梁上的里程值计数器、计速器，经处理后由显示器显示出自行车的速度值和行驶的里程值。
2.按权利要求1所述的自行车计程计速器，其特征在于所说的光电接收器，由一只红外发光二极管和一只光电三极管构成，发光二极管和光电三极管固定在一遮光防水的片状密封盒内，并安装在接近车轴的车架上，在密封盒的对应于反射器的位置开有窗口，以透过光信号。
3.按权利要求1所述的自行车计程计数器，其特征在于所述的里程值计数器由分频器IC2和里程值计算电路IC3和显示器组成，光电三极管产生的脉冲信号经分频器IC2处理后产生计程所需的千米(或0.1千米)里程信号，此信号送至里程计算电路IC3计算并锁存。
4.按权利要求1所述的自行车计程计速器，其特征在于所说的计速器由多谐振荡器IC1、速度值计算电路IC4和显示器组成，光电三极管将脉冲信号直接送至速度值计算电路IC4处理，多谐振荡器IC1周期地产生闸门信号来控制速度值计算电路IC4的计数、锁存和清零，通过选择计数时间的长短，使进入速度值计算电路的脉冲数正好等于自行车的速度值。
专利摘要本实用新型公开了一种数显示自行车计程计速器，它包括传感器、计程器、计速器和显示器。传感器由安装在车轴上的反射器和与之配合的光电接收器构成。反射器为筒状薄片，表面设有用强反光和不反光材料做成的相间格条，传感器将自行车的转动信号送至安装在车梁上的里程计数器和计速器。经处理后由显示器显示出自行车的行程值和即时速度，它可安装于各种型号的自行车上使用，也可供运动员训练用，计数准确、直观、方便。
文档编号G01C22/00GK2115519SQ9220606
公开日1992年9月9日 申请日期1992年4月8日 优先权日1992年4月8日
发明者张宏 申请人:张宏