电动自行车中轴传感系统技术方案

一种电动自行车中轴传感系统，它由旋转部分和固定部分组成；旋转部分由中轴、磁钢、支撑套筒、应变传感器、第二支架、次级线圈部分组成，支撑套筒的端面上设置有电路板，该电路板包括信号放大单元、信号调制单元、稳压整流单元；固定部分由轴承、霍尔元件、第一支架、初级线圈、信号发生装置、功率放大单元、信号解调单元、频压转换装置、信号处理单元、电源转换装置部分组成，霍尔元件的感应面与磁钢的感应表面相对。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种电动自行车中轴传感系统，它由旋转部分和固定部分组成；旋转部分由中轴、磁钢、支撑套筒、应变传感器、第二支架、次级线圈部分组成，支撑套筒的端面上设置有电路板，该电路板包括信号放大单元、信号调制单元、稳压整流单元；固定部分由轴承、霍尔元件、第一支架、初级线圈、信号发生装置、功率放大单元、信号解调单元、频压转换装置、信号处理单元、电源转换装置部分组成，霍尔元件的感应面与磁钢的感应表面相对。【专利说明】电动自行车中轴传感系统
本技术涉及一种电动自行车中轴传感系统，属于电动自行车中轴传感设备
。
技术介绍
电动自行车作为一种轻快省力、绿色环保的交通工具，逐渐代替自行车并成为了重要的短距离代步工具。传统的电动自行车都是通过手把调节控制电机的输出功率以进行调速，无法根据自行车中轴所受扭矩的大小来调节电机的输出功率，这种电动自行车普遍存在车速过快、耗电量大、充电频繁等缺点。为了让电动自行车的驱动电机能够根据电动自行车中轴所受扭矩的大小来调整输出功率，通常在电动自行车上设置中轴扭矩传感装置，利用应变传感器感测该自行车所受的力矩，然后传输至控制器以判断骑乘者所提供的动力是否足够。现有的电动自行车通常将应变片设置于由脚踏板和曲柄直接带动的旋转中轴上，再通过传感器将该应变片所发出的感测信号传送至控制器，如此一来，通过该应变片所发出的感测信号即可准确的推算出骑乘者提供的动力。由于该应变片随中轴转动，信号引出线很容易因缠绕而出现故障。目前，一部分的电动自行车采用摩擦簧片的方式传输信号并给旋转部分供电，由于摩擦簧片触点容易出现磨损、氧化、烧毁、机械接触跳动等问题，极易造成信号丢失，且容易出现虚假信号，以至于控制器无法准确地推算出骑乘者所提供的动力。总之，现有电动自行车中轴扭矩传感装置普遍存在结构复杂、反应迟缓、故障率高等问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述问题而提供了一种电动自行车中轴传感系统；该电动自行车中轴传感系统中，其扭矩信号可根据线圈互感原理进行无线传输，可降低虚假信号的出现几率，提高电动自行车的安全性和舒适性；该中轴传感系统中，由于其线圈互感为旋转部分电路供电，保证了在低转速状态下，其扭矩测量电路仍然能获得足够的工作电压；另外，该中轴传感系统，霍尔元件可根据磁钢的转动感应，输出相应的信号，该信号经过信号处理单元处理后，输出速度信号和方向信号，可达到检测中轴转速和方向的目的；该中轴传感系统结构简单，信号准确度高，抗干扰性强，故障率低，使用寿命长，可提高电动自行车行驶的连续性和稳定性，适合推广普及。 为了达到上述目的，本技术是采用如下技术方案实现的: 一种电动自行车中轴传感系统，它由旋转部分和固定部分组成，其特征是:旋转部分由中轴、磁钢、支撑套筒、应变传感器、第二支架、次级线圈部分组成；磁钢呈圆周分布并固定于中轴上，支撑套筒、应变传感器、第二支架分别固定在中轴上，支撑套筒的端面上设置有电路板，该电路板包括信号放大单元、信号调制单元、稳压整流单元，该电路板上设置有用于信号输出的引出线，应变传感器与电路板通过导线相连接，第二支架上缠绕有特定圈数的次级线圈，次级线圈与电路板信号输出引出线相连接，稳压整流单元输出的稳定电压为应变传感器、信号放大单元和信号调制单元供电；固定部分由轴承、霍尔元件、第一支架、初级线圈、信号发生装置、功率放大单元、信号解调单元、频压转换装置、信号处理单元、电源转换装置部分组成；2个轴承分别套置于中轴上，霍尔元件固定于第一支架上，并且与信号处理单元相连接，霍尔元件的感应面与磁钢的感应表面相对，第一支架套装在第二支架上，第一支架上缠绕有特定圈数初级线圈，信号发生装置通过功率放大单元与初级线圈相连接，初级线圈通过信号解调单元与频压转换装置相连接，电源转换装置与电动自行车上的电源相连接，电动自行车电源经电源转换装置转换出两种不同的电压后，分别为信号发生装置和功率放大单元供电。 