具体实施方式

在以下描述中，参考了一种用于测量至少一个物理参数——例如具有至少一个车轮的车辆如自行车的速度和/或行进距离的方法和系统。本领域技术人员众所周知的所有电子元件仅以简化方式进行描述。该车辆例如可以是两轮自行车，以便由使用者在路径上———例如在道路上或在森林中——移动。

图1和2表示具有两个车轮11的自行车10的侧视图和顶视图。前轮11以自由旋转的方式安装在前叉12的一端处。该前叉12安装在自行车车架13的前部中以能够转动自行车的前轮11。叉12在另一端处连接到车把14。可以由使用者的两只脚驱动的牙盘15设置成与链条连接以驱动后轮11在车架13的后部上旋转。

测量系统1也安装在自行车10上，用于测量至少一个物理参数，例如使用中的自行车的速度和/或行进距离。测量系统1主要包括放置在前叉12上或车架13的后部上的至少一个永磁体2，以及放置在前轮或后轮11上的至少一个测量电路3。优选地，永磁体2被放置在前叉12上并且测量电路3安装在前轮11的轮辋或轮胎上，或甚至安装在前轮的辐条21上。

测量系统1还可以包括至少一个便携设备4以从测量电路3接收例如自行车行进的速度和/或距离的测量信息。优选地，测量电路3被放置前轮11的轮辋的一侧。永磁体2在与测量单元3相同的距前轮11的旋转轴线的距离处设置在前叉12上，以在其在前轮11旋转期间通过测量电路3时与测量电路3相对/正对。

还可以设想将放置在前轮11的轮辋上的至少两个测量电路3、3’各自安装在轮辋的相对侧，并且将两个永磁体2、2’安装在距前轮11的旋转轴线相同的距离处。永磁体2、2’在测量电路3、3’于永磁体2、2’的前面通过时各自与相应的测量电路3、3’之一相对/正对。测量电路3、3’可以安装在前轮11的轮辋或轮胎的不同两侧上的相同位置处，或甚至彼此成180°地安装在不同两侧上，或安装在同一侧，在这种安装在同一侧的情况下，单个永磁体2是有益的。也可以考虑将测量电路3、3’各自放置在前轮11的辐条21上。

在如图3所示使用的单个测量电路3的情况下，该测量电路3主要包括用以特别是通过线圈B感测其在永磁体2的面前通过的磁传感器31、对磁传感器31的线圈B感测到的感应电压进行整流的具有至少一个二极管的整流器32以及用以储存在整流器32之后回收的能量的平滑电容器C_L。回收并储存在平滑电容器C_L上的能量允许向测量电路3的电子元件提供电源。

测量电路3还主要包括计算单元34，该计算单元34直接连结/链接在磁传感器31的输出端处，以执行物理参数如使用中的自行车的速度和/或行进距离的计算。可以是处理器的计算单元34由振荡器33计时，该振荡器33可以是钟表石英或MEMS振荡器。在磁传感器31在磁传感器31附近的永磁体2的面前通过时由振荡器33随时间的推移而以一速率产生的每个磁脉冲均允许计算单元34轻松地计算速度。另外，还可以通过积分轻松获取行进距离。

可以考虑在计算单元34中计算瞬时速度、一确定的时间段内的最大速度、和平均速度。自行车行进的距离也可以在确定的时间段内在计算单元34中确定。

所执行的测量可以由连接在计算单元34的输出端处的发送-接收单元35的天线36发送到便携设备4。发送-接收单元35在处于广告模式时可以属于BLE类型，用于将短距离射频信号S_RF发送到便携设备4。该便携设备4可以是安装在自行车车把上的移动电话，或平板电脑，或甚至是电子耳机，以将测量结果以音频形式报告给使用者。

在一个变型中，测量电路3的计算单元34可以设置成基于由磁传感器31提供的感应电压脉冲来确定其在与磁传感器31相对的固定永磁体2的面前通过的次数。然后，测量电路3的发送-接收单元35通过天线36将与磁传感器31在永磁体2的面前通过的次数有关的数据发送到便携设备4。车辆的速度和/或行进距离的计算直接在便携设备4的处理单元44中进行。

因此，通过获知在只有一个磁传感器和单个永磁体2的情况下两个感应电压峰值之间的时间t以及直径为D的自行车车轮的尺寸，可以得到自行车的速度v。这给出了v＝π·D/t。在两个测量电路3、3’例如彼此成180°布设在轮辋上的情况下，速度因此可以是v＝π·D/(2·t)。

当然，为了精确计算自行车的速度，前轮11的直径D和可能的带有磁传感器31的测量电路3相对于水平面的倾斜角度必须由自行车的使用者尤其是经由下述便携设备4在本质上进行校准。

如图3所示，应当注意，测量电路3可以包括连接到计算单元34的存储器37，以存储随时间变化的行进距离和速度的测量值。它可以是FLASH类型的非易失性存储器，以在电源故障的情况下——特别是当自行车静止时或当存储在平滑电容器C_L上的电压不够时——将数据保存在存储器中。

