專利名稱：用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于助力自行車(chē)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件上進(jìn)行多點(diǎn)位磁感應(yīng)提供助力信號(hào)的電動(dòng)助力自行車(chē)。
背景技術(shù)：
野寶車(chē)料工業(yè)(昆山)有限公司申請(qǐng)的中國(guó)專利201020295192.0《勾爪式力矩傳感裝置》公開(kāi)了一種助力自行車(chē)用傳感裝置，傳感裝置包括磁性件和彈性件配合，感受力矩的傳感裝置。使用時(shí)間長(zhǎng)后，彈性件的彈性系數(shù)變化就會(huì)導(dǎo)致傳感信號(hào)與被控電機(jī)的控制效果發(fā)生變化，助力效果變得與人的助力需要不配合。而且用彈性件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。
北京科技大學(xué)申請(qǐng)的中國(guó)專利01201843. O《電動(dòng)助力自行車(chē)自動(dòng)檢測(cè)裝置》公開(kāi)了一種電動(dòng)助力自行車(chē)自動(dòng)檢測(cè)裝置，無(wú)接觸檢測(cè)蹬力、速度和轉(zhuǎn)向，該裝置在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)、外輪盤(pán)上分別設(shè)磁片，內(nèi)輪盤(pán)上有彈簧，內(nèi)、外輪盤(pán)之間用彈簧復(fù)位，用支架上的兩個(gè)霍爾測(cè)內(nèi)、外輪盤(pán)上相對(duì)運(yùn)動(dòng)的磁片產(chǎn)生的電信號(hào)表示蹬力、速度和轉(zhuǎn)向。缺點(diǎn)(I)用彈性件不耐久使用時(shí)間長(zhǎng)后，彈性件的彈性系數(shù)變化就會(huì)導(dǎo)致傳感信號(hào)與被控電機(jī)的控制效果發(fā)生變化，助力效果變得與人的助力需要不配合，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本聞。缺點(diǎn)(2)各磁片組相同且磁極設(shè)置方式都相同，而不能表示不同磁片組的各自位置，不能表達(dá)不同位置特殊的助力需求從01201843. O專利的圖3、4、5、6和說(shuō)明書(shū)第2頁(yè)第2段的記載說(shuō)明，每一個(gè)磁片組(包括一個(gè)磁片4、一個(gè)磁片5、一個(gè)磁片6)的磁極設(shè)置方式都相同，即僅是在內(nèi)輪的不同位置簡(jiǎn)單從復(fù)設(shè)置了完全相同的磁片組，不能表示不同磁片組的各自位置，不能表示特定位置的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而人騎自行車(chē)時(shí)，踏板和與踏板相對(duì)應(yīng)的各位置在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，都有自己特殊的助力需求，但該專利這種各磁片組相同的結(jié)構(gòu)，不能表達(dá)出踏板上各個(gè)不同位置特殊的助力需求。缺點(diǎn)(3)各位點(diǎn)信號(hào)無(wú)差異使人機(jī)不配合每一個(gè)磁片組都一樣，則每一個(gè)磁片組不能表示該磁片組在內(nèi)輪上的位置，霍爾所輸出的信號(hào)不能表示腳踏板和其它磁片組的位置，即霍爾輸出的信號(hào)不能表示不同腳踏位置對(duì)助力的需求，造成對(duì)助力的需求和提供助力的時(shí)間不配合，即人機(jī)配合不理想。缺點(diǎn)(4)輸出正弦波使磁片組邊緣距離不能小于4厘米，一般以5厘米為佳，而使可設(shè)磁片組數(shù)太少，人機(jī)配合不理想各磁片組相同，則霍爾輸出的是正弦波作為控制信號(hào)，作為控制信號(hào)正弦波必需有一定峰谷差值，由于該專利的磁片組需要一定長(zhǎng)度表示正反向運(yùn)動(dòng)，在直徑為20厘米的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)圓形軌跡上最多設(shè)8個(gè)磁片組，一般以5個(gè)為佳，霍爾才能有控制功能的正弦波信號(hào)。也就是說(shuō)，01201843. O專利的這種技術(shù)方案，用于助力自行車(chē)，磁片組數(shù)量受限止在8個(gè)以內(nèi)，控制信號(hào)太少，人機(jī)配合不理想。但如果多于8個(gè)磁片組，在人踏車(chē)較快時(shí)，霍爾輸出的信號(hào)圖形接近為一條水平線，該信號(hào)沒(méi)有控制功能，不能控制電動(dòng)機(jī)，使其特別需要助力時(shí)，失去助力功能。
缺點(diǎn)(5)信號(hào)盲區(qū)達(dá)45度角，啟動(dòng)時(shí)需要助力的時(shí)候確得不到助力眾所周知，人踩自行車(chē)腳踏板在頂點(diǎn)力矩最小，從離開(kāi)頂點(diǎn)10-45度角是最需要助力的區(qū)域，但該專利各磁片組之間的夾角為45度，在腳踏板離開(kāi)頂點(diǎn)10-45度角區(qū)域沒(méi)有一個(gè)磁片組，也就沒(méi)有一個(gè)控制信號(hào)，其結(jié)果是最需要助力的時(shí)候，但助力自行車(chē)的電機(jī)確不能助力?？傊?，除用彈性件不耐久又結(jié)構(gòu)復(fù)雜外，因霍爾與磁片組的配合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，轉(zhuǎn)盤(pán)大小直徑為20厘米以內(nèi)，限止了磁片組數(shù)量為8組，磁片組數(shù)不能隨意增加，使人機(jī)配合不理想，而且啟動(dòng)時(shí)得不到助力，助力需求與提供助力不匹配，騎車(chē)人的舒適性差；如強(qiáng)行增加磁片組數(shù)量，其傳感信號(hào)又失去助力控制功能。王乃康申請(qǐng)的中國(guó)專利03264387. X《時(shí)間型電動(dòng)助力自行車(chē)傳感器》公開(kāi)了不用彈性件，只用動(dòng)、定兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，動(dòng)盤(pán)上面鑲嵌兩個(gè)永磁磁鋼，定盤(pán)上面鑲嵌三個(gè)霍爾元件，自行車(chē)踏板轉(zhuǎn)一周，每個(gè)霍爾產(chǎn)生兩個(gè)脈沖，則三個(gè)霍爾元件產(chǎn)生六個(gè)脈沖。分折可得三個(gè)特點(diǎn)，四個(gè)缺點(diǎn)如下
特點(diǎn)(I)為獲得六個(gè)脈沖信號(hào)，只能是各永磁磁鋼相同磁極在一面每個(gè)霍爾要產(chǎn)生 兩個(gè)脈沖，則只能是兩個(gè)永磁磁鋼的相同磁極設(shè)在動(dòng)盤(pán)的同一面，即在動(dòng)盤(pán)的某一面，兩個(gè)永磁磁鋼都是北極或都是南極。假如在動(dòng)盤(pán)的同一面，一個(gè)永磁磁鋼為北極，另一個(gè)為南極，則踏板轉(zhuǎn)一周，每個(gè)霍爾就只能產(chǎn)生一個(gè)脈沖，三個(gè)霍爾就只有三個(gè)脈沖，這就不合乎該專利說(shuō)明書(shū)記載了。為了增加脈沖數(shù)，提高控制效果，只能是各永磁磁鋼相同磁極在一面。特點(diǎn)(2)永磁磁鋼用于表示踏板固定位置，三個(gè)霍爾表示踏板運(yùn)動(dòng)位置由于踏板與動(dòng)盤(pán)是同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在與兩個(gè)踏板對(duì)應(yīng)的動(dòng)盤(pán)上兩個(gè)位置分別固定一個(gè)永磁磁鋼，某一個(gè)踏板轉(zhuǎn)在什么位置，則對(duì)應(yīng)的永磁磁鋼也轉(zhuǎn)在什么位置；但只有轉(zhuǎn)在有霍爾的位置，才能通過(guò)霍爾發(fā)出控制信號(hào)，指揮助力自行車(chē)的電機(jī)產(chǎn)生需要的助力轉(zhuǎn)動(dòng)。特點(diǎn)(3)因?yàn)橐粋€(gè)霍爾不能表示轉(zhuǎn)一周中不同時(shí)段踏板運(yùn)動(dòng)的位置，則就不能只用一個(gè)霍爾踏板在轉(zhuǎn)一周中的不同時(shí)段，對(duì)助力需求是有很大差別的，要體現(xiàn)這種助力需求的變化，該專利用三個(gè)霍爾分別設(shè)在180度角以內(nèi)的三個(gè)位置，兩個(gè)永磁磁鋼分別設(shè)在兩個(gè)踏板位置，踏板轉(zhuǎn)在有霍爾的位置，該霍爾就輸出信號(hào)表示踏板到達(dá)了該霍元的位置。但用多個(gè)霍爾又存在下面的缺點(diǎn)。作為助力自行車(chē)傳感器的這些特點(diǎn)會(huì)有三個(gè)缺點(diǎn)
缺點(diǎn)(I)用兩個(gè)沒(méi)有差異性的永磁磁鋼分別表示兩個(gè)踏板的固定位置，就只能用多個(gè)霍爾來(lái)表示踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)位置兩個(gè)永磁磁鋼沒(méi)有差異性，優(yōu)點(diǎn)是可以不分左右腳的分別表示兩個(gè)踏板的固定位置，使其左右腳發(fā)生助力需求，可產(chǎn)生相同的電機(jī)助力效果；但缺點(diǎn)是永磁磁鋼本身就不能表示踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，而只能用多個(gè)霍爾設(shè)在不同的轉(zhuǎn)角位置來(lái)表示踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，所以不能只用一個(gè)霍爾，而必需用多個(gè)霍爾。缺點(diǎn)(2)不能只用一個(gè)霍爾，而三個(gè)霍爾必然造成三個(gè)控制信號(hào)有原始分段誤差，使助力需求模型失真，自然產(chǎn)生助力輸出與助力需求不一致助力自行車(chē)不論是一個(gè)或兩個(gè)電機(jī)，其控制電機(jī)的傳感信號(hào)只能用一個(gè)傳感信號(hào)輸入電機(jī)控制器才能達(dá)到控制電機(jī)的目的；而該專利用三個(gè)霍爾控制電機(jī)，則必需把三個(gè)霍爾的三個(gè)控制信號(hào)合并為一個(gè)合并控制信號(hào)后才能輸入電機(jī)控制器。三個(gè)霍爾的傳感參數(shù)不可能一樣，特別是由于環(huán)境溫度變化、使用時(shí)間長(zhǎng)后，三個(gè)霍爾的傳感參數(shù)可能差異很大，其結(jié)果造成相同的助力需求時(shí)，不同霍爾的輸出的是不同電壓，導(dǎo)致電機(jī)產(chǎn)生不同的助力輸出，助力輸出與助力需求不一致；同理相同的助力需求時(shí)，不同霍爾的輸出的又可能是相同電壓，導(dǎo)致電機(jī)產(chǎn)生同一種助力輸出，也產(chǎn)生助力輸出與助力需求不一致的問(wèn)題。缺點(diǎn)(3)合并控制信號(hào)易產(chǎn)生信號(hào)漂移，使合并控制信號(hào)與電機(jī)控制器不匹配，助力需求模型失真由于環(huán)境溫度變化、使用時(shí)間長(zhǎng)后，三個(gè)霍爾的傳感參數(shù)可能差異很大，三個(gè)霍爾的三個(gè)控制信號(hào)連接點(diǎn)必然變化，則相同的助力需求產(chǎn)生的合并控制信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生分段性的信號(hào)漂移，合并控制信號(hào)作為一整體產(chǎn)生信號(hào)失真，即助力需求模型失真，造成電機(jī)控制器選用三個(gè)控制信號(hào)的任何一個(gè)作為基準(zhǔn)都會(huì)產(chǎn)生助力輸出與助力需求不一致的問(wèn)題。缺點(diǎn)(4)傳感位點(diǎn)不能隨意增加，傳感位點(diǎn)太少，電機(jī)運(yùn)行就不平穩(wěn)，使騎車(chē)的人感覺(jué)很不舒服由于有缺點(diǎn)(I)和缺點(diǎn)(2)都最因?yàn)榛魻枖?shù)量大于一個(gè)造成的，很明顯霍爾數(shù)量越量越多，缺點(diǎn)(I)和缺點(diǎn)(2 )表現(xiàn)越嚴(yán)重。所以，該專利提供的助力自行車(chē)只能是使騎車(chē)的人感覺(jué)舒適性很不好的助力自行車(chē)。

缺點(diǎn)(5)信號(hào)盲區(qū)達(dá)42度角，啟動(dòng)時(shí)需要助力的時(shí)候確得不到助力眾所周知，人踩自行車(chē)腳踏板在頂點(diǎn)力矩最小，從離開(kāi)頂點(diǎn)10-45度角是最需要助力的區(qū)域，但該專利各霍爾之間的夾角為42. 5-43. 5度，在腳踏板離開(kāi)頂點(diǎn)10-42度角區(qū)域沒(méi)有一個(gè)霍爾，也就沒(méi)有一個(gè)控制信號(hào)，其結(jié)果是最需要助力的時(shí)候，但助力自行車(chē)的電機(jī)確不能助力?？傊?，該專利是用多個(gè)霍爾控制助力模式的技術(shù)方案，因?yàn)橹荒苡枚鄠€(gè)霍爾來(lái)表示踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，多個(gè)霍爾的多個(gè)控制信號(hào)必然有原始誤差，其合并控制信號(hào)又易產(chǎn)生信號(hào)漂移，都可造成助力需求模型失真，即不同時(shí)間的相同助力需求，但獲得不同的助力效果；霍爾數(shù)量越量越多，助力需求模型失真越嚴(yán)重，限止了霍爾了數(shù)量，霍爾少數(shù)量了又產(chǎn)生電機(jī)運(yùn)行就不平穩(wěn)，使騎車(chē)的人感覺(jué)很不舒服，而且啟動(dòng)時(shí)得不到助力。使其要助力需求模型不失真，和要電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)這兩個(gè)問(wèn)題上總是顧此失彼，不可兼得。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供只用一個(gè)霍爾和環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上各個(gè)永磁塊磁通量變化獲得自行車(chē)踏板的速度和位置信號(hào)、并對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理成為有最佳助力模型信號(hào)傳感器的助力自行車(chē)；是一種在霍爾可感應(yīng)區(qū)域內(nèi)，能盡量增加永磁塊數(shù)量，最大限度利用自行車(chē)踏板位移信息，傳感器輸出信息多又精確定位，傳感器用一個(gè)組合件固定霍爾和多個(gè)永磁塊相對(duì)位置的助力自行車(chē)；在使用助力自行車(chē)上，騎車(chē)人的助力需求與電機(jī)提供的助力匹配良好，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)的助力自行車(chē)。本發(fā)明的構(gòu)思是在一個(gè)霍爾可感受范圍內(nèi)，一個(gè)環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上用多個(gè)永磁塊向霍爾的那一面進(jìn)行南、北磁極性交替變化，使其一個(gè)霍爾可感受全部永磁塊的運(yùn)動(dòng)信號(hào)。多個(gè)永磁塊的變化方式主要是磁極性變化、磁通量變化，目的使霍爾可獲得有特定位置、位置更精確、控制功能更強(qiáng)、數(shù)量更多的永磁塊運(yùn)動(dòng)信號(hào)。多個(gè)永磁塊磁極性用南極北極交替變化，使霍爾產(chǎn)生的信號(hào)為矩形波，使信號(hào)的控制功能更強(qiáng)、數(shù)量更多；多個(gè)永磁塊磁通量變化使霍爾產(chǎn)生的信號(hào)能表達(dá)永磁塊的位置更精確，從而可以表達(dá)環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)特定位置的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。對(duì)于助力自行車(chē)，表達(dá)腳踏板的特定位置是在什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)非常重要，因?yàn)槟_踏板的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)直接表示了人對(duì)車(chē)的助力需求狀態(tài)。
