一种具有功率采集功能的脚踏

【技术领域】

本发明创造涉及脚踏技术领域，特别是一种具有功率采集功能的脚踏。

【背景技术】

现在技术中的带有功率采集功能的脚踏，一般是采用空心的脚踏芯轴，将数据采集装置放置在空心的孔内，这种虽然结构简单，无需重新设计脚踏芯轴与脚踏体的连接机构，但空心的脚踏芯轴其结构强度大大降低，容易出现断轴的情况，产品寿命短；而将数据采集装置放置在脚踏芯轴的表面，无疑增大了设计难度，如果在有限的空间内设置数据采集装置便是本发明创造所要解决的问题。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明创造提供一种的具有功率采集功能的脚踏，其在有限的空间内通过在脚踏芯轴上环绕阵列式分布多个应变片来实现数据采集，设计巧妙。

为实现上述目的，本发明创造提供如下技术方案：

一种具有功率采集功能的脚踏，包括脚踏芯轴1和脚踏体2，所述脚踏体2设置有供脚踏芯轴1的一端插入的芯轴腔20而使得脚踏体2能套装在所述脚踏芯轴1上，所述脚踏芯轴1上设置有主控电路101、应变片电桥电路102、加速度采集电路103以及分别为所述主控电路101、应变片电桥电路102和加速度采集电路103提供工作电压的系统供电电路104，所述应变片电桥电路102至少设置有两组均位于所述芯轴腔20内的应变片组，每组所述应变片组至少设置有4个分别与所述主控电路101电连接的应变片3且环绕设置在脚踏芯轴1的周面上；所述主控电路101根据所述应变片电桥电路102的采集数据和加速度采集电路103的采集数据计算输出用户的实时功率数据。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述应变片组共设置为2组，每组所述应变片组共设置有4个应变片3，每组应变片组均有两个应变片3分别位于所述脚踏芯轴1的上下两侧并平行于水平面，另外两个应变片3分别位于所述脚踏芯轴1的前后两侧并垂直于水平面。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述脚踏芯轴1上还设置有运放电路105，所述运放电路105的信号输入端与应变片电桥电路102的信号输出端连接，所述运放电路105的信号输出端与所述主控电路101的信号输入端连接，所述运放电路105将所述应变片电桥电路102的采集数据信号放大后传输给所述主控电路101。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述脚踏芯轴1上还设置有与系统供电电路104电连接的蓄电池4；所述脚踏芯轴1上还设置有电路板5，所述主控电路101、应变片电桥电路102、加速度采集电路103、运放电路105和系统供电电路104均设置在所述电路板5上；所述蓄电池4和电路板5环绕分布在所述脚踏芯轴1的周面上。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述电路板5上还设置有应变片电桥供电电路106，所述应变片电桥供电电路106的电源输入端与系统供电电路104电连接，所述应变片电桥供电电路106的电源输出端与应变片电桥电路102电连接。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述脚踏芯轴1插入芯轴腔20内的一端环绕设置有多个用于固定应变片3的第一平面部11。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述脚踏芯轴插入所述芯轴腔20内的一端装配有第一轴承6，所述脚踏芯轴的中部装配有第二轴承7，两组所述应变片组分别位于所述第二轴承7的两侧，其中一组应变片组位于所述第一轴承6与第二轴承7之间。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述脚踏芯轴1外露在芯轴腔20外的一端环绕设置有多个第二平面部12，所述蓄电池4和固定电路板5分别固定在不同的第二平面部12上。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述脚踏芯轴1上还套装有包覆在蓄电池4和固定电路板5外侧的密封罩8，所述密封罩8上套装有密封圈9，装配后所述密封圈9封堵在所述芯轴腔20的腔口处。

