一种具有实时功率检测功能的健身车的制作方法

本发明涉及一种健身设备，更具体的说，它涉及一种具有实时功率检测功能的健身车。

背景技术：

健身车是健身房当中常见的一种传统项目，由于减肥效率很高，受到很多减肥人士的推崇。健身车通过阻尼装置来提供阻力。

早期的时候，阻尼装置采用摩擦阻力的方式，大多以毛毡垫或者耐磨胶皮等，通过刹车杆的调节，实现毛毡垫或者耐磨胶皮与轮子的压紧动作，产生摩擦阻力用于锻炼，这种方式的优点在与成本低，缺点在于体验差，速度的启停、静摩擦力与动摩擦力的转换，使得在骑行时出现不连贯的感觉。

现在健身房当中比较常见的一种健身车为永磁阻力式健身车，大多采用钕磁铁等永磁铁产生永久磁场，通过惯性轮转动时切割磁场产生涡流，进而产生反向电动势和反向力，这个力就是骑行时的阻力，骑行速度越快，阻力就越大。可以通过刹车杆调节永磁铁与惯性轮的间隙大小，实现多档位阻力调节。

人们在使用永磁阻力式健身车进行锻炼的时候，踩踏速度不同的时候，无法保持恒定的训练功率，现在亟需一种能够在人踩踏速度不同时，保持恒定训练功率的健身车。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有实时功率检测功能的健身车，其实时检测惯性轮的转速，根据转速的变化调节电磁铁中通过的电流，从而改变电磁铁对惯性轮施加的扭矩，使得人在不同踩踏速度的时候，都能够保持一个恒定的训练功率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种具有实时功率检测功能的健身车，包括车架，其支撑在地面上；

车座，其固定在车架上；

车把，其固定在车架顶部；

主动轮，其转动连接在车架上；

惯性轮，其转动连接在车架上；

以及皮带，其用于将实现主动轮与关心轮之间的传动，还包括电磁铁，其固定在车架上并且位于惯性轮一侧；

测速机构，其用于检测惯性轮的转速；

以及主控单元，其用于接收测速单元测量的信息并且根据测量信息控制电磁铁的电流。

通过采用上述技术方案，在使用健身车的时候，测速机构实时检测惯性轮的转速，主控单元根据转速信息以及已知的需要保持恒定的功率信息能够得到需要在惯性轮上施加的扭矩的大小，然后根据需要施加的扭矩的大小得到电磁铁中需要通过的电流的大小，之后主控单元调节电磁铁中通过的电流的大小，使得转速发生变化的时候，电磁铁当中通过的电流也发生相应的变化，从而能够保持恒定的功率。

本发明进一步设置为：所述测速机构包括反光板，其固定在惯性轮上；

以及光电传感器；

反光板上设置有多个颜色区域，每一个颜色区域都是单一颜色，反光板上的多个颜色区域共包括两种颜色，两种颜色的颜色区域围绕惯性轮的轴线交错排布，光电传感器位于反光板设置有不同颜色区域的一侧，光电传感器检测到不同颜色区域时输出不同的电平。

通过采用上述技术方案，根据光电传感器检测到的不同电平之间的时间差，然后结合单个区域所占据的角度，能够计算得到惯性轮的转速。

本发明进一步设置为：所述反光板上多个颜色区域分为白色颜色区域和黑色颜色区域，光电传感器检测到白色颜色区域时输出低电平，光电传感器检测到黑色颜色区域时输出高电平。

本发明进一步设置为：还包括一变压电源，其为电磁铁提供电压，主控单元能够控制变压电源输出的电压值。

通过采用上述技术方案，主控单元调节变压电源的阻值，能够改变电路当中的电流值，从而改变了通入到电磁体当中的电流值。

本发明进一步设置为：还包括刹车机构，刹车机构包括刹车块，其设置在惯性轮一侧；

以及调节组件，其控制刹车块对惯性轮的压紧与放松。

通过采用上述技术方案，将刹车件压紧在惯性轮上，能够实现对惯性轮的制动，实现对惯性轮的锁紧。

本发明进一步设置为：所述调节组件包括外套管，其固定在车架上；

压杆，其从外套管当中穿过并且能够在外套管当中沿靠近和远离惯性轮的方向进行滑动，压杆靠近惯性轮的一端抵紧在刹车块背离惯性轮一侧；

以及弹性件，其一端固定在车架上，另一端固定在刹车块背离惯性轮一侧，弹性件处于拉伸状态。

通过采用上述技术方案，推动压杆朝向靠近惯性轮的方向滑动，能够将刹车块压紧在惯性轮外侧，实现对惯性轮的制动；松开对压杆的推动时，在弹性件的弹力作用下，刹车块和压杆一起朝向背离惯性轮的方向滑动，放松对惯性轮的制动。

