[发明专利]一种动感单车阻力控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种动感单车阻力控制系统，应用于动感单车上，其特征在于：所述一种动感单车阻力控制系统，包括：服务器、网络传输模块、控制模块、驱动模块和阻力控制模块；服务器通过网络传输模块连接控制模块，控制模块包括多个单片机，各个单片机分别连接有对应的驱动模块和阻力控制模块，阻力控制模块连接动感单车的车轮，以控制动感单车的转动阻力；

所述服务器包括：数据库服务器和Linux服务器；所述数据库服务器中的数据库用于存储上课数据；所述上课数据包括：课程阻力脚本；所述课程阻力脚本为预先编写好的单车档位数据；所述Linux服务器用于通过Linux服务端程序从所述数据库服务器中获取所述单车档位数据；所述单车档位数据为一系列随时间变化的单车档位序列x_i，随着时间的变化，单车档位也随之变化；其中，i＝1,2,…,n，n为骑行总时序。

所述驱动模块包括：步进电机驱动器、步进电机和蜗杆减速箱；所述步进电机驱动器与所述步进电机电性连接，所述蜗杆减速箱与所述步进电机连接，以增大所述步进电机的输出力矩；

所述阻力控制模块包括：刹车片；所述刹车片可移动，以调节所述刹车片与动感单车车轮之间的距离，进而调节动感单车车轮的转动阻力。

2.如权利要求1所述的一种动感单车阻力控制系统，其特征在于：所述Linux服务器通过网络模块与所述控制模块中的各单片机建立Socket通信；各单片机通过Socket与所述Linux服务器进行交互，以接收Linux服务器端程序发送的单车档位数据和向Linux服务端程序发送单车实时数据；所述单车实时数据包括：里程和速度；

所述网络传输模块包括：光猫、路由器和AP；所述AP用于将动感单车房中的多台动感单车组成局域网，再通过光猫和无线路由器与所述服务器相连接，以同时向各单片机下发指令，进而达到控制各动感单车的车轮转动阻力一致变化的目的。

3.权利要求1所述的一种动感单车阻力控制系统，其特征在于：所述一种动感单车阻力控制系统还包括测速模块；所述测速模块包括：永磁铁和霍尔传感器；所述霍尔传感器安装在动感单车的车轮支架上，动感单车的车轮上安装有与霍尔传感器对应的所述永磁铁，所述霍尔传感器通过信号线与对应的单片机连接；当动感单车的车轮转动时，霍尔传感器通过检测永磁铁，测得动感单车的车轮转动信号，进而将测得的动感单车车轮转动信号传输至对应的单片机，单片机将所述车轮转动信号转换为车轮的里程M，并将所述里程M通过Socket上传至Linux服务器，Linux服务器通过热量计算公式，计算出对应的热量J；所述热量计算公式如下：

上式中，M为里程，h为骑行时长，a_i为骑行系数，为预设值，i为秒计时，i＝1,2,…,n，n为骑行总时长，b为体重系数，为预设值。

4.如权利要求1所述的一种动感单车阻力控制系统，其特征在于：所述一种动感单车阻力控制系统还包括刹车模块，所述刹车模块为紧急停止按钮；所述紧急停止按钮通过信号线与对应的单片机电性连接；当按下紧急停止按钮时，单片机将控制阻力快速增大，以达到刹车的目的。

5.一种动感单车阻力控制方法，应用于一种动感单车阻力控制系统中，其特征在于，所述一种动感单车阻力控制方法的步骤包括：

S101：用AP将动感单车房中的多台动感单车组成局域网，再通过光猫和无线路由器与所述服务器相连接；

S102：Linux服务器通过Linux服务端程序与所述数据库服务器进行交互，以读取所述数据库服务器中的所述课程阻力脚本，并将所述课程阻力脚本转换为单车档位数据；

S103：所述Linux服务器通过与各动感单车的单片机之间建立的Socket通信，以将所述单车档位数据下发至各单片机；各单片机接收到所述单车档位数据之后，将其转换为对应的步进脉冲信号和方向电平信号，进而将所述步进脉冲信号和所述方向电平信号输出至所述步进电机驱动器；

S104：步进电机驱动器接收到所述步进脉冲信号和方向电平信号后，将其转换为角位移信号，并将所述角位移信号传输至所述步进电机，以控制步进电机的转向和转速；

S105：步进电机将力传给蜗杆减速箱，蜗杆减速箱连接刹车杆控制刹车片前后运动以控制刹车片和动感单车车轮之间的距离，进而控制多台动感单车的转动阻力。

6.如权利要求5所述的一种动感单车阻力控制方法，其特征在于：步骤S103中，各单片机接收到所述单车档位数据之后，将其转换为对应的步进脉冲信号和方向电平信号的方法为：各单片机接收到所述单车档位数据之后，将其转换为对应的步进脉冲信号和方向电平信号的方法均为：通过识别所述单车档位数据，得到当前时刻的档位数据x_i，并与上一时刻的档位数据x_i-1进行对比，若x_i>x_i-1，则输出正的方向电平信号，以控制步进电机正传，进而减小刹车片与车轮之间的距离；若x_i<x_i-1，则输出负的方向电平信号，以控制步进电机反转，进而增大刹车片与车轮之间的距离；若x_i＝x_i-1，则保持当前状态不变；步进脉冲信号值＝|x_i-x_i-1|×a，其中，a大于0，为预设值。