一种基于扭矩传感器的自动变速电动自行车制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于扭矩传感器的自动变速电动自行车，包括车架、扭矩检测装置及踩踏识别装置，扭矩检测装置包括霍尔元件及磁铁，磁铁靠近车辆的后轴侧设置，霍尔元件远离车辆的后轴设置，霍尔元件的输出端与电动助力车的控制器相连，控制器控制连接电动助力车的电机；踩踏识别装置包括识别感应器及感应磁盘，识别感应器设置于中轴的上方，且与五通的内壁固定连接，识别感应器内部设有锁存型霍尔开关；感应磁盘固定设置于车辆的中轴上，与中轴一起转动，感应磁盘与识别感应器平行设置。本实用新型专利技术能够检测骑行速度和对踏板的踩踏力，通过电机调节自行车的车速，减轻骑乘者的累感的同时，防止在骑行时自行车失去控制。

An automatic speed change electric bicycle based on torque sensor

【技术实现步骤摘要】
一种基于扭矩传感器的自动变速电动自行车
本技术涉及电动助力车
，具体涉及一种基于扭矩传感器的自动变速电动自行车。
技术介绍
电动自行车，是指在普通自行车的基础上，以蓄电池作为辅助能源，在车架上安装了电机、控制器、蓄电池等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的交通工具，其最重要的特征是将电机动力与骑乘者的踏力整合在一起，作为驱动力。如何实现电机动力与骑行者的踩踏力的有机结合，关键在于如何采集骑行人的脚踏力大小，并实现以相应的比例来控制电机的输出，减轻骑乘者的累感，同时防止在骑行时自行车失去控制。目前市场上的电动助力车大多数采用速度传感器，以及少量的力矩传感器来作为辅助组件，这些均不能真实反应路况和骑行者的骑行意图，这些传感器在骑行中容易受外界力的碰撞，加上自身材质的老化，会是其使原有的性能发生改变，需要定期进行维护或维修，造成安装和维护成本增高，因而无法真正在市场上推广普及。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于扭矩传感器的自动变速电动自行车，能够识别和采集到骑行者对踏板的踩踏力及其骑行速度，通过电机调节自行车的车速，减轻骑乘者的累感的同时，防止在骑行时自行车失去控制。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种基于扭矩传感器的自动变速电动自行车，包括车架、扭矩检测装置及踩踏识别装置，所述车架的后轴处设置有勾爪片，勾爪片上设有开口，车辆的后轴从开口处穿过，勾爪片的开口处设置有固定片，固定片为水平设置的U型，固定片的底部朝向勾爪片的开口处设置，固定片的两侧壁分别与勾爪片固定连接，车辆的后轴与固定片固定连接，扭矩检测装置设置于固定片上，包括霍尔元件及磁铁，霍尔元件和磁铁均设置于固定片的底部，磁铁靠近车辆的后轴侧设置，霍尔元件远离车辆的后轴设置，且霍尔元件与磁铁相对设置，霍尔元件的输出端经信号线连接A/D转换器，A/D转换器与电动助力车的控制器相连，控制器设置于车架上，控制器控制连接电动助力车的电机；所述踩踏识别装置设置于车架的五通处，包括识别感应器及感应磁盘，识别感应器设置于中轴的上方，且与五通的内壁固定连接，识别感应器内部设有锁存型霍尔开关，锁存型霍尔开关与电动助力车的控制器相连；所述感应磁盘的中部开设有通孔，感应磁盘固定设置于车辆的中轴上，与中轴一起转动，感应磁盘与识别感应器平行设置。优选的，所述识别感应器包括圆形本体，圆形本体的中部开设有供中轴穿过的通孔，圆形本体的两侧相对称的位置分别设置有左耳板和右耳板，左耳板和右耳板之间相差180度，左耳板和右耳板上分别设置有N极磁铁和S极磁铁。