用一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的組合件固定傳感元件霍爾和多個(gè)永磁塊的相對(duì)位置，使其傳感
信號(hào)穩(wěn)定可靠。把霍爾輸出的矩形波信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，方使對(duì)霍爾的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，在數(shù)字化處理過(guò)程中可加入使人機(jī)能最佳配合的助力數(shù)學(xué)模型，助力數(shù)學(xué)模型是可按人機(jī)配合進(jìn)行隨意調(diào)整的?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)霍爾輸出的正弦波信號(hào)難以進(jìn)行數(shù)字化處理，只能進(jìn)行模擬化信號(hào)處理而不能加入可隨意調(diào)整的助力模型、克服了只能提取受速度信號(hào)條件限止的助力模型、克服了使人機(jī)不能最佳配合的問(wèn)題。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是
用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)，包括電動(dòng)自行車(chē)和傳感器，電動(dòng)自行車(chē)有中軸51，中軸51中間段套有套管52，中軸51與套管52轉(zhuǎn)動(dòng)連接；中軸51上固定有鏈盤(pán)53，中軸51兩端分別固定有腳踏板54 ;電動(dòng)自行車(chē)上電池55連接電機(jī)控制器29，電機(jī)控制器29連接車(chē)輪上的電機(jī)30 ;其特征在于 傳感器的結(jié)構(gòu)和部件的連接關(guān)系如下
包括依次連接的傳感元件、助力模型處理器21、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28 ；
[1]傳感元件是把環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榫匦尾ㄐ盘?hào)輸出的元件；
傳感元件包括一塊環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I、環(huán)形凹槽固定盤(pán)40、一個(gè)霍爾3和多枚永磁塊2，
環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I和環(huán)形凹槽固定盤(pán)40兩者的凹面相對(duì)，環(huán)形凹槽固定盤(pán)40嵌合在環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的環(huán)形凹槽之中，成兩個(gè)盤(pán)能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的嵌合內(nèi)空外殼，兩個(gè)盤(pán)的凹面夾成一個(gè)空心環(huán)41 ;在空心環(huán)41位置的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I上固定設(shè)置有多枚永磁塊2，該多枚永磁塊2均勻地呈圓形軌跡分布，即每枚永磁塊2到圓形軌跡線5所在圓中心的距離相同、相鄰永磁塊2之間的距離相同；相鄰永磁塊2的磁極性相反，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I上全部永磁
塊2的磁極性分布方式是N極、S極、N極、S極、N極、S極......;至少有兩枚永磁塊2的磁
通量不相同；
在空心環(huán)41的環(huán)形凹槽固定盤(pán)40上固定設(shè)置有一個(gè)霍爾3，霍爾3設(shè)在接近永磁塊2并能感受每個(gè)永磁塊2磁通量的位置，霍爾3與永磁塊2之間有間距；霍爾3是對(duì)相反磁極性產(chǎn)生矩形波輸出信號(hào)的霍爾；
[2]助力模型處理器21是把環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)動(dòng)的數(shù)字信號(hào)變?yōu)橹δＰ蛿?shù)字信號(hào)的信號(hào)形式轉(zhuǎn)換器；
助力模型處理器21包括模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22、助力起點(diǎn)選擇器23、磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24、助力模型存儲(chǔ)器25和助力模型計(jì)算器26 ；
模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22與傳感元件連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22把傳感元件中霍爾3輸入的矩形波信號(hào)進(jìn)行識(shí)別各個(gè)矩形波的波峰，將各個(gè)矩形波信號(hào)變?yōu)椴煌臄?shù)字信號(hào)，對(duì)每個(gè)矩形波進(jìn)行標(biāo)注，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22輸出標(biāo)注有磁塊位置秩序的磁塊運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)；
模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22分別與助力起點(diǎn)選擇器23和磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24連接，助力起點(diǎn)選擇器23與磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24連接；磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24用模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22輸入的標(biāo)注有磁塊位置秩序的磁塊運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)計(jì)算出環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的轉(zhuǎn)速，并把環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)傳給助力起點(diǎn)選擇器23，助力起點(diǎn)選擇器23用標(biāo)注有磁塊位置秩序的磁塊運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)，和環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)這兩個(gè)信號(hào)確定在某種轉(zhuǎn)速條件下的助力起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的某一個(gè)矩形波，即確定助力起點(diǎn)磁塊；
助力起點(diǎn)選擇器23和磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24分別都與助力模型計(jì)算器26連接，助力模型存儲(chǔ)器25也與助力模型計(jì)算器26連接；助力模型計(jì)算器26用助力起點(diǎn)選擇器23的助力起點(diǎn)磁塊，和用磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)速這兩個(gè)條件選擇助力模型存儲(chǔ)器25中的某一種助力模型函數(shù)，并將助力起點(diǎn)磁塊和環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)速這兩個(gè)條件代入助力模型函數(shù)，計(jì)算出適合這兩個(gè)條件的助力模型數(shù)字信號(hào)，即助力模型計(jì)算器26輸出助力模型數(shù)字信號(hào)；
[3]數(shù)模轉(zhuǎn)換器27是把助力模型數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成助力模型的模擬信號(hào)；
助力模型計(jì)算器26與數(shù)模轉(zhuǎn)換器27連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器27把助力模型計(jì)算器26的助力模型數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成助力模型模擬信號(hào)；
[4]運(yùn)算放大器28是把數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的助力模型模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成額定電壓范圍的助力模型模擬信號(hào)。 傳感器與電動(dòng)自行車(chē)的連接關(guān)系是傳感器的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I和環(huán)形凹槽固定盤(pán)40套在電動(dòng)自行車(chē)的中軸51外，并且環(huán)形凹槽固定盤(pán)40與中軸51外的套管52固定連接，傳感器的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I與電動(dòng)自行車(chē)的中軸51固定連接，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I伴隨中軸51同步轉(zhuǎn)動(dòng)；環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I與環(huán)形凹槽固定盤(pán)40內(nèi)外相套的嵌合成轉(zhuǎn)動(dòng)連接；環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I和中軸51兩者為相同的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，傳感器中運(yùn)算放大器28的信號(hào)輸出導(dǎo)線與電動(dòng)自行車(chē)的電機(jī)控制器29的信號(hào)輸入端連接。一、對(duì)傳感器工作原理的說(shuō)明以工作原理把傳感器分為信號(hào)獲取和信號(hào)處理，以便說(shuō)明傳感器的各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)關(guān)系和作用。信號(hào)獲取由傳感元件的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I、環(huán)形凹槽固定盤(pán)40、永磁塊2和霍爾3進(jìn)行合理設(shè)置而執(zhí)行獲取信號(hào)功能；信號(hào)處理由助力模型處理器21、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28依次連接把霍爾3輸出的信號(hào)處理成電動(dòng)自行車(chē)的電機(jī)控制器29能使用的助力模型模擬信號(hào)。[一]對(duì)傳感元件的說(shuō)明
環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I與環(huán)形凹槽固定盤(pán)40即嵌合，又能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了在環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，霍爾3與全部永磁塊2的感應(yīng)位置不變化，使霍爾3的輸出信號(hào)只與全部永磁塊2的轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān)，而與環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I與環(huán)形凹槽固定盤(pán)40以下的物件無(wú)關(guān)；如果環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I與環(huán)形凹槽固定盤(pán)40用金屬材料，又可有屏蔽作用，所以，用環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I與環(huán)形凹槽固定盤(pán)40將霍爾3與全部永磁塊2置于空心環(huán)41進(jìn)行感應(yīng)，提高了霍爾3信號(hào)的可靠性、真實(shí)性。當(dāng)把環(huán)形凹槽固定盤(pán)40固定在某一物件上，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)1，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I上的各個(gè)永磁塊2掃過(guò)環(huán)形凹槽固定盤(pán)40上的霍爾3時(shí)，每個(gè)永磁塊2都能使霍爾3產(chǎn)生電信號(hào)。由于相鄰永磁塊2的磁極性相反，即全部永磁塊2的磁極性南、北交替的面對(duì)霍爾3，則霍爾3產(chǎn)生電信號(hào)為矩形波信號(hào)，矩形波信號(hào)方便進(jìn)行數(shù)字化處理信號(hào)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制?