一种自行车自动控速及转向指示灯系统的制作方法

本实用新型属于自行车技术领域，尤其涉及一种自行车自动控速及转向指示灯系统。

背景技术：

如今国家提倡绿色出行，自行车成为人们出行的重要交通工具，可是自行车安全问题存在巨大隐患，缺少自动控速和刹车的功能。

自行车在下斜坡时是最容易发生危险的，存在刹车失灵或速度太快不可控的隐患，缺乏有效的控速方法。如今市面上已有的智能自行车，价格相对普通自行车更昂贵，但是，虽然所谓的智能自行车能具有测速等众多功能，但针对安全问题，并未有解决方案。如今共享单车业务逐渐增多，自行车市场将再次扩充，对自行车的安全性改装的需求也会更大。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述不足，提供了一种安全可靠的自行车自动控速及转向指示灯系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种自行车自动控速及转向指示灯系统，包括主控芯片、超声波模块、速度传感器、MPU6050模块、舵机模块、稳压电源芯片、自动转向灯系统，所述主控芯片接受来自各传感器的数据，经过处理后发送特定占空比的脉冲信号至舵机模块；所述舵机模块与刹车线相连，用于接收所述脉冲信号转动一定的角度来拉紧刹车线实现控速；所述MPU6050模块用于采集自行车的六轴加速度数据；所述超声波模块用于测量与前方障碍物的距离；所述速度传感器用于采集自行车的轮速并传输至主控芯片；所述稳压电源芯片用于给主控芯片进行供电；所述自动转向灯系统包括电路连接的触发装置和转向指向灯，所述转向指向灯位于自行车车架尾部。

进一步地，所述的主控芯片采用stm32F103ZET。

进一步地，所述超声波模块采用的是HC-SR04,通过发送和接受超声波的时间差来测量与前方障碍物的距离。

进一步地，所述速度传感器采用霍尔轮速传感器，通过与永磁体相合的时间间隔来计算车速。

进一步地，所述速度传感器通过扎带固定在自行车后上叉上，所述永磁体通过螺纹连接固定在自行车轮毂支架上。

进一步地，所述MPU6050模块通过设置在自行车的质心轴上来获取准确的横向加速度、侧向加速度以及纵向加速度。

进一步地，包括显示模块采用点阵液晶屏，安装于车头用于实时显示自行车的速度和加速度。

进一步地，所述的稳压电源芯片用于将电池电源稳压成3.3V为所述主控芯片供电。

进一步地，所述的触发装置包括上下分布的触发开关和与其对应上下分布的对称凹槽，所述的触发开关位于前管的内表面，所述的凹槽位于的竖管的外表面，所述的触发开关与转向指示灯电路连接。

相比现有技术，本实用新型适用于自行车拐弯和处于下坡路段时，可实现转向指示、在速度允许范围内的安全匀速行驶的目的，实现自动控速的功能，排除了安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型实施例的整车装置安装示意图。

图2是本实用新型实施例装置示意图。

图3是本实用新型实施例电路连接示意图。

图4是本实用新型实施例触发装置爆炸结构示意图。

图5是本实用新型实施例触发装置装配结构示意图。

图中所示:1-速度传感器；2-永磁体；3-转向指示灯；4-舵机模块；5-显示模块；6-竖管；7-前管；8-稳压电源芯片；9-主控芯片；10-MPU6050模块；11-超声波模块；12-凹槽；13-触发开关。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1至图3所示，一种自行车自动控速及转向指示灯系统，包括主控芯片9、超声波模块11、显示模块5、速度传感器1、MPU6050模块10、舵机模块4、稳压电源芯片8、自动转向灯系统，所述的主控芯片9采用stm32F103ZET，用于接受来自各传感器的数据，经过处理后发送特定占空比的脉冲信号至舵机模块4；所述舵机模块4与刹车线相连，用于接收所述脉冲信号转动一定的角度来拉紧刹车线实现控速；所述MPU6050模块10用于采集自行车的六轴加速度数据；所述超声波模块11用于测量与前方障碍物的距离；所述速度传感器1用于采集自行车的轮速并传输至主控芯片9；所述的稳压电源芯片8用于将电池电源稳压成3.3V为所述主控芯片9供电；所述显示模块5采用点阵液晶屏，安装于车头用于实时显示自行车的速度和加速度。所述自动转向灯系统包括电路连接的触发装置和转向指向灯3，所述转向指向灯3位于自行车车架尾部。