本发明进一步设置为：所述压杆外侧套设有一位于外套管内的滑动件，滑动件能够在外套管内沿压杆的滑动方向滑动，滑动件背离刹车块的一侧设置有一固定在外套管内侧的限位环，压杆螺纹连接在滑动件上。

通过采用上述技术方案，转动压杆，能够调节压杆在滑动件上的位置，在弹性件的作用下，滑动件始终抵紧在限位环上，从而使得转动压杆的时候，能够带动压杆在滑动件上的位置进行调节，转动压杆，将刹车块压紧在惯性轮外侧，无需人手一直推动压杆，就能够一直保持对惯性轮的制动。

本发明进一步设置为：所述车架上固定有一滑动变阻器，刹车块位置变化时能够带动滑动变阻器的拨片滑动；

主控单元能够读取滑动变阻器的阻值，主控单元根据滑动变阻器的阻值调节电磁铁的电流。

通过采用上述技术方案，在不需要功率恒定而需要扭矩恒定的时候，滑动变阻器阻值的变化相当于档位的变化，通过档位的变化调节电磁铁的电流，从而实现对施加扭矩的大小的调节。

本发明进一步设置为：还包括采样电阻，其与电磁铁串联在同一电路中，并且用于将电阻两端的电压信息传递至主控单元，主控单元根据电压信息得到电磁铁所处电路中的电流。

通过采用上述技术方案，通过采样电阻，对通过电磁铁的电流进行检测。

本发明进一步设置为：所述主控单元中存储有输出功率、转速以及扭矩的计算公式，并且主控单元中还存储有对应关系数据，对应关系数据能够表示电流与扭矩之间的对应关系。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

1、本发明测速机构实时检测惯性轮的转速，主控单元根据转速信息以及已知的需要保持恒定的功率信息能够得到需要在惯性轮上施加的扭矩的大小，然后根据需要施加的扭矩的大小得到电磁铁中需要通过的电流的大小，之后主控单元调节电磁铁中通过的电流的大小，使得转速发生变化的时候，电磁铁当中通过的电流也发生相应的变化，从而能够保持恒定的功率；

2、本发明根据光电传感器检测到的不同电平之间的时间差，然后结合单个区域所占据的角度，能够计算得到惯性轮的转速；

3、本发明通过设置刹车块，能够对惯性轮进行制定锁紧；

4、本发明通过设置滑动件和限位环，转动压杆将刹车块压紧在惯性轮外侧时，无需人员始终推动压杆，就能够保持对惯性轮的锁紧；

5、本发明通过设置滑动变阻器，在不需要功率恒定而需要扭矩恒定的时候，滑动变阻器阻值的变化相当于档位的变化，通过档位的变化调节电磁铁的电流，从而实现对施加扭矩的大小的调节。

附图说明

图1为实施例的整体结构的示意图；

图2为实施例体现电磁铁的示意图；

图3为实施例体现主控制单元的示意图；

图4为图2的a部放大示意图；

图5为实施例的刹车机构的示意图；

图6为图5的b部放大示意图；

图7为实施例体现张紧机构的示意图。

图中：1、车架；11、车座；12、车把；13、触摸屏；2、主动轮；3、惯性轮；31、从动带轮；4、皮带；5、电磁铁；51、光电传感器；52、采样电阻；53、变压电源；6、反光板；61、颜色区域；7、刹车机构；71、外套管；72、压杆；721、旋钮；73、刹车块；731、固定板；732、转轴；733、竖板；74、弹性件；75、滑动变阻器；76、滑动件；77、限位环；8、主控单元；81、rom；82、pwm模块；9、张紧机构；91、转动杆；92、支撑板；93、调节杆；94、拉簧；95、压紧轮。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