，F(xiàn)有技術(shù)是全部永磁塊2的用同一個(gè)磁極性面向霍爾3，霍爾3就只能產(chǎn)生正弦波信號(hào)，所以只能用于模擬控制；一但霍爾3的感應(yīng)參數(shù)變化，模擬控制就可能失真。而本發(fā)明用矩形波信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，不會(huì)產(chǎn)生控制失真的問(wèn)題。環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I可以是塑料板、高強(qiáng)度絕板、銅板、鋁板等不易變形的材料板。使用傳感元件時(shí)，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I要轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的中心就是多個(gè)永磁塊2成圓環(huán)形分布所在圓的中心。多個(gè)永磁塊2成圓環(huán)形分布的目的在于可以只用一個(gè)霍爾3感受環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上全部永磁塊2的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即感受環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上全部永磁塊2的運(yùn)動(dòng)位置和速度，以及速度的變化，或稱加速度，這一個(gè)霍爾3就能把永磁塊2的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用一個(gè)連續(xù)的電信號(hào)來(lái)表達(dá)，又因?yàn)槿坑来艍K2是分別固定在環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)即環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I上的，則霍爾3產(chǎn)生的連續(xù)電信號(hào)就能表達(dá)環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如果把這個(gè)連續(xù)電信號(hào)用于控制其它物體，這個(gè)連續(xù)電信號(hào)就是控制信號(hào)。如果用于控制助力自行車(chē)的電機(jī)，還需要用單片機(jī)或其它電子元件作為傳感信號(hào)處理器，把控制信號(hào)中的位置、速度、加速度要索轉(zhuǎn)換成需要助力多少的助力信號(hào)，換算的函數(shù)就是助力需求模型，或稱助力模型。多個(gè)永磁塊2磁通量不相同的意義是使霍爾3產(chǎn)生的電信號(hào)中不是完全一樣的脈沖信號(hào)，而是峰谷差值不同的脈沖信號(hào)，用有區(qū)別的脈沖信號(hào)來(lái)區(qū)別不同永磁塊2的不同位置，從而可以獲得不同位置永磁塊2的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。達(dá)到可精確表達(dá)環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)某個(gè)位置，或每個(gè)有永磁塊2的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如用于助力自行車(chē)，可精確表達(dá)腳踏在不同位置對(duì) 助力的需求，使助力需求的表達(dá)更精確，則車(chē)與人的配合就更一致。多個(gè)永磁塊2磁通量不相同也就是多個(gè)永磁塊2的磁通量是有變化的，其變化的范圍應(yīng)是位置不變的同一個(gè)霍爾3能感受的磁通量范圍，也就是說(shuō)，多個(gè)永磁塊2磁通量的最高值和最低值應(yīng)在霍爾3能感受的磁通量范圍內(nèi)?；魻?設(shè)在接近永磁塊2并能感受永磁塊2磁通量的位置，目的在于用霍爾3感受永磁塊2的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),即運(yùn)動(dòng)位置、速度、加速度。相鄰永磁塊2的磁極性相反是很重要的技術(shù)特征，全部永磁塊2的磁極性分布方式是N極、S極、N極、S極、N極、S極……，使霍爾3輸出高、低相間的矩形波信號(hào)，作為大小受限止的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)，轉(zhuǎn)動(dòng)一周要獲得盡量多的精確變化信號(hào)，當(dāng)然應(yīng)是選用矩形波。因?yàn)榫匦尾ㄐ盘?hào)的峰谷值變化的時(shí)間短，可在一定的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生盡量多的有控制意義的信號(hào)。相鄰永磁塊2的磁極性相反的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生矩形波，而相鄰永磁塊2的磁極性相同的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生正弦波，特別是用于助力自行車(chē)時(shí)，作為傳感部件的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)一般限止在直徑為10-15厘米，在這種限范圍要獲得有控制功能的信號(hào)，轉(zhuǎn)動(dòng)一周，產(chǎn)生矩形波比產(chǎn)生正弦波可提供的脈沖個(gè)數(shù)多7-9倍。自然，相鄰永磁塊2的磁極性相反的結(jié)構(gòu)對(duì)助力自行車(chē)的控制效果更的，人與車(chē)配合更好，乘騎人感覺(jué)更舒服。[二]助力模型處理器21的說(shuō)明助力模型處理器21是把環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)動(dòng)的數(shù)字信號(hào)變?yōu)橹δＰ蛿?shù)字信號(hào)的信號(hào)形式轉(zhuǎn)換器；
助力模型處理器21包括模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22、助力起點(diǎn)選擇器23、磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24、助力模型存儲(chǔ)器25和助力模型計(jì)算器26 ;這些部件對(duì)信號(hào)的處理思路是把傳感元件中霍爾3的矩形波信號(hào)分解出表示磁塊2位置的位置數(shù)字信號(hào)，和表示環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)速的速度數(shù)字信號(hào)，由于位置和速度都是數(shù)字信號(hào)，就可以對(duì)位置和速度用助力數(shù)學(xué)模型處理，可以按人的最佳感覺(jué)進(jìn)行設(shè)計(jì)助力數(shù)學(xué)模型，使其助力模型處理器21輸出的助力模型數(shù)字信號(hào)即具有最佳助力數(shù)學(xué)模型，又有該助力數(shù)學(xué)模型的啟動(dòng)點(diǎn)和終止點(diǎn)，因?yàn)橛写艍K2的位置數(shù)字信號(hào)，所以啟動(dòng)點(diǎn)和終止點(diǎn)準(zhǔn)確到與人的助力需求完全同步。解決了現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有磁塊2位置信號(hào)而導(dǎo)致人的助力需求與助力模型不匹配，和助力模型的運(yùn)行延遲于助力需求的問(wèn)題，解決了現(xiàn)有技術(shù)要力不給力，要大力只給小力，要小力又給大力，不要力又給力等人機(jī)不配合的問(wèn)題。助力模型處理器21中各部件的連接關(guān)系和功能如下模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22與傳感元件連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22把傳感元件中霍爾3輸入的矩形波信號(hào)進(jìn)行識(shí)別各個(gè)矩形波的波峰，將各個(gè)矩形波信號(hào)變?yōu)椴煌臄?shù)字信號(hào)，對(duì)每個(gè)矩形波進(jìn)行標(biāo)注，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22輸出標(biāo)注有磁塊位置秩序的矩形波信號(hào)。這樣，把波形有峰值區(qū)別的矩形波信號(hào)變?yōu)橛脭?shù)據(jù)標(biāo)注的矩形波信號(hào)，方便在后面的數(shù)字化處理過(guò)程中，把矩形波峰值變?yōu)榫匦尾ㄎ恢脭?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。所以，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22是把矩形波峰值表示磁塊位置的信號(hào)，變?yōu)橛脭?shù)據(jù)標(biāo)注磁塊位置的數(shù)字信號(hào)的處理器。這是本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有助力自行車(chē)的重要發(fā)明點(diǎn)，有了用數(shù)據(jù)標(biāo)注磁塊位置的數(shù)字信號(hào)，本發(fā)明就能在循環(huán)圓周運(yùn)動(dòng)的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I上找到某一個(gè)或每個(gè)磁塊位置，為電機(jī)30啟動(dòng)產(chǎn)生助力、增加助力、減少助力、停止助力等電機(jī)30工作找到了起點(diǎn)和終點(diǎn)，使人的助力需求與電機(jī)30助力行為能相匹配，避免了現(xiàn)有助力自行車(chē)難以實(shí)現(xiàn)人機(jī)配合，出現(xiàn)需要助力時(shí)電機(jī)30不轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要助力時(shí)電機(jī)30還保持運(yùn)動(dòng)不能停下來(lái)，甚至造成沖撞事故的問(wèn)題。模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22分別與助力起點(diǎn)選擇器23和磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24連接，助力起點(diǎn)選擇器23與磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24連接；磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24用模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別 器22輸入的標(biāo)注有磁塊位置秩序的磁塊運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)計(jì)算出環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的轉(zhuǎn)速，并把環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)傳給助力起點(diǎn)選擇器23，助力起點(diǎn)選擇器23用標(biāo)注有磁塊位置秩序的磁塊運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)，和環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)這兩個(gè)信號(hào)確定在某種轉(zhuǎn)速條件下的助力起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的某一個(gè)矩形波，即確定助力起點(diǎn)磁塊。由于，確定的助力起點(diǎn)磁塊是有數(shù)據(jù)標(biāo)注的矩形波，則助力起點(diǎn)磁塊有唯一對(duì)應(yīng)的磁塊2位置，這樣，助力起點(diǎn)選擇器23完成了找出助力起始點(diǎn)的磁塊2位置，也就可以確定某個(gè)磁塊2在什么位置時(shí)，啟動(dòng)或結(jié)束電機(jī)進(jìn)行某種助力模型運(yùn)動(dòng)。這就達(dá)到人控制環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的特定磁塊2同步運(yùn)動(dòng)，特定磁塊2控制電機(jī)30進(jìn)行特定的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人同步控制電機(jī)的目的，不會(huì)出現(xiàn)控制的起點(diǎn)和終點(diǎn)不準(zhǔn)確，不會(huì)出現(xiàn)控制的起點(diǎn)和終點(diǎn)延遲的問(wèn)題。但現(xiàn)有助力自行車(chē)在啟止助力時(shí)，都找不到與人同步的啟止位置，所以都會(huì)產(chǎn)生控制的起點(diǎn)和終點(diǎn)延遲的問(wèn)題。助力起點(diǎn)選擇器23和磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24分別都與助力模型計(jì)算器26連接，助力模型存儲(chǔ)器25也與助力模型計(jì)算器26連接；助力模型計(jì)算器26用助力起點(diǎn)選擇器23的助力起點(diǎn)磁塊，和用磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)速這兩個(gè)條件選擇助力模型存儲(chǔ)器25中的某一種助力模型函數(shù)，并將助力起點(diǎn)磁塊和環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)速這兩個(gè)條件代入助力模型函數(shù)，計(jì)算出適合這兩個(gè)條件的助力模型數(shù)字信號(hào)，即助力模型計(jì)算器26就能輸出助力模型數(shù)字信號(hào)。[三]對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的說(shuō)明數(shù)模轉(zhuǎn)換器27是把助力模型數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成助力模型的模擬信號(hào)。助力模型計(jì)算器26與數(shù)模轉(zhuǎn)換器27連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器27把助力模型計(jì)算器26的助力模型數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成助力模型模擬信號(hào)。以便向只能處理模擬信號(hào)的電機(jī)控制器29輸出助力模型的模擬信號(hào)。[四]對(duì)運(yùn)算放大器28的說(shuō)明運(yùn)算放大器28是把數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的助力模型模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成額定電壓范圍的助力模型模擬信號(hào)。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器27與運(yùn)算放大器28連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的助力模型模擬信號(hào)雖然解決了助力模型問(wèn)題，但助力模型信號(hào)的電壓還不能滿足電機(jī)控制器29的需要，所以還要用運(yùn)算放大器28把助力模型模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成額定電壓范圍需要的助力模型模擬信號(hào)，才能傳輸給電機(jī)控制器29。二、對(duì)傳感器與電動(dòng)自行車(chē)連接組成助力自行車(chē)的說(shuō)明