优选的，所述扭矩检测装置还包括信号处理电路，信号处理电路的输入端与霍尔元件相连，信号处理电路的输出端经A/D转换器与电动助力车的控制器相连，所述信号处理电路包括依次相连的前置放大电路、第一滤波电路、后置放大电路及第二滤波电路。优选的，所述前置放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器及第三运算放大器，所述第一运算放大器的正相输入端与霍尔元件的第一输出端相连，第一运算放大器的反相输入端经第一电阻与第一运算放大器的输出端相连，第一运算放大器的反相输入端还经第二电阻与第二运算放大器的反相输入端相连，第二运算放大器的反相输入端还经第三电阻与第二运算放大器的输出端相连，第二运算放大器的正相输入端与霍尔元件的第二输出端相连，所述第二运算放大器的输出端经第四电阻与第三运算放大器的正相输入端相连，第三运算放大器的正相输入端还经第五电阻接地，第三运算放大器的反相输入端经第六电阻与第一运算放大器的输出端相连，第三运算放大器的反相输入端还经第七电阻与第一滤波电路相连；所述第一滤波电路采用第四运算放大器，第四运算放大器的正相输入端依次经第八电阻和第九电阻与第三运算放大器的输出端相连，第八电阻与第九电阻的公共端经第一电容接地，第八电阻与第九电阻的公共端还经第二电容与第四运算放大器的输出端相连，第二电容两端并联有第十电阻，所述第四运算放大器的正相输入端接地，第四运算放大器的输出端与后置放大电路相连；所述后置放大电路包括第五运算放大器，第五运算放大器的反相输入端经第十一电阻与第四运算放大器的输出端相连，第五运算放大器的反相输入端还经第十二电阻与第五运算放大器的输出端相连，第五运算放大器的正相输入端经第十三电阻接地，第十三电阻的两端并联有第十四电阻，所述第五运算放大器的输出端与第二滤波电路相连；所述第二滤波电路采用第六运算放大器，第六运算放大器的正相输入端依次经第十五电阻、第十六电阻和第十七电阻与第五运算放大器的输出端相连，第十六电阻与第十七电阻的公共端经第三电容接地，第十五电阻与第十六电阻的公共端经第四电容与第六运算放大器的输出端相连，第六运算放大器的反相输入端与第六运算放大器的输出端相连。优选的，所述第二滤波电路的输出端还连接有电压跟随器，电压跟随器的输出端与A/D转换器相连。本技术通过扭矩检测装置检测骑行者对踏板的踩踏力，通过踩踏识别装置检测骑行速度，将两者进行结合，比单一检测方式的检测结果更加准确，通过电机调节自行车的车速，减轻骑乘者的累感的同时，防止在骑行时自行车失去控制；当检测到骑行者对踏板的踩踏力增大，且骑行速度降低时，通过电机使自行车的车速增大，减轻骑行者的累感，当检测到骑行者对踏板的踩踏力减小，且骑行速度增大时，通过电机使自行车的车速降低，防止车辆超速失去控制。附图说明图1为本技术所述扭矩检测装置的结构示意图；图2为本技术所述踩踏识别装置的结构示意图；图3为本技术所述识别感应器的结构示意图；图4为本技术所述信号处理电路的电路原理图。具体实施方式以下结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本技术的保护范围。如图1至图4所示，本技术公开了一种基于扭矩传感器的自动变速电动自行车，包括车架、扭矩检测装置及踩踏识别装置，车架的后轴处设置有勾爪片1，勾爪片1上设有开口，车辆的后轴6从开口处穿过，勾爪片1的开口处设置有固定片2，固定片2为水平设置的U型，固定片2的底部朝向勾爪片1的开口处设置，固定片2的两侧壁分别与勾爪片1固定连接，车辆的后轴6与固定片2固定连接，扭矩检测装置设置于固定片2上，用于检测骑行者对踏板的踩踏力，扭矩检测装置包括霍尔元件4及磁铁5，霍尔元件4和磁铁5均设置于固定片2的底部，磁铁5靠近车辆的后轴6侧设置，霍尔元件4远离车辆的后轴6设置，且霍尔元件4与磁铁5相对设置，霍尔元件4的输出端经信号线3连接信号处理电路，信号处理电路经A/D转换器与电动助力车的控制器相连，控制器设置于车架上，控制器控制连接电动助力车的电机。