工作原理: 电动自行车电源经电源转换装置转换出3.3V和6V两种不同的电压，其中3.3V电压为信号发生装置供电，6V电压为功率放大单元供电，信号发生装置能产生10KHz的方波，该方波经功率放大单元放大后输入到初级线圈，初级线圈产生相应的电磁场，根据线圈互感原理,次级线圈上产生相应的感应电动势,次级线圈上产生的感应电动势经过稳压整流单元输出稳定电压，为应变传感器、信号放大单元和信号调制单元供电；在骑行电动自行车的过程中，当骑乘者使用脚踏板踩蹬时，电动自行车中轴受到骑乘者所施加的力而使中轴扭矩发生变化,应变传感器检测到中轴扭矩的变化后,会根据扭矩变化的大小产生相应的电压信号，该电压信号经过信号放大单元和信号调制单元反馈到次级线圈上，根据线圈互感原理，次级线圈的改变会引起初级线圈电磁场的变化，初级线圈电磁场的变化经过信号解调单元解调出频率信号，频率信号经过频压转换装置转换成电压信号输出，该电压信号经处理后即可控制电动自行车电机的输出功率；当中轴转动时，中轴上固定的呈圆周分布的磁钢也会随之转动,在磁钢上方对应位置的霍尔元件会感应磁钢的变化而输出相应的信号，该信号经信号处理单元输出速度信号和方向信号。 本技术主要具有以下有益效果: 1、该电动自行车中轴传感系统中，其扭矩信号可根据线圈互感原理进行无线传输，可降低虚假信号的出现几率，提高电动自行车的安全性和舒适性。 2、该中轴传感系统中，由于其线圈互感为旋转部分电路供电，保证了在低转速状态下，其扭矩测量电路仍然能获得足够的工作电压。 3、该中轴传感系统，霍尔元件可根据磁钢的转动感应，输出相应的信号，该信号经过信号处理单元处理后，输出速度信号和方向信号，可达到检测中轴转速和方向的目的。 4、该中轴传感系统结构简单，信号准确度高，抗干扰性强，故障率低，使用寿命长，可提高电动自行车行驶的连续性和稳定性，适合推广普及。 【专利附图】【附图说明】 附图1是本技术电动自行车中轴传感系统的平面结构示意图； 附图2是本技术电动自行车中轴传感系统的剖面结构示意图； 附图3是本技术电动自行车中轴传感系统的电路模块连接示意图。 如图所示，图中各个部分由下列阿拉伯数字表示: 1.中轴、2.轴承、3.霍尔元件、4.磁钢、5.第一支架、6.初级线圈、7.支撑套筒、8.应变传感器、9.第二支架、10.次级线圈、11.信号放大单元、12.信号调制单元、13.稳压整流单元、14.信号发生装置、15.功率放大单元、16.信号解调单元、17.频压转换装置、18.信号处理单元、19.电源转换装置。 下面结合实施例和说明书附图对本技术作进一步的详细描述。 【具体实施方式】 实施例 如图1-3所示，一种电动自行车中轴传感系统，它由旋转部分和固定部分组成。 如图1-3所示，旋转部分由中轴1、磁钢4、支撑套筒7、应变传感器8、第二支架9、次级线圈10部分组成，磁钢4呈圆周分布并固定于中轴1上，支撑套筒7、应变传感器8、第二支架9分别固定在中轴1上，支撑套筒7的端面上设置有电路板，该电路板包括信号放大单元11、信号调制单元12、稳压整流单元13，该电路板上设置有用于信号输出的引出线，应变传感器8与该电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动自行车中轴传感系统，它由旋转部分和固定部分组成，其特征是：旋转部分由中轴(1)、磁钢(4)、支撑套筒(7)、应变传感器(8)、第二支架(9)、次级线圈(10)部分组成；磁钢(4)呈圆周分布并固定于中轴(1)上，支撑套筒(7)、应变传感器(8)、第二支架(9)分别固定在中轴(1)上，支撑套筒(7)的端面上设置有电路板，该电路板包括信号放大单元(11)、信号调制单元(12)、稳压整流单元(13)，该电路板上设置有用于信号输出的引出线，应变传感器(8)与电路板通过导线相连接，第二支架(9)上缠绕有特定圈数的次级线圈(10)，次级线圈(10)与电路板信号输出引出线相连接，稳压整流单元(13)输出的稳定电压为应变传感器(8)、信号放大单元(11)和信号调制单元(12)供电；固定部分由轴承(2)、霍尔元件(3)、第一支架(5)、初级线圈(6)、信号发生装置(14)、功率放大单元(15)、信号解调单元(16)、频压转换装置(17)、信号处理单元(18)、电源转换装置(19)部分组成；2个轴承(2)分别套置于中轴(1)上，霍尔元件(3)固定于第一支架(5)上，并且与信号处理单元(18)相连接，霍尔元件(3)的感应面与磁钢(4)的感应表面相对，第一支架(5)套装在第二支架(9)上，第一支架(5)上缠绕有特定圈数初级线圈(6)，信号发生装置(14)通过功率放大单元(15)与初级线圈(6)相连接，初级线圈(6)通过信号解调单元(16)与频压转换装置(17)相连接，电源转换装置(19)与电动自行车上的电源相连接，电动自行车电源经电源转换装置(19)转换出两种不同的电压后，分别为信号发生装置(14)和功率放大单元(15)供电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞，刘子健，任秩倩，王凤兰，万玉良，董杰，牛海龙，张素红，
申请(专利权)人：秦皇岛鸿大科技开发有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13