為說(shuō)明實(shí)物安裝，從實(shí)物方面?zhèn)鞲衅鞣譃闄C(jī)械部件和傳感部件，以說(shuō)明傳感器的各個(gè)實(shí)物與電動(dòng)自行車(chē)各有關(guān)實(shí)物的結(jié)構(gòu)關(guān)系。機(jī)械部件由環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I和環(huán)形凹槽固定盤(pán)40相卡接相嵌成轉(zhuǎn)動(dòng)連接關(guān)系，組成有環(huán)形內(nèi)空的殼體結(jié)構(gòu)。殼體環(huán)形內(nèi)空中裝有傳感部件，傳感部件的多個(gè)永磁塊2固定在殼體環(huán)形內(nèi)空中的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的內(nèi)表面，永磁塊2與環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I同步轉(zhuǎn)動(dòng)，使多個(gè)永磁塊2與自行車(chē)腳踏板54同步轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到用多個(gè)永磁塊2表示騎自行車(chē)人對(duì)助力需求的機(jī)械動(dòng)作的目的。傳感部件的霍爾3、助力模型處理器21、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28固定在殼體環(huán)形內(nèi)空中環(huán)形凹槽固定盤(pán)40的內(nèi)表面，環(huán)形凹槽固定盤(pán)40與自行車(chē)車(chē)架的套管52固定，使環(huán)形凹槽固定盤(pán)40不隨環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在環(huán)形凹槽固定盤(pán)40上的傳感部件霍爾3、助力模型處理器21、數(shù)模 轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28也不隨環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)動(dòng)，使其霍爾3能用一個(gè)固定位置感受全部永磁塊2的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，從而可以把騎自行車(chē)人對(duì)助力需求的機(jī)械動(dòng)作全部變?yōu)殡娦盘?hào)，再通過(guò)傳感部件助力模型處理器21、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28，把霍爾3的助力需求電信號(hào)變?yōu)槿藱C(jī)匹配的助力模型電信號(hào)，運(yùn)算放大器28把人機(jī)匹配的助力模型電信號(hào)傳給電機(jī)控制器29，電機(jī)控制器29控制電機(jī)30按人機(jī)匹配的方式轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)助力自行車(chē)按人的最佳需求方式運(yùn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)人機(jī)匹配的效果。本發(fā)明傳感器中各信號(hào)處理部件輸出的信號(hào)為
霍爾3輸出矩形波信號(hào)；
助力模型處理器21輸出助力模型數(shù)字信號(hào)；
模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22輸出標(biāo)注有磁塊位置秩序的磁塊運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)；
助力起點(diǎn)選擇器23輸出確定的助力起點(diǎn)磁塊的起點(diǎn)位置信號(hào)；
磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24計(jì)算并輸出環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)；
助力模型存儲(chǔ)器25存有多種助力模型函數(shù)備用，輸出已選定的助力模型函數(shù)的數(shù)字信號(hào);
助力模型計(jì)算器26計(jì)算并輸出將用于控制功能的助力模型數(shù)字信號(hào)；
數(shù)模轉(zhuǎn)換器27輸出把助力模型數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成的助力模型模擬信號(hào)；
運(yùn)算放大器28輸出把助力模型模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成額定電壓范圍的助力模型模擬信號(hào)；熱敏電阻R6保證運(yùn)算放大器28輸出的是額定電壓范圍的助力模型模擬信號(hào)，即標(biāo)準(zhǔn)助力模型模擬信號(hào)。為解決助力模型模擬信號(hào)漂移問(wèn)題設(shè)有熱敏電阻R6，熱敏電阻R6連接在運(yùn)算放大器28的輸入端和輸出端之間?；魻?、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28都是半導(dǎo)體器件，又有處理模擬信號(hào)功能，很易隨溫度變化而使信號(hào)參數(shù)產(chǎn)生漂移，特別是夏天和冬天，助力自行車(chē)又都在室外，溫度變化產(chǎn)生信號(hào)參數(shù)漂移的效果明顯，所以，最好對(duì)運(yùn)算放大器28輸出的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)漂移修正，獲得不受溫度變化影響的標(biāo)準(zhǔn)助力模型模擬信號(hào)，將標(biāo)準(zhǔn)助力模型模擬信號(hào)通過(guò)電機(jī)控制器29控制電機(jī)30運(yùn)行，騎助力自行車(chē)的人就不會(huì)感到夏天和冬天助力效果不同的問(wèn)題。助力模型處理器21是單片機(jī)31，單片機(jī)31上連接有時(shí)鐘電路32。用單片機(jī)31完成模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22、助力起點(diǎn)選擇器23、磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24、助力模型存儲(chǔ)器25和助力模型計(jì)算器26的功能。時(shí)鐘電路32的時(shí)鐘信號(hào)是用于對(duì)霍爾3輸入的矩形波信號(hào)進(jìn)行區(qū)分的作用，優(yōu)選每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的長(zhǎng)度為O. 001秒。傳感器的機(jī)械部件與傳感部件結(jié)構(gòu)關(guān)系傳感器的機(jī)械部件包括環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I和相嵌合的環(huán)形凹槽固定盤(pán)40，傳感器的傳感部件包括多個(gè)永磁塊2、霍爾3、單片機(jī)31、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28 ;傳感部件中依次相連的霍爾3、單片機(jī)31、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28四個(gè)電子元件設(shè)在一塊電路板59上；在空心環(huán)41的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I內(nèi)壁固定多個(gè)永磁塊2，在空心環(huán)41的環(huán)形凹槽固定盤(pán)40內(nèi)壁固定電路板59，電路板59上的霍爾3設(shè)在能感受永磁塊2的磁通量，并且霍爾3能根據(jù)磁通量變化輸出變化電信號(hào)的位 置。傳感部件是傳感器的傳感功能部件；機(jī)械部件是有兩個(gè)功能，第一是固定傳感部件中的各個(gè)元件的相對(duì)位置，使各個(gè)元件能組成一個(gè)傳感功能性整體，第二是把這一個(gè)傳感功能性整體固定在電動(dòng)自行車(chē)上，并使這個(gè)傳感功能性整體能傳感電動(dòng)自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。把依次相連的霍爾3、單片機(jī)31、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28四個(gè)電子元件設(shè)在一塊電路板59上，有利這四個(gè)電子元件集成化、模塊化、小型化，方便把這四個(gè)電子元件整體統(tǒng)一固定在空心環(huán)41的環(huán)形凹槽固定盤(pán)40內(nèi)壁，使生產(chǎn)制造傳感器的工藝簡(jiǎn)化。本發(fā)明的傳感器各部件的優(yōu)選型號(hào)和具體連接方式為霍爾3是UGN3075，助力模型處理器21是AT89S52單片機(jī)31，數(shù)模轉(zhuǎn)換器27是ADC-C8E ;運(yùn)算放大器28是0F-17F，0F-17F運(yùn)算放大器28的輸入端2腳與輸出端6腳之間連接有熱敏電阻R6 ;各部件連接關(guān)系如下
霍爾3的信號(hào)輸出端3腳連接單片機(jī)31的12腳INTO [P32]；
單片機(jī)31的39腳POO連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的12腳B8 ；
單片機(jī)31的38腳POl連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的11腳B7 ；
單片機(jī)31的37腳P02連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的10腳B6 ；
單片機(jī)31的36腳P03連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的9腳B5 ;
單片機(jī)31的35腳P04連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的8腳B4 ;
單片機(jī)31的34腳P05連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的7腳B3 ;
單片機(jī)31的33腳P06連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的6腳B2 ;
單片機(jī)31的32腳P07連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的5腳BI ;
數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的4腳連接運(yùn)算放大器28的2腳；
數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的2腳連接運(yùn)算放大器28的3腳；
運(yùn)算放大器28的6腳為模擬信號(hào)輸出端。OF-17F運(yùn)算放大器28的輸入端2腳與輸出端6腳之間連接有熱敏電阻R6，而且熱敏電阻R6兩端還并聯(lián)有電容C6。優(yōu)選熱敏電阻R6為5K，電容C6為8P，數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的4腳與運(yùn)算放大器28的2腳之間用I. 25k的R5接地。使其可用熱敏電阻R6調(diào)節(jié)運(yùn)算放大器286腳輸出的模擬信號(hào)電壓范圍穩(wěn)定在O. 8—4. 2V之間。環(huán)形凹槽固定盤(pán)40內(nèi)圈的外表面與環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I內(nèi)圈的內(nèi)表面之間設(shè)有軸承42。軸承42使環(huán)形凹槽固定盤(pán)40與環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I之間能長(zhǎng)時(shí)間保持良好的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。傳感器的環(huán)形凹槽固定盤(pán)40外表面設(shè)有圓形凹陷58 ;圓形凹陷58與電動(dòng)自行車(chē)中軸51外的套管52卡接，成套管52卡套在圓形凹陷58內(nèi)固定連接的結(jié)構(gòu)。用環(huán)形凹槽固定盤(pán)40的圓形凹陷58與電動(dòng)自行車(chē)中軸51外的套管52卡接固定有裝配簡(jiǎn)單、方便清洗、外形美觀的效果?；魻?設(shè)在內(nèi)圓形軌跡線與外圓形軌跡線之間。因?yàn)榛魻?是能有間距感受永磁塊2磁通量而輸出電信號(hào)的部件，又為了盡量減小永磁塊2的體積，使其在環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I上盡量多的設(shè)置永磁塊2，使盡量減小的永磁塊2都能被霍爾3感應(yīng)；霍爾3應(yīng)設(shè)在內(nèi)圓形軌跡線與外圓形軌跡線之間，而且最好設(shè)在接近能貫穿全部永磁塊2的圓形軌跡線的位置。環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I在多個(gè)永磁塊2的內(nèi)圓形軌跡線所在圓范圍內(nèi)設(shè)有中心孔。