实施例：一种具有实时功率检测功能的健身车，参见附图1、附图2和附图3，包括支撑在地面上的车架1、固定在车架1上的用于支撑健身人员的车座11、固定在车架1上的用于人手握持的车把12、转动连接在车架1上的主动轮2、转动连接在车架1上的惯性轮3、用于主动轮2与惯性轮3之间传动的皮带4、固定在车架1上并且位于惯性轮3一侧的电磁铁5、用于检测惯性轮3转速的测速机构以及主控单元8。主动轮2位于车座11下方，在主动轮2的两侧都设置有曲柄和踏板，便于人员坐在车座11上踩踏踏板来带动主动轮2转动。测速机构检测到的转速信息传递至主控单元8，主控单元8根据转速信息调节通过电磁铁5的电流的大小。

电磁铁5通电之后产生磁场，惯性轮3转动时，切割磁场产生涡流，进而产生反向电动势和反向力，这个反向力就是骑行时的阻力，也就是施加给惯性轮3的扭矩。训练功率、扭矩以及惯性轮3转速之间的公式为：p＝ω*t，其中p为训练功率，ω为转速也就是惯性轮3的角速度，t为扭矩。当训练功率恒定的时候，获取惯性轮3的转速之后，就能够根据公式计算得到保持训练功率所需要施加的扭矩的大小；然后根据电磁铁5自身的特性，得到施加该扭矩时电磁铁5中所需要通过的电流的大小。

当健身车处于保持恒定训练功率的模式的时候，主控单元8根据测速单元测得到转速计算得到电磁铁5需要施加给惯性轮3的扭矩，然后根据所需要施加的扭矩，得到此时电磁铁5中所需要通过的电流的大小，并且主控单元8调节电磁铁5当中通过计算得到的大小的电流，从而使得转速发生变化的时候，能够通过调节电流使得训练功率保持恒定。

具体的，主控单元8为单片机，单片机内置rom81(只读内存)，训练功率、扭矩以及惯性轮3转速之间的公式存储在rom81中；对于电磁铁5所施加扭矩以及电磁铁5内通过电流大小的对应关系数据也存储在rom81中，对应关系数据能够表征电流与扭矩之间的对应关系；对应关系数据可以为计算公式或者是线性图，根据对应关系数据，每一个确定的扭矩都能够得到一个确定的电流；电流与扭矩的对应关系数据在设备出场之前预存在rom81当中，当主控单元8计算得到扭矩时，主控单元8通过得到的扭矩数据读取rom81中的对应关系数据并得到与该扭矩对应的确定的电流。电流与扭矩的对应关系数据，在出场之前通过试验获取。

具体的，本实施例中，测速机构包括固定在惯性轮3上的反光板6以及固定在车架1上的光电传感器51；反光板6靠近光电传感器51的一侧设置有多个颜色区域61，多个颜色区域61围绕惯性轮3的轴线排布且相邻的颜色区域61相互接触；每一个颜色区域61靠近相邻两颜色区域61的两侧边均沿惯性轮3的径向方向设置，每一个颜色区域61靠近相邻两颜色区域61的两侧边之间的夹角相等；所有的颜色区域61分为两种具有不同颜色的颜色区域61，每一个颜色区域61具有单一的颜色，两种颜色的颜色区域61围绕惯性轮3的轴线交错排布；具体的，光电传感器51设置在惯性轮3轴线的一侧，光电传感器51检测到不同颜色时输出不同的电平，光电传感器51将检测到的电平信号传递至主控单元8，主控单元8根据光电传感器51输出两不同电平之间的时间差，结合颜色区域61两侧边之间的夹角大大小，计算得到此时惯性轮3的角速度，角速度等于夹角除以时间差；通过角速度作为惯性轮3的转速。其中，颜色区域61两侧边之间的夹角大小被预存到rom81当中。

具体的，反光板6为圆板，并且设置反光板6与圆板同轴；具体的，反光板6上的颜色区域61分为两种，两种分别为白色颜色区域61以及黑色颜色区域61，光电传感器51检测到白色区颜色区域61时输出低电平，光电传感器51检测到黑色颜色区域61的时候输出高电平。

