[发明专利]一种骑自行车所消耗卡路里的动态测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态测量系统，具体地说是一种骑自行车时所消耗卡路里的动态测量系统。

背景技术

越来越多的人将自行车作为户外健身设备，为了实现更专业化的健身效果，需要计算骑自行车过程中人体所消耗的卡路里情况。但市场上相关的电子设备大多是基于行驶路程或者基于检测人体各项运动参数来计算骑自行车消耗卡路里量。

基于行驶路程来计算骑自行车消耗卡路里量的电子设备，在计算过程中采用的是估算的方式，即粗略的将消耗的卡路里和行驶的距离依据线性关系对等起来。这样的计算方法忽略了人的体重的差异所带来的影响、行驶路面不同所带来的影响以及不同环境下风的阻力所带来的影响，也忽略了自行车本身的旧损所带来的影响，计算起来较为简单随意，无法满足精确计算的要求。

基于检测人体各项运动参数来计算骑自行车消耗卡路里量的电子设备，需要将检测装置穿在身上或者戴在手上，使运动者有不舒服的感觉，影响健身效果和个人运动情绪。而且有些设备对人体会造成一定的辐射伤害，不利于舒适健康的户外健身。

目前市场上的自行车电子辅助设备几乎全都需要外接电源，不够经济节能，不利于能源环保。

在计算自行车速度时，市场上大多数自行车电子辅助设备采用光电或者电磁感应的原理，自行车每行驶一周只能产生一个脉冲，通过计算单位脉冲数和轮子的周长来计算自行车的行驶速度，这样的计算方法精度被不高。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的不足之处，提供一种骑自行车所消耗卡路里的动态测量系统，利用摩擦发电机来计算自行车的行驶速度，并结合相应的传感器获取动态数据信息，使得测量结果更加准确可靠。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种骑自行车所消耗卡路里的动态测量系统的组成包括：摩擦发电机、电源处理模块、信号采集模块、信号处理模块和人机交互模块；

所述摩擦发电机通过安装在自行车上与自行车车轮进行摩擦，输出频率为f的正弦交流电源；

所述电源处理模块的组成包括：整流桥电路、7.2V稳压电路、蓄电池和5V稳压电路；所述整流桥电路将所述输出频率为f的正弦交流电源转换为直流电源；所述7.2V稳压电路将所述直流电源转换成7.2V直流电源，并存储到所述蓄电池中；所述5V稳压电路从所述蓄电池中获取7.2V直流电源转换成5V直流电源，供给所述动态测量系统作为工作电源；

所述信号采集模块用于实时采集自行车行驶的动态数据信息；所述动态数据信息包括自行车的行驶速度V_t，行驶中人和自行车所受风阻的压强P_t，以及自行车行驶的路面与水平面的夹角

所述自行车的行驶速度V_t按如下方式获得：

所述信号采集模块中使用光耦将所述摩擦发电机输出频率为f的正弦交流电源转换为频率为f的脉冲信号，并提供给所述信号处理模块，所述信号处理模块的微处理器按照式（1）计算行驶速度V_t：

V_t=c×f/l         (1)

式（1）中，c为所述摩擦发电机的摩擦轮周长；l为所述摩擦发电机每旋转一周产生的正弦交流电源的正弦波的个数；

所述行驶中人和自行车所受风阻的压强P_t是利用气体压力传感器实时测量获得；

所述自行车行驶的路面与水平面的夹角是利用三轴陀螺仪传感器实时测量获得；

所述信号处理模块是以微处理器为核心用于接收所述信号采集模块所采集的动态数据信息，并通过所述人机交互模块的模式切换分别运行在计算卡路里消耗运行模式下或参数标定运行模式下；

所述计算卡路里消耗运行模式是：利用所述信号采集模块的动态数据信息，按照式（2）计算卡路里的消耗量：

W_k=W_p+W_g+W_d+W_f         （2）

式（2）中，W_k为卡路里的消耗量；W_p为克服风阻所做的功；W_g为克服重力所做的功；W_d为改变动能所做的功；W_f为假设自行车在水平面上行驶时，车速保持固定且在没有风阻的情况下骑自行车克服自行车阻力所做的功；

所述克服风阻所做的功W_p按照式（3）计算获得：