车辆在行进过程中，车辆的后轴6受到来自链条的拉力，后轴6将力量传输给车架的过程中会挤压勾爪片1，使勾爪片1产生形变，磁铁5所在处和霍尔元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于扭矩传感器的自动变速电动自行车，其特征在于：包括车架、扭矩检测装置及踩踏识别装置，所述车架的后轴处设置有勾爪片，勾爪片上设有开口，车辆的后轴从开口处穿过，勾爪片的开口处设置有固定片，固定片为水平设置的U型，固定片的底部朝向勾爪片的开口处设置，固定片的两侧壁分别与勾爪片固定连接，车辆的后轴与固定片固定连接，扭矩检测装置设置于固定片上，包括霍尔元件及磁铁，霍尔元件和磁铁均设置于固定片的底部，磁铁靠近车辆的后轴侧设置，霍尔元件远离车辆的后轴设置，且霍尔元件与磁铁相对设置，霍尔元件的输出端经信号线连接A/D转换器，A/D转换器与电动助力车的控制器相连，控制器设置于车架上，控制器控制连接电动助力车的电机；/n所述踩踏识别装置设置于车架的五通处，包括识别感应器及感应磁盘，识别感应器设置于中轴的上方，且与五通的内壁固定连接，识别感应器内部设有锁存型霍尔开关，锁存型霍尔开关与电动助力车的控制器相连；所述感应磁盘的中部开设有通孔，感应磁盘固定设置于车辆的中轴上，与中轴一起转动，感应磁盘与识别感应器平行设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于扭矩传感器的自动变速电动自行车，其特征在于：包括车架、扭矩检测装置及踩踏识别装置，所述车架的后轴处设置有勾爪片，勾爪片上设有开口，车辆的后轴从开口处穿过，勾爪片的开口处设置有固定片，固定片为水平设置的U型，固定片的底部朝向勾爪片的开口处设置，固定片的两侧壁分别与勾爪片固定连接，车辆的后轴与固定片固定连接，扭矩检测装置设置于固定片上，包括霍尔元件及磁铁，霍尔元件和磁铁均设置于固定片的底部，磁铁靠近车辆的后轴侧设置，霍尔元件远离车辆的后轴设置，且霍尔元件与磁铁相对设置，霍尔元件的输出端经信号线连接A/D转换器，A/D转换器与电动助力车的控制器相连，控制器设置于车架上，控制器控制连接电动助力车的电机；
所述踩踏识别装置设置于车架的五通处，包括识别感应器及感应磁盘，识别感应器设置于中轴的上方，且与五通的内壁固定连接，识别感应器内部设有锁存型霍尔开关，锁存型霍尔开关与电动助力车的控制器相连；所述感应磁盘的中部开设有通孔，感应磁盘固定设置于车辆的中轴上，与中轴一起转动，感应磁盘与识别感应器平行设置。


2.如权利要求1所述的一种基于扭矩传感器的自动变速电动自行车，其特征在于：所述识别感应器包括圆形本体，圆形本体的中部开设有供中轴穿过的通孔，圆形本体的两侧相对称的位置分别设置有左耳板和右耳板，左耳板和右耳板之间相差180度，左耳板和右耳板上分别设置有N极磁铁和S极磁铁。


3.如权利要求1或2所述的一种基于扭矩传感器的自动变速电动自行车，其特征在于：所述扭矩检测装置还包括信号处理电路，信号处理电路的输入端与霍尔元件相连，信号处理电路的输出端经A/D转换器与电动助力车的控制器相连，所述信号处理电路包括依次相连的前置放大电路、第一滤波电路、后置放大电路及第二滤波电路。


4.如权利要求3所述的一种基于扭矩传感器的自动变速电动自行车，其特征在于：所述前置放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器及第三运算放大器...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦铖，孙秀鹏，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：河南;41