具体的，本实施例还包括一个变压电源53，变压电源53输出的电压可调，变压电源53为电磁铁提供电压；本实施例还包括一pwm模块82，pwm模块82为脉冲宽度调制模块，其能够调节变压电源9输出的电压大小，pwm模块82与变压电源电连接，与主控单元8通信；主控单元8通过pwm模块82控制变压电源9输出的电压大小，从而调节电路当中的电流大小。具体的，本实施例中，在变压电源53与电磁铁5所处的电路当中还串联有一个采样电阻52，采样电阻52将两端的电压值传递至主控单元8，主控单元8根据电压值以及采样电阻52本身的电阻阻值计算得到此时电路中电流的大小。具体的，变压电源53的电压值与电路中电流大小的关系公式为，i＝u/(r1+r2)，其中i为电路中电流，r1为电磁铁5的电阻值，r2为采样电阻52的电阻值，u为变压电源53输出的电压。关系公式被预存到主控单元8的rom81中，当主控单元8得到需要调节到的电流的大小时，根据公式计算得到变压电源53所需要调节到的电压值并且主控单元8通过pwm模块82控制变压电源9输出的电压达到该电压值。

具体的，结合附图4，本实施例还包括一刹车机构7，刹车机构7用于对惯性轮3进行制动。具体的，刹车机构7包括刹车块73以及调节组件，刹车块73沿靠近和远离惯性轮3的方向进行滑动，调节组件用于调节刹车块73沿滑动方向的位置，从而调节刹车块73对惯性轮3的压紧和放松，当刹车块73压紧在惯性轮3外侧的时候，实现对惯性轮3的制动。

具体的，本实施例中，调节组件包括固定在车架1上的外套管71、设置在外套管71中的压杆72以及固定在车架1上的弹性件74；具体的，压杆72能够在外套管71当中沿刹车块73的滑动方向进行滑动；弹性件74位于刹车块73背离惯性轮3一侧；弹性件74的一端固定在车架1上另一端与刹车块73背离惯性轮3的一侧固定，并且弹性件74处于拉伸状态。具体的，设置外套管71和压杆72的长度方向与刹车块73的滑动方向相同。

通过按压压杆72，能够带动刹车块73压紧在惯性轮3外侧，实现对惯性轮3的制动，当松开对压杆72的按压后，在弹性件74的弹力作用下，带动刹车块73和压杆72朝向背离惯性轮3的方向滑动，使得刹车块73松开对惯性轮3的制动。

具体的，本实施例中，在刹车块73背离惯性轮3的一侧设置有一个固定板731，刹车块73固定连接在固定板731上，压杆72靠近刹车块73的一端抵紧在固定板731背离惯性轮3的一侧。固定板731环绕惯性轮3外侧设置，弹性件74和刹车块73固定在固定板731的同一端，固定板731背离刹车块73的一端与车架1转动连接在一起，固定板731的转动轴线与惯性轮3的轴线相互平行。

具体的，在固定板731上固定连接有一转轴732，转轴732的轴线与惯性轮3轴线平行，转轴732的两端设置有两固定在车架上的竖板733，转轴732转动连接在两竖板733上。

具体的，本实施例中，弹性件74选用弹簧，弹簧位于固定板731背离刹车块73一侧，弹簧的一端固定在车架1上，另一端固定在固定板731背离刹车块73一侧，并且调节弹簧处于拉伸状态。

具体的，结合附图5和附图6，本实施例中，在压杆72外侧套设有一个位于外套管71内的滑动件76，滑动件76能够在外套管71内沿压杆72的滑动方向进行滑动；在滑动件76背离刹车块73的一侧设置有一固定在外套管71内侧限位环77，压杆72与滑动件76螺纹连接在一起。当对压杆72进行转动的时候，压杆72相对于滑动件76的位置发生变化，弹性件74对压杆72施加弹力，使得压杆72在不受到其他沿自身长度方向外力的情况下，能够带动滑动件76压紧在限位环77上，从而使得压杆72转动的过程当中，能够在外套管71内沿自身长度方向进行滑动；当通过转动压杆72能够将压杆72朝向靠近惯性轮3的方向滑动并且将刹车块73压紧在惯性轮3外侧，此时无需人工对压杆72压紧，就能够保持刹车块73对惯性轮3的制动。