作为优选实施方式，进一步限定为：所述主控电路101通过如下计算公式计算出用户的实时功率数据：

D1=L*A1*K1/（A1*K1-A2*K2)，

F1=A1*K1/D1，

P1=F1*Lcrank*rpm*K3，

D2=L*A2*K2/（A1*K1-A2*K2)，

F2=A2*K2/D2，

P2=F2*Lcrank*rpm*K3，

P总=P1+P2，

其中A1为第一组应变片组中所有应变片3采集的电压值之和，A2为第二组应变片组中所有应变片3采集的电压值之和，K1为出厂时第一组应变片组的测试功率与标准功率相比得出的误差调整系数， K2为出厂时第二组应变片组的测试功率与标准功率相比得出的误差调整系数，L为应变片3之间的距离，rpm为加速度采集电路103采集的转速数据，K3为出厂时的测试总功率与标准总功率相比得出的误差调整系数，P1为第一组应变片组采集的功率，P2为第二组应变片组采集的功率，Lcrank为自行车曲柄长度，P总为用户的实时功率。

本发明创造的有益效果是：本发明创造的应变片采用环绕阵列式分布采集垂直方向和水平方向的力，既不影响结构强度，还能够在合理的空间内更精准地采集数据。

另外，将各个电路集合在一个电路板上，将电路板和电池也采用环绕式分布在脚踏芯轴上，空间合理有效布置，产品结构紧凑，设计巧妙。

【附图说明】

图1是本发明创造的结构示意图；

图2是本发明创造的结构分解示意图之一；

图3是本发明创造的结构分解示意图之二；

图4是本发明创造的局部结构分解示意图；

图5是本发明创造的电路原理方框图；

图6是系统供电电路的电路图；

图7是应变片电桥系统供电电路的电路图；

图8是应变片电桥电路的电路图；

图9是运放电路的电路图；

图10是主控电路电路图；

图11是加速度采集电路的电路图。

【具体实施方式】

以下结合附图和具体实施方式对本发明创造作进一步详细说明：

如附图1至附图11所示，一种具有功率采集功能的脚踏，包括脚踏芯轴1和脚踏体2，所述脚踏体2设置有供脚踏芯轴1的一端插入的芯轴腔20而使得脚踏体2能套装在所述脚踏芯轴1上，一般来说在行业内芯轴腔20的尺寸是大致一样，其空间狭小。所述脚踏芯轴1上设置有主控电路101、应变片电桥电路102、加速度采集电路103以及分别为所述主控电路101、应变片电桥电路102和加速度采集电路103提供工作电压的系统供电电路104，所述应变片电桥电路102至少设置有两组均位于所述芯轴腔20内的应变片组，每组所述应变片组至少设置有4个分别与所述主控电路101电连接的应变片3且环绕设置在脚踏芯轴1的周面上；所述主控电路101根据所述应变片电桥电路102的采集数据和加速度采集电路103的采集数据计算输出用户的实时功率数据。应变片采用环绕阵列式分布采集垂直方向和水平方向的力，既不影响结构强度，还能够在合理的空间内更精准地采集数据。

在本实施例中，应变片组的数量以及每组应变片组的应变片数量均可以增加，但所述应变片组共设置为2组，每组所述应变片组共设置有4个应变片3的技术方案是成本最低、技术复杂程度较低的技术方案，且测量数据的效果良好，测试准确。在本实施例中列举一种实施方式。更进一步地说，每组应变片组均有两个应变片3分别位于所述脚踏芯轴1的上下两侧并平行于水平面，用于测量水平方向的力。另外两个应变片3分别位于所述脚踏芯轴1的前后两侧并垂直于水平面，用于测量垂直方向的力。更进一步地说，在使用时，这两组应变片组大致分布在人体脚掌的两侧的下方，能够更精准地测量数据，其中一组应变片分别是附图8中的RB1、RB2、RB3和RB4，另一种应变片分别是附图8中的RB5、RB6、RB7和RB8。

所述脚踏芯轴1上还设置有运放电路105，所述运放电路105的信号输入端与应变片电桥电路102的信号输出端连接，所述运放电路105的信号输出端与所述主控电路101的信号输入端连接，所述运放电路105将所述应变片电桥电路102的采集数据信号放大后传输给所述主控电路101。由于应变片电桥电路102的信号一般在几百微伏级别，因此需要通过运放电路105放大几百倍甚至一千倍，信号放大后一般达到毫伏级别，便于主控电路101接收信号并对进行数据计算处理。