如 果環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I要穿套在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上使用，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I上就要設(shè)一個(gè)穿套轉(zhuǎn)動(dòng)軸的孔；為保證環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I在隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾3能感受環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I上每個(gè)永磁塊2的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，則環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I上的穿套孔應(yīng)設(shè)在多個(gè)永磁塊2的內(nèi)圓形軌跡線所在圓范圍的中心，由于內(nèi)圓形軌跡線和外圓形軌跡線為同心圓，當(dāng)然穿套孔在外圓形軌跡線所在圓范圍的中心，穿套孔是內(nèi)圓形軌跡線和外圓形軌跡線的中心位置孔，即中心孔。也就是說(shuō)，中心孔不一定是圓形，可以是方形、三角形等形狀，以便可以與方形、三角形等形狀的轉(zhuǎn)動(dòng)軸相套，但中心孔的內(nèi)空一定包括內(nèi)圓形軌跡線所在圓的中心，才能使用一個(gè)霍爾3感受環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上全部永磁塊2的運(yùn)動(dòng)信號(hào)。至少有一個(gè)永磁塊2的磁通量不等于其它任何一個(gè)永磁塊2的磁通量。不等于其它的磁通量，即特殊磁通量可用于表示自行車(chē)腳踏板的位置。最好是至少有兩個(gè)個(gè)永磁塊2的磁通量不等于其它任何一個(gè)永磁塊2的磁通量，這兩個(gè)特殊磁通量的永磁塊2分別對(duì)應(yīng)于兩個(gè)腳踏板，用于表示自行車(chē)兩個(gè)腳踏板的位置。因?yàn)樽孕熊?chē)腳踏板的圓周運(yùn)動(dòng)，判定腳踏板位置對(duì)于獲得本次圓周運(yùn)動(dòng)的速度，確定下一次圓周運(yùn)動(dòng)的助力模型非常重要。環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I是不導(dǎo)磁材料的塑料板、鋁材板、銅材板的某一種。由于本發(fā)明是相鄰永磁塊2的磁極性相反的結(jié)構(gòu)，能使相鄰永磁塊2的邊緣幾乎可相貼也能使霍爾3輸出有控制功能的電信號(hào)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、永磁塊環(huán)上的永磁塊數(shù)量不受限止、輸出標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)、沒(méi)有信號(hào)盲區(qū)、只用一個(gè)霍爾的一組輸出信號(hào)就能完全表示動(dòng)盤(pán)的全部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、輸出信號(hào)不會(huì)失真不漂移、用永磁塊的磁通量變化表示所在固定位置、輸出信號(hào)中可以有每個(gè)永磁塊的運(yùn)動(dòng)位置，用于助力自行車(chē)，使助力輸出與助力需求能高度配合而使騎車(chē)人感覺(jué)很舒服。(I)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不用彈性件，無(wú)機(jī)械故障用霍爾感受多個(gè)永磁塊轉(zhuǎn)動(dòng)輸出信號(hào)，用中國(guó)專利01201843. O提供的速度可推算力矩的原理，可用多種數(shù)學(xué)模型推算助力自行車(chē)的力矩參數(shù)，用于控制助力自行車(chē)的電機(jī)，實(shí)現(xiàn)助力。不用彈性件、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低于用彈性件和機(jī)械受力的傳感器。避免了長(zhǎng)時(shí)間使用后，各機(jī)械部件變形、無(wú)機(jī)械故障、配合不佳的問(wèn)題。(2)磁極性相反，輸出矩形波信號(hào)，具有精確控制功能由于相鄰永磁塊的磁極性相反，并且霍爾選用對(duì)相反磁極性產(chǎn)生矩形波輸出信號(hào)的霍爾，則相鄰永磁塊無(wú)論間距多少，即使相鄰永磁塊之間沒(méi)有間隙，霍爾也同樣能輸出矩形波信號(hào)。如用于助力自行車(chē)，用矩形波的輸出信號(hào)來(lái)控制助力自行車(chē)的電機(jī)優(yōu)于用正弦波，因?yàn)榫匦尾茏鞯叫盘?hào)在任何時(shí)間點(diǎn)，表示運(yùn)動(dòng)位置和速度的信號(hào)含義精確，從而可精確表示助力自行車(chē)踏板的運(yùn)動(dòng)位置和速度，以便用踏板精確的位置和速度推算出該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)正確的助力需求。(3)相鄰永磁塊的磁極性相反，永磁塊數(shù)量不受限止，可盡量增加傳感點(diǎn)位由于磁極性相反，輸出矩形波信號(hào)，相鄰永磁塊即使無(wú)間隙，其輸出的信號(hào)仍然是有個(gè)數(shù)、可區(qū)分的矩形波信號(hào)，仍然具有控制功能，也就是說(shuō)不會(huì)輸出沒(méi)有控制功能的無(wú)變化直線形信號(hào)。如用于助力自行車(chē)，由于與踏板聯(lián)動(dòng)的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)直徑大小受限止，就可在規(guī)定大小的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上，盡量增加永磁塊數(shù)量、盡量增加傳感點(diǎn)位、用盡量多的傳感信號(hào)表示自行車(chē)踏板運(yùn)動(dòng)位置和速度，精確表示運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(4)相鄰永磁塊的磁極性相反，可設(shè)置永磁塊多、傳感點(diǎn)位多，對(duì)環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng) 盤(pán)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)表示精確對(duì)用于助力自行車(chē)，固定永磁塊的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)大小受到嚴(yán)格限止，一般環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)直徑只能在10-15厘米以內(nèi)，為了使霍爾在有間距的條件下獲得永磁塊的磁極信號(hào)，其永磁塊的直徑至少為Φ0. 6-0. 8厘米，則直徑10-15厘米的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)的周邊無(wú)間隙的可設(shè)置35-73個(gè)永磁塊[(10-1) *3. 14/0. 8=35 ；( 15-1)*3. 14/0. 6=73],即腳踏板轉(zhuǎn)一周，霍爾可獲得35-73個(gè)信號(hào)用于控制助力自行車(chē)的電機(jī)。但如果是相鄰永磁塊磁極性相同的現(xiàn)有技術(shù)，相鄰永磁塊按5厘米間距，則在直徑10-15厘米環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上，最多只能設(shè)置5-8個(gè)永磁塊[(10-1) *3. 14/5. 8=5 ；( 15-1)*3. 14/5. 6=8]?？梢?jiàn)，本專利技術(shù)比現(xiàn)有技術(shù)可以多設(shè)置永磁塊7-9倍[35/5=6 ;73/8=9]，多設(shè)置30-65個(gè)永磁塊[35-5=30 ;73_8=65]。所以，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)一周，本專利技術(shù)比現(xiàn)有技術(shù)增加了 7-9倍的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)位點(diǎn)信號(hào)。對(duì)助力自行車(chē)的電機(jī)控制精確度自然提高了 7-9倍，使騎車(chē)人對(duì)助力需求精確度也提高了 7-9倍，車(chē)與人的配合程度大大提高，騎車(chē)人的舒適感大大增加，不再是現(xiàn)有技術(shù)的助力車(chē)那種一快一慢不舒服的感覺(jué)。本發(fā)明請(qǐng)人根據(jù)實(shí)際的體驗(yàn)，當(dāng)環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上大致均勻的設(shè)置15個(gè)永磁塊時(shí)，基本消除了現(xiàn)有技術(shù)只設(shè)5-8個(gè)永磁塊使助力車(chē)那種一快一慢不舒服的感覺(jué)；當(dāng)環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上大致均勻的設(shè)置20個(gè)永磁塊時(shí)，車(chē)與人的配合己能滿足人的需要，乘騎助力車(chē)的感覺(jué)已很舒服。(5)沒(méi)有信號(hào)盲區(qū)，任何時(shí)候的助力需求都會(huì)獲得相匹配的助力本專利在直徑10-15厘米的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)周邊最多可設(shè)置35-73個(gè)永磁塊，各永磁塊之間平均夾角為5-10度。用于助力自行車(chē)，在啟動(dòng)或運(yùn)行時(shí)，腳踏板從離開(kāi)頂點(diǎn)10-45度角的35度區(qū)域內(nèi)，有4-7個(gè)永磁塊(在離開(kāi)頂點(diǎn)10度角的位置就有一個(gè)信號(hào)了),則霍爾可輸出4-7個(gè)控制信號(hào)反應(yīng)助力需求，能實(shí)現(xiàn)任何位置、任何時(shí)間有助力就能獲得相應(yīng)助力的優(yōu)良技術(shù)效果，使車(chē)與人的配合良好，騎車(chē)人感到省力又舒適。(6)只用一個(gè)霍爾，一個(gè)控制信號(hào)表示環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)的全部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，控制信號(hào)與環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全一致，控制信號(hào)與人的需求完全一致多個(gè)永磁塊是固定在環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上的，永磁塊與環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，用一個(gè)霍爾感受全部的永磁塊運(yùn)動(dòng)信號(hào)，則霍爾輸出的控制信號(hào)與環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全一致，與人的需求也就完全一致，控制信號(hào)不會(huì)有原始分段誤差和信號(hào)漂移問(wèn)題。即使霍爾傳感參數(shù)發(fā)生變化，也是整個(gè)控制信號(hào)平行移動(dòng)，只要接收霍爾控制信號(hào)的電機(jī)控制器的接收范圍較寬，變化了的霍爾控制信號(hào)的控制效果成系統(tǒng)性改變。如用于助力自行車(chē)，助力需求模型不會(huì)失真，助力輸出與助力需求仍然保持原來(lái)模型的匹配關(guān)系，騎車(chē)人很容易掌握這種助力性能的系統(tǒng)性改變。(7)各永磁塊的磁通量有變化，磁通量有變化的永磁塊可表示特定位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)因?yàn)楦饔来艍K的磁通量有變化，各永磁塊使霍爾輸出特有峰谷差值波形的控制信號(hào)，則特有峰谷差值波形的控制信號(hào)就可以直接表示環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)的某一固定永磁塊位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；如每個(gè)永磁塊都有自己的特定磁通量，可達(dá)到有多少個(gè)永磁塊，就可獲得多少個(gè)特定位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信號(hào)。如用于助力自行車(chē)，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)直徑在10-15厘米以內(nèi)，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)一周，霍爾可獲得35-73個(gè)不同位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制信號(hào)，自然知道35-73個(gè)位點(diǎn)的助力需求。很明顯，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)一周，現(xiàn)有技術(shù)最多只能有5-8個(gè)助力需求，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如本專利最多可用35-73個(gè)助力需求信號(hào)更能真實(shí)地、多信息量地反應(yīng)騎車(chē)人的助力需求。也就是說(shuō)，助力自行車(chē)用本專利技術(shù)，車(chē)更能與人需求相配合一致，騎車(chē)人感受到腳踏板在任何轉(zhuǎn)動(dòng)位置，自己都完全可控制車(chē)速，舒適性好。而現(xiàn)有技術(shù)的助力自行車(chē)只能在最多5-8個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置才能可控制車(chē)速。