具体的，滑动件76为多边形结构，其外侧边为多边形的多个侧边，本实施例中，滑动件76设置有六角螺母，滑动件76为六边形结构；对应的，将外套管71截面的内侧形状也设置有六边形，并且外套管71内的六个侧面分别与滑动件76的六个侧边相互贴合，从而使得压杆72在进行转动的过程当中不会带动滑动件76发生转动；具体的，限位环77背离弹性件74的一端与外套管71背离刹车块73的一端平齐，并且限位环77的内侧与压杆72的外侧贴合，从而通过限位环77对压杆72的滑动方向进行引导；具体的，在压杆72背离刹车块73的一端固定连接有一旋钮721，操作人员通过旋钮721转动压杆72；具体的，本实施例中，刹车块73采用橡胶刹车块73。

具体的，在车架1上固定连接有一个滑动变阻器75，固定板731与滑动变阻器75的拨片固定连接在一起，当固定板731由压杆72带动其进行滑动的时候，固定板731能够带动拨片进行滑动，从而调节滑动变阻器75阻值的变化。主控单元8获取滑动变阻器75阻值的变化，当健身车采用手动调节模式的时候，主控单元8根据获取到的滑动变阻器75的阻值数据，来调节输入电磁铁5当中的电流的大小，从而调节电磁铁5输出的磁场的大小，从而在骑行速度相同时调节扭矩的大小。本实施例中，将滑动变阻器75的阻值大小和调节电磁铁5电流的变压电源53的阻值之间的对应关系数据存储在rom81当中，在手动调节模式下，主控单元8根据滑动变阻器75阻值大小与变压电源53阻值之间的对应关系数据调节变压电源53阻值的大小，从而调节通过电磁铁5的电流的大小；在恒定功率模式当中，主控单元8根据转速、扭矩以及训练功率的公式来调节通过电磁铁5的电流的大小。

具体的，本实施例中还设置有一人机交互模块，本实施例中的人机交互模块设置为触摸屏13，其与主控单元8连接，其用于人工输入采用恒定功率模式或者手动调解模式的命令，并且将命令传递至主控单元8当中；触摸屏13还用于显示此时所采用的调解模式、采用手动调节模式时的档位数据；此处的档位数据，由出场之前，将档位数据与滑动变阻器75的阻值进行对应，并且经对应关系数据存储在rom81中，当滑动变阻器75阻值发生变化后，由主控单元8读取对应的档位数据并且传递至触摸屏13中进行显示。

具体的，本实施例中，车把12包括两杆部，触摸屏13设置在两杆部之间并且固定连接在车架1上。

具体的，结合附图7，本实施例中，在惯性轮3上固定连接有一与惯性轮3同轴的从动带轮31，皮带4绕设在主动轮2和从动带轮31外侧形成一个闭环。从而在踩踏踏板带动主动轮2转动的过程当中，能够带动惯性轮3一起进行转动。

具体的，在车架1上设置有一张紧机构9，其用于对皮带4进行张紧，具体的，张紧机构9包括转动连接在车架1上的转动杆91、转动连接在转动杆91上并且压紧在皮带4上的压紧轮95、固定在车架1上的支撑板92、穿过支撑板92并且与支撑板92螺纹连接的调节杆93、一端固定在调节杆93上另一端固定连接在转动杆91上的拉簧94；拉簧94处于拉伸状态，拉簧94与转动杆91的连接处和转动杆91设置有压紧轮95位置分别位于转动杆91转动轴线的两侧；具体的，拉簧94与转动杆91的连接处和转动杆91设置有压紧轮95的一端分别位于转动杆91的两端；具体的，当压紧轮95与皮带4的闭环内侧接触的时候，拉簧94带动压紧轮95朝向皮带4闭环外侧的方向转动；当压紧轮95与皮带4闭环外侧接触的时候，拉簧94带动压紧轮95朝向皮带4闭环内侧的方向转动。

该具有实时功率检测功能的健身车在进行使用时的工作原理如下：当采用恒定功率模式的时候，主控单元8根据测速单元测得到转速计算得到电磁铁5需要施加给惯性轮3的扭矩，然后根据所需要施加的扭矩，得到此时电磁铁5中所需要通过的电流的大小，并且主控单元8调节电磁铁5当中通过计算得到的大小的电流，从而使得转速发生变化的时候，能够通过调节电流使得训练功率保持恒定；当采用手动调节模式的时候，主控单元8根据滑动变阻器75阻值大小与变压电源53阻值之间的对应关系数据调节变压电源53阻值的大小，从而调节通过电磁铁5的电流的大小，从而在恒定转速下调节扭矩的大小。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。