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开源项目分享 | 自行车自动变速器

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发表于 2023-2-23 13:25:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 机器谱 于 2023-2-23 13:25 编辑

本文素材来源于 山东农业工程学院
作者:徐现乐、王壮壮、乔大壮、李凯歌
导老师:赵志桓、董小婧

       变速自行车具有变速装置,变速装置的作用就是改变链条和不同的前、后大小齿轮盘的配合比来改变车速快慢,前齿盘的大小和后齿盘的大小决定了自行车旋动脚蹬时的力度,前齿盘越大,后齿盘越小时,脚蹬时越感到费力,前齿盘越小,后齿盘越大是,脚蹬时越感到轻松,根据不同车手能力,即可通过调整前、后齿盘的大小调整自行车的车速,或是应对不同的路段、路况。

       现有的变速自从车的变速装置都是通过骑手自己改变的,操作不方便,尤其是刚开始使用变速自行车时,无法根据路况达到一个合适的前齿盘和后齿盘的传动比,影响了骑行的体验。

       一种基于Basra控制板设计的自行车自动变速装置,其特征在于,包括数字舵机,变速后拨,3144霍尔传感器模块,强磁铁,2500mAh5v可充电电池,Basra控制板,太阳能板,ADXL345倾角传感器,以及探索者很多的零件。

       变速自行车实际上是变频自行车因人蹬的频率一定故成为变速自行车,速度为5千米每小时负重160斤当齿轮配比为前最小后最大时登的频率要达到60转每分钟而用力约500g 而选择齿轮配比前最大后最小时登的频率约2转每分钟而用力约达到15kg,所以变速车选好齿轮配比起速轻而且快,定速前不断切换配比当达到最高速度后用力随惯性可以减少故同等体力增长骑行时间随着变速车的大量普及使用,我们小组发现变速车的变速功能都是由人自己改变的。于是我们便提出了大胆设想,能不能设计一种可以让其自动变速的装置,让其在不同的骑速下自动变速,在不同的坡度下自动变速,来带给人们更好的骑行体验。



硬件及系统框图


      下面对本装置的原理进行进一步的描述和解释,以使本领域技术人员能够更好的理解本发明,应该明白的是,下述内容仅起到解释、说明的作用,并不对本发明实质性内容进行限定,所有在本发明思路之内的改进,都应该在本发明保护范围之内。

       自行车的自动调档装置
       此装置利用传感器与单片机单方面信息交流,控制1.数字舵机进行指定角度的转动,带动2.链条后拨变换挡位,从而实现自行车的自动换挡,自行车之所以可以变速的原因在于链轮传动比,后链条齿轮由大到小,分别为1档、2档、3档、4档、5档、6档、7档,对于轮子直径为40cm的轮子来说,车速在1-3km/h这个速度范围内时,使用最低速度档位7档位,如果车速在3-5km/h这个速度范围内时,则使用6档位,如果车速在5-7km/h这个速度范围内时则使用5档位,如果车速在7-9km/h这个速度范围内时则使用4档位,如果车速在9-11km/h这个速度范围内时,则使用3档位,如果车速在11-13km/h这个速度范围内时,则使用2档位,如果车速在13-15km/h这个速度范围内时,则使用最快档位1档位。

       自行车自动变速装置的具体实施过程如下:
       自动变速:我们将3144霍尔传感器安装在轮辐上,随后在对应的位置放置一个强磁铁,利用霍尔效应来测量轮胎转的圈数,将数据传输给Basra控制器,经过相应的程序后输出转速,然后主程序调用转速,进行判断,其相应的程序控制舵机转动指定角度;然后将ADXL345倾角传感器安装在自行车上,将其获得的数据传输给控制器,调用之后控制舵机转动指定的角度,总结为该装置先由霍尔传感器和倾角传感器获得转速和坡度,然后将其传输给单片机,经过单片机处理后控制舵机转动指定的角度,带动链条改变链轮传动比。还可以手动变速,通过两个按键对舵机进行控制,实现加减挡位,有一个加档位按键和减档位按键,按键使用的触碰传感器,每次的计数按键用来直接控制舵机改变角度实现简单的自变速。

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