(8)用能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)環(huán)形凹槽固定盤(pán)合成殼體，固定了霍爾與全部永磁塊的相對(duì)位置，避免了殼體外的環(huán)境干擾，提高了霍爾信號(hào)的可靠性、真實(shí)性，還方便了安裝、調(diào)試、維修等。(9)可以對(duì)霍爾信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，使控制信號(hào)中加入人機(jī)最佳配合的控制模型把具有磁塊位置和磁塊轉(zhuǎn)速的矩形波信號(hào)變?yōu)樵搩梢氐臄?shù)字信號(hào)，用設(shè)定的、適合人機(jī)配合良好的數(shù)學(xué)助力模型把該兩要素的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成助力模型數(shù)字信號(hào)，再把助力模型數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成助力模型模擬信號(hào)，最后把助力模型模擬信號(hào)變?yōu)榉€(wěn)定電壓范圍的、具有額定功率的電機(jī)控制器可用的控制信號(hào)。總之，就是把磁塊轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，在數(shù)字化處理處理過(guò)程中，加入數(shù)學(xué)的助力模型，使傳感器最后輸出的控制信號(hào)中，含有加入的助力模型。因?yàn)閿?shù)學(xué)的助力模型是人為設(shè)定的，所以，總可以把數(shù)學(xué)的助力模型設(shè)定成最適合人機(jī)配合的模型，則本發(fā)明的傳感器可輸出能實(shí)現(xiàn)最佳人機(jī)配合的控制信號(hào)。而現(xiàn)有助力自行車(chē)傳感器的磁塊相同磁極在同一面，霍爾不能獲得矩形波信號(hào)，也就無(wú)法對(duì)霍爾信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，其控制模型只能是對(duì)霍爾信號(hào)進(jìn)行局部修改，所以不能實(shí)現(xiàn)輸出人機(jī)最佳配合的控制信號(hào)。最后輸出的控制信號(hào)不會(huì)有信號(hào)漂移用熱敏電阻R6對(duì)運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，可以解決霍爾、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器等半導(dǎo)體器件使助力模型模擬信號(hào)漂移的問(wèn)題，使傳感器最后輸出的是不受環(huán)境溫度變化的標(biāo)準(zhǔn)助力模型模擬信號(hào)。(11)能實(shí)現(xiàn)人機(jī)最佳配合的電機(jī)工作方式模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器將各個(gè)矩形波信號(hào)變?yōu)椴煌臄?shù)字信號(hào)，助力模型計(jì)算器就可用助力起點(diǎn)選擇器在助力模型存儲(chǔ)器中選定的與助力需求最佳配合的助力數(shù)學(xué)模型，并把磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器提供的速度參數(shù)代入助力數(shù)學(xué)模型，助力模型計(jì)算器就能計(jì)算出腳踏板在某個(gè)位置情況下的助力模型數(shù)字信號(hào)。該助力模型數(shù)字信號(hào)就是能使人與電動(dòng)自行車(chē)能最佳配合的、用于控制電機(jī)用的控制信號(hào)。助力模型計(jì)算器是數(shù)字處理器，它能接受任何數(shù)字化的數(shù)學(xué)模型，則助力模型存儲(chǔ)器就可以向助力模型計(jì)算器提供任何人為設(shè)定的數(shù)學(xué)模型，有了人任意設(shè)定數(shù)學(xué)模型這個(gè)條件，人就可以設(shè)定能使人與電動(dòng)自行車(chē)能最佳配合的數(shù)學(xué)模型。助力模型存儲(chǔ)器有人設(shè)定的，能使人與電動(dòng)自行車(chē)能最佳配合的數(shù)學(xué)模型，則就能實(shí)現(xiàn)人與電動(dòng)自行車(chē)最佳配合的電機(jī)工作方式；人設(shè)定數(shù)學(xué)模型還可以使電機(jī)有最合理的啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)模型、最省電的工作方式。所以，本發(fā)明的助力自行車(chē)是人與電動(dòng)自行車(chē)最佳配合的省電助力自行車(chē)。但現(xiàn)有助力自行車(chē)腳踏板的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)，霍爾只能輸出不到10個(gè)正弦波信號(hào)，正弦波信號(hào)不能變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，不能人為加入最佳助力模型控制電動(dòng)自行車(chē)的電機(jī)，這種助力自行車(chē)的助力模型即不能實(shí)現(xiàn)人機(jī)最佳配合，也不能使電機(jī)有最合理、省電的工作方式。(12)省電效果和意義用本發(fā)明的助力自行車(chē)與市上購(gòu)買(mǎi)的有8個(gè)永磁塊同面為相同磁極作為傳感部件的助力自行車(chē)進(jìn)行省電比較，用同一個(gè)電動(dòng)自行車(chē)換用不同傳感器的方式，相同的騎車(chē)人在相同路段乘騎測(cè)實(shí)，結(jié)果是用本發(fā)明的助力自行車(chē)乘騎110公里后，電池還余有少量的電；但用該市上購(gòu)買(mǎi)的助力自行車(chē)乘騎45公里后，電池已沒(méi)有余電。該省電的意義在于充滿電的本發(fā)明的助力自行車(chē)能滿足全天乘騎不充電，解決了人在途 中而車(chē)已不能助力這個(gè)現(xiàn)有助力自行車(chē)的大難題。


圖I是環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上多磁塊位置不均勻分布磁通量，且永磁塊N-S交替的傳感元件結(jié)構(gòu)示意圖，圖中永磁塊線條粗細(xì)不同表示磁通量不同；
圖2是環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上多磁塊位置不均勻分布磁通量，且高密度的永磁塊成N-S交替的傳感元件結(jié)構(gòu)示意圖，圖中永磁塊線條粗細(xì)不同表示磁通量不同；
圖3是自行車(chē)的中軸和套管與傳感器連接關(guān)系的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖4是霍爾、助力模型處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器的信號(hào)流向方框 圖5是霍爾、單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器的電路 圖6是傳感器設(shè)在電動(dòng)自行車(chē)的中軸上組成本發(fā)明助力自行車(chē)的連接關(guān)系示意圖。圖中I是環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)、2是永磁塊、3是霍爾、5是圓形軌跡線、21是助力模型處理器、22是模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器、23是助力起點(diǎn)選擇器、24是磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器、25是助力模型存儲(chǔ)器、26是助力模型計(jì)算器、27是數(shù)模轉(zhuǎn)換器、28是運(yùn)算放大器、29是電機(jī)控制器、30是電機(jī)、31是單片機(jī)、32是時(shí)鐘電路、40是環(huán)形凹槽固定盤(pán)、41是空心環(huán)、42是軸承、51是中軸、52是套管、53是鏈盤(pán)、54是腳踏板、55是電池、58是圓形凹陷、59是電路板。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I、用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)
如圖1、3、4、6，把本發(fā)明中的傳感器安裝在現(xiàn)有的電動(dòng)自行車(chē)的中軸51上，將傳感器的信號(hào)輸出線與電動(dòng)自行車(chē)的電機(jī)控制器29連接，就得到本發(fā)明的助力自行車(chē)。一、與安裝傳感器有關(guān)的電動(dòng)自行車(chē)部件和結(jié)構(gòu)電動(dòng)自行車(chē)有中軸51，中軸51中間段套有套管52，中軸51與套管52轉(zhuǎn)動(dòng)連接；中軸51上固定有鏈盤(pán)53，中軸51兩端分別固定有腳踏板54 ;套管52的內(nèi)表面與中軸51轉(zhuǎn)動(dòng)連接，套管52的外表面與電動(dòng)自行車(chē)的車(chē)架固定連接；電動(dòng)自行車(chē)上電池55連接電機(jī)控制器29，電機(jī)控制器29連接車(chē)輪上的電機(jī)30。
二、傳感器的結(jié)構(gòu)和部件的連接關(guān)系如下
傳感器包括依次連接的傳感元件、助力模型處理器21、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器
28 ；
[I]傳感元件是把環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榫匦尾ㄐ盘?hào)輸出的元件；
用一個(gè)環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I和一個(gè)環(huán)形凹槽固定盤(pán)40兩者的凹面相對(duì)，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I和環(huán)形凹槽固定盤(pán)40的大小正好使環(huán)形凹槽固定盤(pán)40能嵌合在環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的環(huán)形凹槽之中，合成兩個(gè)盤(pán)能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的嵌合內(nèi)空外殼，兩個(gè)盤(pán)的凹面夾成一個(gè)空心環(huán)41 ；在空心環(huán)41位置的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I上固定設(shè)置有20個(gè)永磁塊2。環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I和環(huán)形凹槽固定盤(pán)40用高強(qiáng)度塑料注塑成形?？招沫h(huán)41內(nèi)的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I面直徑10. O厘米，在環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I設(shè)20個(gè)永磁塊2，20個(gè)永磁塊2的直徑分別為O. 8厘米的，磁通量為146279 (B · H)max/KJ · m_3 范圍內(nèi)不同的選擇值，并且相臨永磁塊2的磁通量不相等。環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I、永磁塊2、霍爾3的結(jié)構(gòu)如下
全部永磁塊2均勻地呈圓形軌跡分布，每個(gè)永磁塊2固定在直徑9. O厘米圓形軌跡線5上，即每個(gè)永磁塊2到圓形軌跡線5所在圓中心的距離相同、相鄰永磁塊2之間的距離相同。有兩個(gè)永磁塊2的磁通量不等于其它任何一個(gè)永磁塊2的磁通量,而且這兩個(gè)永磁塊2的磁通量也不相等，該兩個(gè)永磁塊2的位置正好在環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I 一條直徑的兩端，這兩個(gè)永磁塊2用于在助力自行車(chē)上表示兩個(gè)腳踏板的運(yùn)動(dòng)位置。在環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I 一個(gè)面設(shè)置的全部永磁塊2成相鄰永磁塊2的磁極性相反的方式排列，即環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I 一個(gè)面上全部永磁塊2的磁極性分布方式是N極、S極、N極、S極、N極、S極……。在空心環(huán)41內(nèi)的環(huán)形凹槽固定盤(pán)40上固定設(shè)置有一個(gè)霍爾3,霍爾3的信號(hào)輸出線從環(huán)形凹槽固定盤(pán)40穿出，霍爾3設(shè)在接近永磁塊2的位置，即霍爾3設(shè)在每個(gè)永磁塊2所在圓形軌跡線5范圍內(nèi)，霍爾3與轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的每個(gè)永磁塊2保持O. 3厘米的間隔距離，使轉(zhuǎn)動(dòng)的每個(gè)永磁塊2在經(jīng)過(guò)霍爾3時(shí)，霍爾3能產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)的矩形波電信號(hào)輸出。環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I在該全部永磁塊2所在圓形軌跡線5中心設(shè)有中心孔，中心孔用于套在助力自行車(chē)的踏板中軸51上。[2]助力模型處理器21是把環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)動(dòng)的數(shù)字信號(hào)變?yōu)橹δＰ蛿?shù)字信號(hào)的信號(hào)形式的轉(zhuǎn)換器；
助力模型處理器21包括模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22、助力起點(diǎn)選擇器23、磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24、助力模型存儲(chǔ)器25和助力模型計(jì)算器26 ；
模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22與傳感元件連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22把傳感元件中霍爾3輸入的矩形波信號(hào)進(jìn)行識(shí)別各個(gè)矩形波的波峰，將各個(gè)矩形波信號(hào)變?yōu)椴煌臄?shù)字信號(hào)，對(duì)每個(gè)矩形波進(jìn)行標(biāo)注，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22輸出標(biāo)注有磁塊位置秩序的磁塊運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)；
