装多磁块位置和磁通量变化转盘式传感器的助力自行车

摘要

本发明装多磁块位置和磁通量变化转盘式传感器的助力自行车于多点位磁感应提供助力信号的电动助力自行车。传感器包括依次连接的传感元件、助力模型处理器、数模转换器、运算放大器，传感元件的转动盘上固定设置有多个相邻磁极性相反的永磁块，各永磁块之间的间距和磁通量有不同，转动盘设在自行车的车轮中心轴上，传感元件的霍尔设在接近永磁块的车架上，运算放大器电机控制器连接。优点：霍尔可获得矩形波信号，便于传感器经数字处理输出用人为设定的助力模型，助力起始、终点、力量合理，使人机能配合又省电。

主权项

装多磁块位置和磁通量变化转盘式传感器的助力自行车，包括电动自行车和传感器，电动自行车的车轮中心轴（51），中心轴（51）的两端与电动自行车的车架（53）固定连接，中心轴（51）外套有带套花鼓（52），带套花鼓（52）在中心轴（51）外转动，带套花鼓（52）与自行车的车轮（54）固定连接，带套花鼓（52）与车轮（54）同步转动；电动自行车的电池（55）连接电机控制器（29），电机控制器（29）连接车轮上的电机（30）；其特征在于：传感器的结构和部件的连接关系如下：传感器包括依次连接的传感元件、助力模型处理器（21）、数模转换器（27）和运算放大器（28）；［1］传感元件是把转动盘（1）的转动运动变为矩形波信号输出的元件；传感元件包括一块转动盘（1）和多个永磁块（2），转动盘（1）上固定设置有多个永磁块（2），多个永磁块（2）成圆环形分布，且多个永磁块（2）成错位分布，错位分布是半径错位分布方式或间距错位分布方式的某一种；或即有半径错位分布方式，又有间距错位分布的组合方式；半径错位分布方式是：该多个永磁块（2）分布在一个圆环形（6）范围内，在圆环形（6）的内圆形轨迹线（5‑1）与外圆形轨迹线（5‑2）之间至少有一条圆形轨迹线贯穿全部永磁块（2）；内圆形轨迹线（5‑1）和外圆形轨迹线（5‑2）为同心圆，至少有两个永磁块（2）到内圆形轨迹线（5‑1）所在圆中心的距离不相同；间距错位分布方式是：相邻永磁块（2）之间的距离为永磁块间距（7）；至少有两条永磁块间距（7）的长短不相同；在转动盘（1）的某一面，相邻永磁块（2）的磁极性相反，即转动盘（1）的某一面上全部永磁块（2）的磁极性分布方式是N极、S极、 N极、S极、 N极、S极……；至少有两枚永磁块（2）的磁通量不相同；还包括一个霍尔（3），霍尔（3）位于转动盘（1）的某一面或两面都有霍尔（3），霍尔（3）设在接近永磁块（2）的位置，霍尔（3）与永磁块（2）之间有间距；霍尔（3）是对相反磁极性产生矩形波输出信号的霍尔；［2］助力模型处理器（21）是把转动盘（1）转动的数字信号变为助力模型数字信号的信号形式转换器；助力模型处理器（21）包括模数转换和波宽波峰识别器（22）、助力起点选择器（23）、磁块转速计算器（24）、助力模型存储器（25）和助力模型计算器（26）；模数转换和波宽波峰识别器（22）与传感元件连接，模数转换和波宽波峰识别器（22）把传感元件中霍尔（3）输入的矩形波信号进行识别各个矩形波的宽度和峰值，将各个矩形波信号变为不同的数字信号，对每个矩形波进行标注，模数转换和波宽波峰识别器（22）输出标注有磁块位置秩序的磁块运动数字信号；模数转换和波宽波峰识别器（22）分别与助力起点选择器（23）和磁块转速计算器（24）连接，助力起点选择器（23）与磁块转速计算器（24）连接；磁块转速计算器（24）用模数转换和波宽波峰识别器（22）输入的标注有磁块位置秩序的磁块运动数字信号计算出转动盘（1）的转速，并把转动盘（1）的转速数字信号传给助力起点选择器（23），助力起点选择器（23）用标注有磁块位置秩序的磁块运动数字信号，和转动盘（1）的转速数字信号这两个信号确定在某种转速条件下的助力起点对应的某一个矩形波，即确定助力起点磁块；助力起点选择器（23）和磁块转速计算器（24）分别都与助力模型计算器（26）连接，助力模型存储器（25）也与助力模型计算器（26）连接；助力模型计算器（26）用助力起点选择器（23）的助力起点磁块，和用磁块转速计算器（24）的转动盘（1）转速这两个条件选择助力模型存储器（25）中的某一种助力模型函数，并将助力起点磁块和转动盘（1）转速这两个条件代入助力模型函数，计算出适合这两个条件的助力模型数字信号，即助力模型计算器（26）输出助力模型数字信号；［3］数模转换器（27）是把助力模型数字信号转换成助力模型的模拟信号；助力模型计算器（26）与数模转换器（27）连接，数模转换器（27）把助力模型计算器（26）的助力模型数字信号转换成助力模型模拟信号；［4］运算放大器（28）是把数模转换器（27）的助力模型模拟信号转换成额定电压范围的助力模型模拟信号；传感器与电动自行车的连接关系是：传感器的转动盘（1）套在带套花鼓（52）外固定，转动盘（1）与带套花鼓（52）同步转动，全部永磁块（2）的内圆形轨迹线（5‑1）转动中心与带套花鼓（52）转动中心相同，霍尔（3）固定在接近永磁块（2）的车架（53）上能感受永磁块（2）磁通量的位置，传感器中运算放大器（28）的信号输出导线与电动自行车的电机控制器（29）的信号输入端连接；中心轴（51）外套有带套花鼓（52），转动盘（1）与带套花鼓（52）同步转动;还包括热敏电阻R6，热敏电阻R6连接在运算放大器（28）的输入端和输出端之间；助力模型处理器（21）是单片机（31），单片机（31）上连接有时钟电路（32）；传感器的机械部件与传感部件结构关系：传感器的机械部件包括转动盘（1），传感器的传感部件包括多个永磁块（2）、霍尔（3）、单片机（31）、数模转换器（27）和运算放大器（28）；传感部件中依次相连的霍尔（3）、单片机（31）、数模转换器（27）和运算放大器（28）四个电子元件设在一块电路板（59）上；电路板（59）设在车架（52）上的位置能使霍尔（3）感受永磁块（2）的磁通量，并且电路板（59）的位置使霍尔（3）能根据永磁块（2）的运动输出电信号；霍尔（3）设在内圆形轨迹线（5‑1）与外圆形轨迹线（5‑2）之间；转动盘（1）在多个永磁块（2）的内圆形轨迹线（5‑1）所在圆范围内设有中心孔；至少有一个永磁块间距（7）的长度不等于其它任何一个永磁块间距（7），且至少有一个永磁块（2）的磁通量不等于其它任何一个永磁块（2）的磁通量。