一种电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，包括：应变片、霍尔传感器、安装在电动助力自行车车把处的助力比调节按钮、安装在电动助力自行车上的无刷电机上的ＰＣＢ电路板，应变片粘贴在电动助力自行车后轴即无刷电机的轴上，霍尔传感器粘贴在所述无刷电机的电机外壳的周向上，ＰＣＢ电路板粘贴在无刷电机的电机外壳的径向上，ＰＣＢ电路板上包括信号控制器和无刷电机控制器以及第一插座和第二插座，信号控制器包括集成在ＰＣＢ电路板上的信号放大电路、脉冲整形电路、电压源、积分电路和单片机，从而提供一种无磨损、助力比可调并且精确、运行流畅稳定、安全的电动助力自行车的助力信号采集控制系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种信号采集控制系统，特别是一种应用到电动助力自行车上精确助力的信号采集和控制系统。
技术介绍
现今流行的电动助力自行车的助力传感系统采用中轴脚踏力检测助力或后轴滑环式技术感应人力信号，将人力蹬踏的力转化为电压信号传送给控制器。其中，中轴助力存在安全隐患，即在推车行走时，脚蹬会随着行进而转动，此时中轴助力传感器会提供助力信号使车加速行驶而发生危险。后轴滑环式技术重的滑环设置在链条附近，在人蹬踏自行车时容易产生磨损，另外，还有一些其他类型的助力装置，如开关型，即设定几个速度档，在达到某一速度时，电机就提供一定的助力，没有精确的助力可言，而且不能对助力比进行精确调节，使电动助力自行车在运行的过程中容易产生偶尔助力增加过大而带来的运行不稳定的问题，有的装置并未对速度进行进一步的限定，在人们使用电动助力的自行车时，容易使车速过快而造成危险。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种无磨损、助力比可调并且精确、运行流畅稳定、安全的电动助力自行车的助力信号采集控制系统。可与目前常见的多种电机控制器配合使用，适用范围广。一种电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，包括应变片、霍尔传感器、安装在电动助力自行车车把处的助力比调节按钮、安装在电动助力自行车上的无刷电机上的PCB电路板，所述应变片粘贴在电动助力自行车后轴即无刷电机的轴上，所述霍尔传感器粘贴在所述无刷电机的电机外壳的周向上，所述PCB电路板粘贴在无刷电机的电机外壳的径向上，所述PCB电路板上包括信号控制器和无刷电机控制器以及第一插座和第二插座，所述信号控制器包括集成在PCB电路板上的信号放大电路、脉冲整形电路、电压源、积分电路和单片机，所述信号放大电路、脉冲整形电路、电压源、积分电路通过相应的管脚与单片机相连；所述电压源为所述信号放大电路、脉冲整形电路、积分电路和单片机进行供电；所述应变片通过导线连接第一插座，所述第一插座与所述信号控制器中的信号放大电路相连，将应变片提供的形变信号进行放大并送入单片机中进行处理；所述霍尔传感器通过导线连接第二插座，所述第二插座与所述信号控制器中的脉冲整形电路相连，将霍尔传感器提供的霍尔信号进行整形并送入单片机中进行处理；所述第二插座还通过导线与助力比调节按钮相连，用于通过对助力比调节按钮的使用来改变系统提供的助力大小；所述单片机通过将霍尔传感器提供的霍尔信号经过计算得到当前速度V，通过将当前速度V与预先设定的速度值进行比较，大于预先设定的速度值时，不予提供助力；将应变片提供的形变信号转换为当前电压值U，通过将当前的电压值与预先设定的最大电压值进行比较，大于预先设定的最大电压值时，不予提供助力，将不大于预先设定的最大电压值和速度值进行相应的计算，得到相应的脉冲调宽PWM作为控制信号，并通过积分电路进行积分，得到平稳的控制信号以对无刷电机控制器进行控制。本专利技术的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其中所述应变片安装在后轴靠近链条一端的三分之一处。本专利技术的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其中所述霍尔传感器为三个，分别安装在电机外壳的周向上，其角度为120度。本专利技术的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其中所述PCB电路板安装在无刷电机轴套下部，呈圆形，套在无刷电机的轴上。本专利技术的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其中所述预先设定的速度值为20km/h。本专利技术的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其中所述预先设定的最大电压值为5V。本专利技术的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其中所述脉冲调宽PWM=aXU十bXV。本专利技术的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其中所述a和b为预先设定的参数，其中，a和b分别为O到l间的任意值，并且a与b的和为l。本专利技术的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其中所述第一插座有三针，所述第二插座有四针。