TWI762001B - 電子飛輪系統及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一種電子飛輪系統，包含一控制模組及一飛輪訓練裝置，使用者可以透過終端裝置設定阻力大小，控制模組會依照使用者的輸入的阻力設定值控制飛輪訓練裝置產生阻力進而達成訓練目的。

Description

電子飛輪系統及其使用方法

本發明係關於一種飛輪健身系統，特別是一種結合電磁阻力與馬達的電子飛輪系統。

一般飛輪健身系統都會有拉繩捆捲並與飛輪連動，當使用者拉出拉繩會帶動飛輪轉動(稱為向心運動)，因而增加飛輪的轉動慣量；當拉繩全數被拉出後，飛輪因慣性而繼續轉動將拉繩回捲(稱為離心運動)，要將飛輪停下的過程就提供了訓練的阻力。

一旦拉動飛輪轉動後，拉動飛輪提供的阻力會隨著飛輪轉動速度上升而下降，不論是拉出或回捲，都會與一開始向心運動過程中拉出拉繩的速度成正比，因此要做到低速高阻力必須增加飛輪片的數量。然而一般飛輪片的規格種類不多無法做細微調整，因此當使用者希望離心訓練的阻力大於向心訓練的阻力時，都需要借力才能完成。

基於上述缺失，本發明目的在於提供一種結合電磁阻力與馬達的電子飛輪系統，讓使用者在不論高低速的情況下，能夠自由控制向心運動及離心運動的阻力大小。

基於上述目的，本發明提供一種電子飛輪系統，包含一控制模組及一飛輪訓練裝置，該飛輪訓練裝置包含一電磁阻力機構、一馬達及一飛輪，其中該控制模組根據該飛輪角速度的變化量而啟動電磁阻力機構以降低該飛輪的轉速，或啟動該馬達以增加該飛輪的轉速。

其中，該電子飛輪系統還包含一接收模組與一終端裝置電性連接並接收一阻力設定值，該阻力設定值包含向心阻力值及離心阻力值。

其中，該控制模組包含一轉速偵測單元及一電流控制單元，該轉速偵測單元偵測該飛輪角加速度，該電流控制單元控制根據阻力設定值輸出一電流至該電磁阻力機構或該馬達。

較佳的，該電流控制單元根據向心阻力值輸出一電流至該電磁阻力機構，根據離心阻力值輸出一電流至馬達。

此外，該電子飛輪系統還設有一拉力偵測器用以偵測使用者目前的施力大小。

本發明還提供一種電子飛輪系統的使用方法，包含透過一終端裝置輸入一阻力設定值，控制模組根據該阻力設定值輸出電流至電磁阻力機構，判斷該電子飛輪系統是否由向心運動進入離心運動，電子飛輪系統會停止輸出電流至電磁阻力機構，接著啟動馬達順著飛輪的轉動方向提供額外轉速直到電子飛輪系統由離心運動進入向心運動。

其中，該電子飛輪系統還具有一轉速偵測單元，當該飛輪於一預定時間內角速度變化量為零或轉為負值時，即判斷該電子飛輪系統由向心運動進入離心運動，或是由離心運動進入向心運動。

較佳的，該電子飛輪系統還具有一感測器，根據該電子飛輪系統的一拉繩的拉出或捲回動作，判斷該電子飛輪系統處於向心運動或是離心運動。

S1~S4:步驟

10:終端裝置

20:電子飛輪系統

21:接收模組

23:控制模組

231:轉速偵測單元

232:電流控制單元

25:飛輪訓練裝置

251:電磁阻力機構

252:馬達

253:飛輪

254:感測器

30:阻力設定值

圖1是本發明實施例之系統圖。

圖2是本發明實施例之方法流程圖。

為了清楚說明本發明之具體實施方式、構造及所達成之效果，配合圖式說明如下：請參閱圖1，繪示一種電子飛輪系統20，包含一接收模組21、一控制模組23及一飛輪訓練裝置25，其中該飛輪訓練裝置25包含一飛輪253、一電磁阻力機構251以及一馬達252。

其中，該接收模組21與一終端裝置10以無線的方式連接，該接收模組21接收使用者透過該終端裝置10輸入的阻力設定值3，該終端裝置10可以是智慧型手機、智慧型手錶、平板電腦或是其他具有無線傳輸功能的裝置。在其他的實施態樣，該接收模組21與該終端裝置10也能夠以有線的方式連接。

其中，該控制模組23包含一轉速偵測單元231及一電流控制單元232，該轉速偵測單元231偵測該飛輪253轉速(轉速等同於飛輪253的瞬間角速度)以及角加速度(轉速增加時為正值，轉速降低時為負值)，該電流控制單元232根 據一預定時間內角加速度的積分值(即角速度變化量)，以輸出電流至該電磁阻力機構251或該馬達252。

於本實施態樣中，該接收模組21與該控制模組23連接，該接收模組21將終端裝置10輸出之阻力設定值並傳送至電流控制單元232，該阻力設定值用來設定一向心阻力值及一離心阻力值，該電流控制單元232會根據該向心阻力值輸出電流至該電磁阻力機構251以達到調整向心阻力的效果；當轉速偵測單元231偵測到飛輪253轉速不再增加時(即飛輪於預定時間的角速度變化量為零或是轉為負值)，該電流控制單元232會停止輸出電流至電磁阻力機構251，接著根據該離心阻力值輸出電流至馬達252，直到該飛輪角速度匹配於該離心阻力值，藉此使用者可以達到完成更多元的訓練模式。