测量电路3还可以包括其它传感器。可以设置倾角计38，以允许通过积分在计算单元34中计算由自行车在使用中执行的抬升或自行车的瞬时横向倾斜度。倾角计可以由测量电路3中的加速度计组成。加速度计在车轮旋转期间提供正弦测量信号，其中在从竖向通过最高点时的加速度最大，在与路径接触的最低点时加速度最小。测量电路3的磁传感器31通过变换加速度计的测量信号的最大值和最小值来检测磁体2的通过。磁传感器31在永磁体2对面/与永磁体2相对的通过时间的测量允许计算自行车在使用中执行的抬升，或自行车相对于地面的瞬时横向倾斜度。

正抬升和负抬升的测量数据以及速度和行进距离都存储在非易失性存储器37中。还可以设置气压计或高度计38’以测量大气压力。这些传感器在一些速降运动的练习中可能有用。与气压计38’结合的倾角计38可以经由与测量电路3通信的便携设备4进行校准。

测量系统1还可以包括未示出的压力传感器电路，其设置在轮辋上的轮胎气门嘴处以测量轮胎压力。电源可以由测量电路3通过无线通信提供，并且压力传感器电路的压力测量值被发送到测量电路3。该压力测量值可以存储在测量电路3中，也可以发送到便携设备4。

地面类型的检测可以由测量系统1确定。可以设置用以测量地面温度的测量电路3的温度传感器和用以测量角加速度的加速度计。

归功于安装在自行车前轮或甚至自行车后轮的轮胎或轮辋上的测量电路3，可以用由磁体2的位置给出的物理位置进行同步。因此，这也允许通过RF介质的传播特性提供可测量的信息。这些可以是多普勒速度、合成孔径雷达(SAR)测量结果。

当自行车停止或以过低的速度滚动/行进时，如果来自平滑电容器C_L的电源电压下降到第一阈值电压以下，则计划停用发送-接收单元35。当该电源电压进一步下降到第二临界电压阈值以下时，整个测量电路3通过已预先将所有测量数据存储在非易失性存储器37中而被停用。因此，当在使用自行车的情况下电源电压充分高于第一低电压阈值时，这些存储的数据可以再次被发送到便携设备4。

当然，为了即使在低速时也使整个测量电路3具有足够的工作电压，这取决于磁传感器31的具有确定匝数的线圈B的尺寸设定和由永磁体2产生的磁场的强度。在磁传感器31通过时其与永磁体2之间的距离必须尽可能小。利用测量电路3和永磁体2，刚好在例如2km/h以上的自行车速度可能就足以在平滑电容器C_L上存储足够的能量。

如上所述，便携设备4可以是由自行车的使用者携带或紧固在自行车的一部分上——例如自行车的车把上——的移动电话。它也可以是同样紧固在自行车的车把上的平板电脑，或者是使用者戴在耳朵上以通过音频信号报告速度和行进距离的测量值的电子耳机。

便携设备4包括发送-接收单元45，以通过天线46建立信号S_RF与测量电路3的通信。便携设备4还包括振荡器43，该振荡器43也可以是钟表石英振荡器或其它振荡器，以为连接到发送-接收单元45的数据处理单元44计时。非易失性存储器47允许存储从测量电路接收的或在便携设备4中计算出的测量信息，并向处理单元提供参数化或校准数据以由发送-接收单元45发送到测量电路3。还可以设置至少一个显示元件48，例如液晶或LED显示元件，以在从测量电路3接收到信号S_RF时向使用者报告自行车的速度和行进距离。

在电子耳机形式的便携设备4的情况下，可以设置诸如扬声器的音频元件48’。因此，对于移动电话或平板电脑形式的便携设备4而言，可能存在音频元件48’和显示元件48两者。这样，可以使用语音合成以音频形式向使用者提供由测量电路3执行的测量的信息。

还应注意，由于紧固在车把上的便携设备4与测量电路3之间的距离较小，因此可以大幅降低BLE信号S_RF的功率。因此，这允许在自行车停止的时刻增加测量电路3的操作时间。

测量电路的磁传感器31可以仅由连接到计算单元34的多匝线圈以简化方式构成。另外，可以设置两个测量电路3、3’，其如图2所示例如定位在车轮上的相同位置，但在车轮11的轮辋或轮胎的不同两侧。这两个测量电路3、3’也可以彼此成180°地设置在车轮11的轮辋或轮胎的同一侧上或不同两侧上。这允许确保具有磁传感器的这两个测量电路3、3’中的至少一个测量电路是正确操作的，以在测量电路3中精确测量速度和行进距离或另一物理量。磁传感器31也可以是霍尔效应传感器。

根据刚刚进行的描述，技术人员可以设计用于测量至少一个物理参数如具有至少一个车轮的车辆的速度和/或行进距离的方法和系统的多个变型而不脱离由权利要求限定的本发明范围。该测量系统中可以设置多个便携设备。每个便携设备都有自己的能量源，例如电池或太阳能电池或其它能量源。测量电路和永磁体也可以安装在自行车的后轮侧。还可以设想磁体集成在车架或前叉的材料中。