一种电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制方法，包括以下步骤-1) 系统进行初始化；2) 单片机判断内部定时器是否启动，如果结果为是则转4);3) 单片机启动定时器；4) 单片机等待中断；5) 霍尔传感器感应霍尔信号；6) 霍尔传感器感应到的霍尔信号通过脉冲整形电路，进行整形7) 单片机读取整形后的信号；8) 单片机判断是否有整形后的霍尔脉冲，如果结果为否则转l);9) 单片机进入中断程序；10) 单片机判断内部定时器的时间是否到，如果结果为否则转l);11) 单片机计算当前的速度V;12) 单片机对计算出来的当前速度V是否大于预先设定的速度值，如果结果为是，则转步骤11);13) 应变片感应电动助力自行车后轴的形变；14) 信号放大电路对应变片采集到的形变信号进行放大；15) 放大后的形变信号进入单片机进行A/D转换；16) 单片机读取A/D转换后的采样值；17) 单片机令A/D转换后的采样值与前一次读取的采样值进行加权平滑处理；18) 单片机判断采样的次数是否大于预先设定的次数K，如果结果为否则转16);19) 单片机引入滑动平均；20) 单片机输出处理后的电压值U;21) 单片机读取输出处理后的当前电压值U22) 单片机判断当前的电压值U是否大于预先设定的最大电压值，如果结果为是则转11);23) 单片机计算脉冲调宽PWM;24) 计算出的P丽的控制信号通过积分电路进行积分；25) 控制信号对无刷电机控制器进行控制，以提供相应的助力。本专利技术的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统和方法，由于将应变片安装在电动助力自行车后轴上，从而避免了对信号检测及输出装置的磨损，应变片提供的信号通过去噪声处理措施，从而使信号更加稳定可靠；又由于通过按键可调节助力比，单片机通过对应变片提供的信号计算出人施加的力的大小，即计算出相应的电压值，因此可以使助力比更加精确；同时单片机利用对速度的测量通过积分电路对无刷电机控制器提供的控制电压进行了修正，不会出现不踩踏电动助力自行车就断电的情况，也不会出现推车行走也有助力的现象，从而使电动助力自行车的运行更加流畅和稳定；又由于加入了限速程序对电动助力自行车助力提供的限制，当速度超过20km/h时不提供助力，保证了行驶的安全。附图说明图1是本专利技术电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统的电路图2是本专利技术电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统的应变片安装位置示意图3是本专利技术电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统的霍尔传感器安装位置示意图4是本专利技术电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统的PCB电路板插座示意图；图5是本专利技术电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统的PCB电路板位置示意图。图6是本专利技术电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统的系统图；图7是本专利技术电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统工作流程图。具体实施例方式下面结合附图详细描述本专利技术的具体实施方式。参见图l、图2、图3、图6，本专利技术的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，包括安装在助力自行车后轴上的应变片1，所述应变片1安装在助力自行车后轴靠近链条一端的三分之一处，其范围不超过土lcm，是通过胶粘在自行车后轴上，所述后轴即为无刷电机的轴，在轴一端的三分之一位置为最佳位置，可获本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其特征在于，包括：应变片（１）、霍尔传感器（２）、安装在电动助力自行车车把处的助力比调节按钮（５）、安装在电动助力自行车上的无刷电机上的ＰＣＢ电路板（１３），所述应变片（１）粘贴在电动助力自行车后轴即无刷电机的轴上，所述霍尔传感器（２）粘贴在所述无刷电机的电机外壳（１１）的周向上，所述ＰＣＢ电路板（１３）粘贴在无刷电机的电机外壳（１１）的径向上，所述ＰＣＢ电路板（１３）上包括信号控制器（３）和无刷电机控制器（４）以及第一插座（１５）和第二插座（１４），所述信号控制器（３）包括集成在ＰＣＢ电路板上的信号放大电路（６）、脉冲整形电路（７）、电压源（９）、积分电路（８）和单片机（１０），所述信号放大电路（６）、脉冲整形电路（７）、电压源（９）、积分电路（８）通过相应的管脚与单片机（１０）相连； 所述电压源（９）为所述信号放大电路（６）、脉冲整形电路（７）、积分电路（８）和单片机（１０）进行供电； 所述应变片（１）通过导线连接第一插座（１５），所述第一插座（１５）与所述信号控制器（３）中的信号放 大电路（６）相连，将应变片（１）提供的形变信号进行放大并送入单片机（１０）中进行处理； 所述霍尔传感器（２）通过导线连接第二插座（１４），所述第二插座（１４）与所述信号控制器（３）中的脉冲整形电路相连，将霍尔传感器（２）提供的霍尔信号 进行整形并送入单片机（１０）中进行处理；所述第二插座（１４）还通过导线与助力比调节按钮（５）相连，用于通过对助力比调节按钮（５）的使用来改变系统提供的助力大小； 所述单片机（１０）通过将霍尔传感器（２）提供的霍尔信号经过计算得到当前速 度Ｖ，通过将当前速度Ｖ与预先设定的速度值进行比较，大于预先设定的速度值时，不予提供助力；将应变片（１）提供的形变信号转换为当前电压值Ｕ，通过将当前的电压值与预先设定的最大电压值进行比较，大于预先设定的最大电压值时，不予提供助力，将不大于预先设定的最大电压值和速度值进行相应的计算，得到相应的脉冲调宽ＰＷＭ作为控制信号，并通过积分电路（８）进行积分，得到平稳的控制信号以对无刷电机控制器（４）进行控制。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：丁宏，王艳红，张道永，
申请(专利权)人：丁宏，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。