模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22分別與助力起點(diǎn)選擇器23和磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24連接，助力起點(diǎn)選擇器23與磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24連接；磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24用模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22輸入的磁塊運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)計(jì)算出環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的轉(zhuǎn)速，并把環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)傳給助力起點(diǎn)選擇器23，助力起點(diǎn)選擇器23用標(biāo)注有磁塊位置秩序的磁塊運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)，和環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I的轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)這兩個(gè)信號(hào)確定在某種轉(zhuǎn)速條件下的助力起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的某一個(gè)矩形波，即確定助力起點(diǎn)磁塊；助力起點(diǎn)選擇器23完成了找出助力的起始點(diǎn)磁塊，也就是確定從某個(gè)矩形波開(kāi)始實(shí)施助力，準(zhǔn)確說(shuō)就是在環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I處于某種轉(zhuǎn)速條件下，從某個(gè)磁塊在某個(gè)位置開(kāi)始進(jìn)行助力，或是從某個(gè)磁塊在某個(gè)位置開(kāi)始，將原來(lái)的助力模型改變?yōu)橄乱徊竭x擇的助力模型進(jìn)行助力。助力起點(diǎn)選擇器23和磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24分別都與助力模型計(jì)算器26連接，助力模型存儲(chǔ)器25也與助力模型計(jì)算器26連接；助力模型計(jì)算器26用助力起點(diǎn)選擇器23的助力起點(diǎn)磁塊，和用磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)速這兩個(gè)條件選擇助力模型存儲(chǔ)器25中的某一種助力模型函數(shù)，并將助力起點(diǎn)磁塊和環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)速這兩個(gè)條件代入助力模型函數(shù)，計(jì)算出適合這兩個(gè)條件的助力模型數(shù)字信號(hào)，即助力模型計(jì)算器26輸出助力模型數(shù)字信號(hào)；
[3]數(shù)模轉(zhuǎn)換器27是把助力模型數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成助力模型的模擬信號(hào)。
助力模型計(jì)算器26與數(shù)模轉(zhuǎn)換器27連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器27把助力模型計(jì)算器26的助力模型數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成助力模型模擬信號(hào)。以便向只能處理模擬信號(hào)的電機(jī)控制器29輸出助力模型的模擬信。[4]運(yùn)算放大器28是把數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的助力模型模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成額定電壓范圍的助力模型模擬信號(hào)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器27與運(yùn)算放大器28連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的助力模型模擬信號(hào)雖然解決了助力模型問(wèn)題，但助力模型信號(hào)的電壓還不能滿足電機(jī)控制器29的需要，所以還要用運(yùn)算放大器28把助力模型模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成額定電壓范圍需要的助力模型模擬信號(hào)，才能傳輸給電機(jī)控制器29，達(dá)到電機(jī)控制器29控制電機(jī)30進(jìn)行助力為目的的運(yùn)行。三、傳感器與電動(dòng)自行車(chē)的連接成助力自行車(chē)把傳感器的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I和環(huán)形凹槽固定盤(pán)40套在電動(dòng)自行車(chē)的中軸51外，并且環(huán)形凹槽固定盤(pán)40與中軸51外的套管52固定連接，傳感器的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I與電動(dòng)自行車(chē)的中軸51固定連接，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I伴隨中軸51同步轉(zhuǎn)動(dòng)；環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I與環(huán)形凹槽固定盤(pán)40內(nèi)外相套的嵌合成轉(zhuǎn)動(dòng)連接；環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I和中軸51兩者為相同的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，傳感器中運(yùn)算放大器28的信號(hào)輸出導(dǎo)線與電動(dòng)自行車(chē)的電機(jī)控制器29的信號(hào)輸入端連接。這樣，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I上的永磁塊2伴隨中軸51同步轉(zhuǎn)動(dòng)，永磁塊2就與自行車(chē)腳踏板54同步轉(zhuǎn)動(dòng)，永磁塊2的轉(zhuǎn)動(dòng)就與腳踏板54轉(zhuǎn)動(dòng)相同角度、相同速度。環(huán)形凹槽固定盤(pán)40上的霍爾3就通過(guò)感受永磁塊2的轉(zhuǎn)動(dòng)而感受到腳踏板54轉(zhuǎn)動(dòng)角度和速度?；魻?把感受永磁塊2轉(zhuǎn)動(dòng)的位置和速度電信號(hào)，即代表腳踏板54轉(zhuǎn)動(dòng)的位置和速度電信號(hào)傳給電路板59上的電子部件助力模型處理器21、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28進(jìn)行信號(hào)處理。運(yùn)算放大器28與電動(dòng)自行車(chē)的電機(jī)控制器29連接，實(shí)現(xiàn)了傳感器用電信號(hào)控制電動(dòng)自行車(chē)的目的，即用運(yùn)算放大器28的助力模型模擬信號(hào)，或稱標(biāo)準(zhǔn)助力模型模擬信號(hào)控制電動(dòng)自行車(chē)，得到助力自行車(chē)。由于運(yùn)算放大器28輸出的助力模型模擬信號(hào)是能使助力自行車(chē)電機(jī)30運(yùn)動(dòng)與騎車(chē)人的助力需求相一致的信號(hào)，所以，本實(shí)施例的助力自行車(chē)是人機(jī)能相配合的助力自行車(chē)。
實(shí)施例2、高密度用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)
如圖2、3、4、6，空心環(huán)41內(nèi)的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I面直徑10. O厘米，在環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I設(shè)40個(gè)永磁塊2，40個(gè)永磁塊2的直徑分別為O. 6厘米的，磁通量為146279 (B · H)max/KJ ·πΓ3范圍內(nèi)不同的選擇值，并且相臨永磁塊2的磁通量不相等。霍爾3與轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的每個(gè)永磁塊2保持O. 2厘米的間隔距離，使轉(zhuǎn)動(dòng)的每個(gè)永磁塊2在經(jīng)過(guò)霍爾3時(shí)，霍爾3能產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)的矩形波電信號(hào)輸出。其它環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I、永磁塊2、霍爾3的結(jié)構(gòu)同于實(shí)施例I。實(shí)施例3、有具體電路的用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē) 如圖1、3、5、6，如實(shí)施例1，傳感器包括依次連接的傳感元件、助力模型處理器21、數(shù)模
轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28 ；
[1]傳感元件中的霍爾3選用UGN3075;傳感元件中其它的元件和元件的結(jié)構(gòu)同于實(shí)施 例I ;
[2]助力模型處理器21選用單片機(jī)31完成全部功能，單片機(jī)31選用AT89S52。即AT89S52單片機(jī)31完成模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器22、助力起點(diǎn)選擇器23、磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器24、助力模型存儲(chǔ)器25和助力模型計(jì)算器26的全部功能。[ 3 ]數(shù)模轉(zhuǎn)換器27選用ADC-C8E。[4]運(yùn)算放大器28選用0F-17F，OF-17F運(yùn)算放大器28的輸入端2腳與輸出端6腳之間連接有5k的熱敏電阻R6 ;而且熱敏電阻R6兩端還并聯(lián)有8P電容C6。數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的4腳與運(yùn)算放大器28的2腳之間用I. 25k的R5接地。使其可用熱敏電阻R6調(diào)節(jié)運(yùn)算放大器286腳輸出的模擬信號(hào)電壓范圍穩(wěn)定在O. 8—4. 2V之間。各電子部件連接關(guān)系如下
霍爾3的信號(hào)輸出端3腳連接單片機(jī)31的12腳INTO [P32]；
單片機(jī)31的39腳POO連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的12腳B8 ；
單片機(jī)31的38腳POl連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的11腳B7 ；
單片機(jī)31的37腳P02連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的10腳B6 ；
單片機(jī)31的36腳P03連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的9腳B5 ;
單片機(jī)31的35腳P04連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的8腳B4 ;
單片機(jī)31的34腳P05連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的7腳B3 ;
單片機(jī)31的33腳P06連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的6腳B2 ;
單片機(jī)31的32腳P07連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的5腳BI ;
數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的4腳連接運(yùn)算放大器28的2腳；
數(shù)模轉(zhuǎn)換器27的2腳連接運(yùn)算放大器28的3腳；
運(yùn)算放大器28的6腳為模擬信號(hào)輸出端。[5]傳感器的機(jī)械部件與傳感部件結(jié)構(gòu)關(guān)系傳感器的機(jī)械部件包括環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I和相嵌合的環(huán)形凹槽固定盤(pán)40，傳感器的傳感部件包括多個(gè)永磁塊2、霍爾3、單片機(jī)31、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28 ;傳感部件中依次相連的霍爾3、單片機(jī)31、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28四個(gè)電子元件設(shè)在一塊電路板59上；在空心環(huán)41的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)I內(nèi)壁固定多個(gè)永磁塊2，在空心環(huán)41的環(huán)形凹槽固定盤(pán)40內(nèi)壁固定電路板59，電路板59上的霍爾3設(shè)在能感受永磁塊2的磁通量，并且霍爾3能根據(jù)磁通量變化輸出變化電信號(hào)的位置。傳感部件是傳感器的傳感功能部件；機(jī)械部件是有兩個(gè)功能，第一是固定傳感部件中的各個(gè)元件的相對(duì)位置，使各個(gè)元件能組成一個(gè)傳感功能性整體，第二是把這一個(gè)傳感功能性整體固定在電動(dòng)自行車(chē)上，并使這個(gè)傳感功能性整體能傳感電動(dòng)自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。把依次相連的霍爾3、單片機(jī)31、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28四個(gè)電子元件設(shè)在一塊電路板59上，有利這四個(gè)電子元件集成化、模塊化、小型化，方便把這四個(gè)電子元件整體 統(tǒng)一固定在空心環(huán)41的環(huán)形凹槽固定盤(pán)40內(nèi)壁,使生產(chǎn)制造傳感器的工藝簡(jiǎn)化。
權(quán)利要求