所述超声波模块11采用的是HC-SR04,通过发送和接受超声波的时间差来测量与前方障碍物的距离。

所述速度传感器1采用霍尔轮速传感器，通过与永磁体2相合的时间间隔来计算车速。所述速度传感器1通过扎带固定在自行车后上叉上，所述永磁体2通过螺纹连接固定在自行车轮毂支架上。当装在自行车轮毂支架上的永磁体2经过所述速度传感器1器时，所述速度传感器1产生脉冲信号，信号传到主控芯片9从而测出自行车的运动速度。

所述MPU6050模块10通过设置在自行车的质心轴上来获取准确的横向加速度、侧向加速度以及纵向加速度。

如图4和图5所示，所述的触发装置包括上下分布的触发开关13和与其对应上下分布的对称凹槽12，所述的触发开关13位于前管7的内表面，所述的凹槽12位于的竖管6的外表面，所述的触发开关13与转向指示灯3电路连接。当车把转过设定的角度时，竖管6和前管7之间发生相对运动从而打开触发开关13，使开关处于闭合状态，转向指示灯3亮起，同时当车把归位时，会释放触发开关13从而关闭转向指示灯。所述的转向指示灯3位于车座后边，当触动左转开关时，左转向灯亮起；当触动右转开关时，右转向灯亮起。

一种基于所述系统的自行车自动控速方法，包括步骤：

1、在自动控速模式下，所述MPU6050模块10将采集到的实时加速度值传到主控芯片9，所述主控芯片9获得自行车实现匀速行驶所需的反向加速度，之后将其转化成舵机模块4所需的转动角度；

2、同时速度传感器1将采集到的实时速度值与人工设定的最大允许速度值相比较，在实时速度超过最大允许速度的情况下，通过pid算法来调整pwm的占空比，获得所需的舵机模块4转动角度；

3、根据匀速行驶时舵机模块4所需转动角度和降速时舵机模块4所需转动角度之和得到所述舵机模块4的实际转动角度；

4、所述超声波模块11实时监测自行车与前方障碍物的距离，当距离小于安全距离即将发生碰撞时，所述主控芯片9发出脉冲信号至舵机模块4实现紧急制动。

上述实施例的自行车实现自动控速的原理为：

刹车线的松紧程度决定了刹车片作用于轮圈上压力的大小。

由公式μfFNR＝Jα可知不同刹车压力所对应的轮圈的反向角加速度，

式中：

μf：刹车片与轮圈之间的摩擦系数；

FN：刹车片作用于轮圈上的压力；

R：刹车片到轮圈圆心的直线距离；

J：轮圈的转动惯量；

α：轮圈的角加速度；

根据以上结论，可以通过控制所述舵机模块4转动角度来控制刹车线的松紧程度，从而控制作用于轮圈上的压力，进而达到控制轮圈的反向角加速度的要求。由轮圈的反向角加速度以及公式a＝Rα可得到自行车的反向加速度。

当自行车处于下坡时，骑行者可打开自动控速模式。此模式下主控芯片9将通过分析所述的MPU6050模块10采集的自行车的实时加速度，得到自行车匀速行驶时所需的反向加速度，从而得到舵机模块4所需的转动角度。

同时，主控芯片9将所述的速度传感器1采集到的速度值与人工设定的最大速度值相比较，若采集到的速度值低于最大允许值，则不作响应；若采集到的速度值大于最大允许值，则通过pid算法来调整pwm的占空比从而控制舵机模块4的转动角度，直至速度低于最大允许值。综上，任意时刻舵机模块4的转动角度是维持匀速行驶所需的转动角度和控制速度所需的转动角度之和。

在自动控速的过程中，所述超声波模块11实时监测与前方障碍物的距离，若小于安全距离即将发生碰撞时，所述主控芯片9发出脉冲信号至舵机模块4实现紧急制动。

当自行车处于平缓地区或上坡时，骑行者可关闭自动控速模式，切换至人工模式，人工模式下舵机模块4将停止工作。骑行者可根据需要自由切换。

本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。