在本实施例中，如附图3和附图4所示，所述脚踏芯轴1上还设置有与系统供电电路104电连接的蓄电池4；所述脚踏芯轴1上还设置有电路板5，所述主控电路101、应变片电桥电路102、加速度采集电路103、运放电路105和系统供电电路104均设置在所述电路板5上；所述蓄电池4和电路板5环绕分布在所述脚踏芯轴1的周面上。将各个电路集合在一个电路板上，并将电路板和电池也采用环绕式分布在脚踏芯轴上，空间合理有效布置，产品结构紧凑，设计巧妙。如附图2和附图3所示，由于芯轴腔20的空间有限，因此蓄电池4和电路板5是位于芯轴腔20的腔口处周围，为了对电子器件进行保护，因此所述脚踏芯轴1上还套装有包覆在蓄电池4和固定电路板5外侧的密封罩8，密封罩8能够有效保护蓄电池4和固定电路板5等。而密封罩8与芯轴腔20还需要进行密封，防止雨水和灰尘进入芯轴腔20内，因此所述密封罩8朝向芯轴腔20的一侧上套装有密封圈9，装配后所述密封圈9封堵在所述芯轴腔20的腔口处，有效起到密封和防尘的效果。

在本实施例中，所述电路板5上还设置有应变片电桥供电电路106，所述应变片电桥供电电路106的电源输入端与系统供电电路104电连接，所述应变片电桥供电电路106的电源输出端与应变片电桥电路102电连接。系统供电电路104输出的电压是3V，因此需要通过应变片电桥供电电路106将电压进行转换以满足应变片3的工作电压要求。

在本实施例中，为了更好地装配应变片3，所述脚踏芯轴1插入芯轴腔20内的一端环绕设置有多个用于固定应变片3的第一平面部11。更进一步地说，应变片3共设置有8个，第一平面部11对应也设置有8个，其中4个平行于水平面，另外4个垂直与水平面。另外，也为了更好地安装蓄电池4和固定电路板5，所述脚踏芯轴1外露在芯轴腔20外的一端环绕设置有多个第二平面部12，所述蓄电池4和固定电路板5分别固定在不同的第二平面部12上。

在本实施例中，所述脚踏芯轴插入所述芯轴腔20内的一端装配有第一轴承6，所述脚踏芯轴的中部装配有第二轴承7，两组所述应变片组分别位于所述第二轴承7的两侧，其中一组应变片组位于所述第一轴承6与第二轴承7之间。结构布局巧妙合理。

在本实施例中，所述主控电路101通过如下计算公式计算出用户的实时功率数据：

D1=L*A1*K1/（A1*K1-A2*K2)，

F1=A1*K1/D1，

P1=F1*Lcrank*rpm*K3，

D2=L*A2*K2/（A1*K1-A2*K2)，

F2=A2*K2/D2，

P2=F2*Lcrank*rpm*K3，

P总=P1+P2，

其中A1为第一组应变片组中所有应变片3采集的电压值之和，A2为第二组应变片组中所有应变片3采集的电压值之和，K1为出厂时第一组应变片组的测试功率与标准功率相比得出的误差调整系数， K2为出厂时第二组应变片组的测试功率与标准功率相比得出的误差调整系数，L为应变片3之间的距离，rpm为加速度采集电路103采集的转速数据，K3为出厂时的测试总功率与标准总功率相比得出的误差调整系数，P1为第一组应变片组采集的功率，P2为第二组应变片组采集的功率，Lcrank为自行车曲柄长度，P总为用户的实时功率。

该脚踏的电路板上还可以设置有无线发射模块，用于将用户的实时功率数据通过5G信号或蓝牙信号发射出去给到终端机（如手机软件、电脑或测试设备等）。该脚踏的电路板上还可以增加无线充电模块或有线充电模块或磁吸充电模块为蓄电池4进行充电。