於其他實施態樣中，該接收模組21與該控制模組23連接，該接收模組21將終端裝置10輸出之阻力設定值(此時向心阻力值與離心阻力值為同一阻力值)傳送至電流控制單元232，該電流控制單元232根據阻力設定值輸出電流至該電磁阻力機構251，輸出的電流與飛輪253慣性產生阻力而使飛輪253轉動，當該轉速偵測單元231偵測該飛輪253轉速不再增加時，該電流控制單元232則停止輸出電流至該電磁阻力機構251並同時啟動該馬達252順著飛輪方向提供飛輪253額外轉速而產生阻力直到該飛輪角加速度匹配於該阻力設定值，藉此，使用者可以依照自身需求而輸入阻力設定值進而達成訓練的目的。

於其他實施態樣中，該電子飛輪系統得加裝一感測器254，根據拉繩的拉出或捲回動作來判斷該電子飛輪系統處於向心運動或是離心運動。除此之外，該電子飛輪系統得安裝一拉力偵測器，該拉力偵測器用以偵測使用者目前的施力大小(即為拉力值)。前述拉力偵測器可以是安裝在拉繩與把手之間 的一種小型拉力計，或是安裝在把手上的小型感壓器，或是任何可以偵測拉繩張力或把手受力的裝置，且該拉力偵測器與終端裝置10電性連接。控制模組23會根據該拉力偵測器偵測之拉力值與使用者預先輸入之阻力設定值進行比對，以決定控制模組23要增加轉速、或增加電磁阻力，讓實際阻力與設定阻力值更加接近。

請參閱圖2，本發明還提供一種電子飛輪系統的使用方法，使用者可以透過一終端裝置10輸入一阻力設定值(步驟S1)，該電子飛輪系統會根據使用者輸入的阻力設定值控制輸出電流的大小(步驟S2)，當使用者拉動拉繩帶動飛輪253轉動時必須克服電磁阻力與飛輪253的慣性使飛輪253轉動，且飛輪253轉速會隨著使用者拉動而上升，當電子飛輪系統偵測飛輪253於一預定時間內角速度變化量為零或轉為負值時(步驟S3)，判斷電子飛輪系統由向心運動進入離心運動，電子飛輪系統會停止輸出電流至電磁阻力機構251，接著啟動並控制馬達252順著飛輪253轉動方向提供額外轉速(步驟S4)，以提高飛輪的轉速達到阻力設定值所換算之轉速，此時飛輪253角速度匹配於使用者設定的離心阻力值，馬達即可關閉而不再提供額外轉速，讓使用者達成訓練的目的，而當使用者再次拉動飛輪253進入向心運動時，電子飛輪系統則再次提供電磁阻力機構251輸出電流提供阻力。

10:終端裝置

20:電子飛輪系統

21:接收模組

23:控制模組

231:轉速偵測單元

232:電流控制單元

25:飛輪訓練裝置

251:電磁阻力機構

252:馬達

253:飛輪

254:感測器

30:阻力設定值

Claims (8)

1. 一種電子飛輪系統，包含一控制模組及一飛輪訓練裝置，該飛輪訓練裝置包含一電磁阻力機構、一馬達及一飛輪，其特徵在於：該控制模組包含一電流控制單元，該電流控制單元根據一向心阻力值輸出一電流至該電磁阻力機構，該電流控制單元根據一離心阻力值輸出一電流至該馬達。
2. 如請求項1所述之電子飛輪系統，其中該控制模組還包含一轉速偵測單元。
3. 如請求項2所述之電子飛輪系統，其中該轉速偵測單元偵測該飛輪角加速度。
4. 如請求項1所述之電子飛輪系統，其中該飛輪系統更包含一接收模組與一終端裝置電性連接並接收一阻力設定值，該阻力設定值用於設定該向心阻力值與該離心阻力值。
5. 如請求項1所述之電子飛輪系統，其設有一拉力偵測器。
6. 一種電子飛輪系統的使用方法，包含：透過一終端裝置輸入一阻力設定值；根據該阻力設定值輸出電流至一電磁阻力機構；判斷該電子飛輪系統是否由向心運動進入離心運動；以及停止輸出電流至該電磁阻力機構，接著控制該馬達順著一飛輪轉動方向提高該飛輪之轉速達到該阻力設定值所換算之轉速，直到該電子飛輪系統由離心運動進入向心運動。
7. 如請求項6所述電子飛輪系統的使用方法，該電子飛輪系統具有一轉速偵測單元，當該飛輪於一預定時間內角速度變化量為零或轉為負值 時，即判斷該電子飛輪系統由向心運動進入離心運動，或是由離心運動進入向心運動。
8. 如請求項6所述電子飛輪系統的使用方法，該電子飛輪系統具有一感測器，根據該電子飛輪系統的一拉繩的拉出或捲回動作，判斷該電子飛輪系統處於向心運動或是離心運動。

Images