1.用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)，包括電動(dòng)自行車(chē)和傳感器，電動(dòng)自行車(chē)有中軸(51)，中軸(51)中間段套有套管(52)，中軸(51)與套管(52)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；中軸(51)上固定有鏈盤(pán)(53 )，中軸(51)兩端分別固定有腳踏板(54 );電動(dòng)自行車(chē)上電池(55 )連接電機(jī)控制器(29 )，電機(jī)控制器(29 )連接車(chē)輪上的電機(jī)(30 );其特征在于 傳感器的結(jié)構(gòu)和部件的連接關(guān)系如下 包括依次連接的傳感元件、助力模型處理器(21)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)和運(yùn)算放大器(28)； [1]傳感元件是把環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榫匦尾ㄐ盘?hào)輸出的元件； 傳感元件包括一塊環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)、環(huán)形凹槽固定盤(pán)(40)、一個(gè)霍爾(3)和多枚永磁塊(2)，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)和環(huán)形凹槽固定盤(pán)(40)兩者的凹面相對(duì)，環(huán)形凹槽固定盤(pán)(40)嵌合在環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)的環(huán)形凹槽之中，成兩個(gè)盤(pán)能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的嵌合內(nèi)空外殼，兩個(gè)盤(pán)的凹面夾成一個(gè)空心環(huán)(41);在空心環(huán)(41)位置的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)上固定設(shè)置有多枚永磁塊(2),該多枚永磁塊(2)均勻地呈圓形軌跡分布，即每枚永磁塊(2)到圓形軌跡線(5)所在圓中心的距離相同、相鄰永磁塊(2)之間的距離相同；相鄰永磁塊(2)的磁極性相反，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)上全部永磁塊(2)的磁極性分布方式是N極、S極、N極、S極、N極、S極......；至少有兩枚永磁塊(2)的磁通量不相同； 在空心環(huán)(41)的環(huán)形凹槽固定盤(pán)(40)上固定設(shè)置有一個(gè)霍爾(3)，霍爾(3)設(shè)在接近永磁塊(2)并能感受每個(gè)永磁塊(2)磁通量的位置，霍爾(3)與永磁塊(2)之間有間距；霍爾(3)是對(duì)相反磁極性產(chǎn)生矩形波輸出信號(hào)的霍爾； [2]助力模型處理器(21)是把環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)轉(zhuǎn)動(dòng)的數(shù)字信號(hào)變?yōu)橹δＰ蛿?shù)字信號(hào)的信號(hào)形式轉(zhuǎn)換器； 助力模型處理器(21)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器(22)、助力起點(diǎn)選擇器(23)、磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器(24)、助力模型存儲(chǔ)器(25)和助力模型計(jì)算器(26)； 模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器(22)與傳感元件連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器(22)把傳感元件中霍爾(3)輸入的矩形波信號(hào)進(jìn)行識(shí)別各個(gè)矩形波的波峰，將各個(gè)矩形波信號(hào)變?yōu)椴煌臄?shù)字信號(hào)，對(duì)每個(gè)矩形波進(jìn)行標(biāo)注，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器(22)輸出標(biāo)注有磁塊位置秩序的磁塊運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)； 模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器(22)分別與助力起點(diǎn)選擇器(23)和磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器(24)連接，助力起點(diǎn)選擇器(23)與磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器(24)連接；磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器(24)用模數(shù)轉(zhuǎn)換和波峰識(shí)別器(22)輸入的標(biāo)注有磁塊位置秩序的磁塊運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)計(jì)算出環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)的轉(zhuǎn)速，并把環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)的轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)傳給助力起點(diǎn)選擇器(23)，助力起點(diǎn)選擇器(23)用標(biāo)注有磁塊位置秩序的磁塊運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)，和環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)的轉(zhuǎn)速數(shù)字信號(hào)這兩個(gè)信號(hào)確定在某種轉(zhuǎn)速條件下的助力起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的某一個(gè)矩形波，即確定助力起點(diǎn)磁塊； 助力起點(diǎn)選擇器(23)和磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器(24)分別都與助力模型計(jì)算器(26)連接，助力模型存儲(chǔ)器(25)也與助力模型計(jì)算器(26)連接；助力模型計(jì)算器(26)用助力起點(diǎn)選擇器(23)的助力起點(diǎn)磁塊，和用磁塊轉(zhuǎn)速計(jì)算器(24)的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)轉(zhuǎn)速這兩個(gè)條件選擇助力模型存儲(chǔ)器(25)中的某一種助力模型函數(shù)，并將助力起點(diǎn)磁塊和環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)轉(zhuǎn)速這兩個(gè)條件代入助力模型函數(shù)，計(jì)算出適合這兩個(gè)條件的助力模型數(shù)字信號(hào)，即助力模型計(jì)算器(26)輸出助力模型數(shù)字信號(hào)； [3]數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)是把助力模型數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成助力模型的模擬信號(hào)； 助力模型計(jì)算器(26)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)把助力模型計(jì)算器(26)的助力模型數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成助力模型模擬信號(hào)； [4]運(yùn)算放大器(28)是把數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)的助力模型模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成額定電壓范圍的助力模型模擬信號(hào)； 傳感器與電動(dòng)自行車(chē)的連接關(guān)系是傳感器的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)和環(huán)形凹槽固定盤(pán)(40)套在電動(dòng)自行車(chē)的中軸(51)外，并且環(huán)形凹槽固定盤(pán)(40)與中軸(51)外的套管(52)固定連接，傳感器的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)與電動(dòng)自行車(chē)的中軸(51)固定連接，環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)伴隨中軸(51)同步轉(zhuǎn)動(dòng)；環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)與環(huán)形凹槽固定盤(pán)(40)內(nèi)外相套的嵌合成轉(zhuǎn)動(dòng)連接；環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)和中軸(51)兩者為相同的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，傳感器中運(yùn)算 放大器(28)的信號(hào)輸出導(dǎo)線與電動(dòng)自行車(chē)的電機(jī)控制器(29)的信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)，其特征在于還包括熱敏電阻R6，熱敏電阻R6連接在運(yùn)算放大器(28)的輸入端和輸出端之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)，其特征在于助力模型處理器(21)是單片機(jī)(31)，單片機(jī)(31)上連接有時(shí)鐘電路(32)； 傳感器的機(jī)械部件與傳感部件結(jié)構(gòu)關(guān)系傳感器的機(jī)械部件包括環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)和相嵌合的環(huán)形凹槽固定盤(pán)(40)，傳感器的傳感部件包括多個(gè)永磁塊(2)、霍爾(3)、單片機(jī)(31)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)和運(yùn)算放大器(28);傳感部件中依次相連的霍爾(3)、單片機(jī)(31)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)和運(yùn)算放大器(28)四個(gè)電子元件設(shè)在一塊電路板(59)上；在空心環(huán)(41)的環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)內(nèi)壁固定多個(gè)永磁塊(2)，在空心環(huán)(41)的環(huán)形凹槽固定盤(pán)(40)內(nèi)壁固定電路板(59)，電路板(59)上的霍爾(3)設(shè)在能感受永磁塊(2)的磁通量，并且霍爾(3)能根據(jù)磁通量變化輸出變化電信號(hào)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)，其特征在于霍爾(3)是UGN3075，助力模型處理器(21)是AT89S52單片機(jī)(31)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)是ADC-C8E;運(yùn)算放大器(28)是OF-17F，OF-17F運(yùn)算放大器(28)的輸入端2腳與輸出端6腳之間連接有熱敏電阻R6 ;各部件連接關(guān)系如下 霍爾(3)的信號(hào)輸出端3腳連接單片機(jī)(31)的12腳INTO [P32]； 單片機(jī)(31)的39腳POO連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)的12腳B8 ； 單片機(jī)(31)的38腳POl連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)的11腳B7 ; 單片機(jī)(31)的37腳P02連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)的10腳B6 ； 單片機(jī)(31)的36腳P03連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)的9腳B5 ； 單片機(jī)(31)的35腳P04連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)的8腳B4 ； 單片機(jī)(31)的34腳P05連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)的7腳B3 ； 單片機(jī)(31)的33腳P06連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)的6腳B2 ； 單片機(jī)(31)的32腳P07連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)的5腳BI ； 數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27 )的4腳連接運(yùn)算放大器(28 )的2腳； 數(shù)模轉(zhuǎn)換器(27)的2腳連接運(yùn)算放大器(28)的3腳；運(yùn)算放大器(28)的6腳為模擬信號(hào)輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何一項(xiàng)所述的用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)，其特征在于環(huán)形凹槽固定盤(pán)(40)內(nèi)圈的外表面與環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)內(nèi)圈的內(nèi)表面之間設(shè)有軸承(42 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)，其特征在于傳感器的環(huán)形凹槽固定盤(pán)(40)外表面設(shè)有圓形凹陷(58);圓形凹陷(58)與電動(dòng)自行車(chē)中軸(51)外的套管(52)卡接，成套管(52)卡套在圓形凹陷(58)內(nèi)固定連接的結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)，其特征在于霍爾(3)設(shè)在內(nèi)圓形軌跡線與外圓形軌跡線之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)，其特征在于環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)在多個(gè)永磁塊(2)的內(nèi)圓形軌跡線所在圓范圍內(nèi)設(shè)有中心孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)，其特征在于至少有一枚永磁塊(2)的磁通量不等于其它任何一枚永磁塊(2)的磁通量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)，其特征在于環(huán)形凹槽轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)(I)是不導(dǎo)磁材料的塑料板、鋁材板、銅材板的某一種。
全文摘要
本發(fā)明的用殼體內(nèi)多磁塊不均勻分布磁通量傳感器的助力自行車(chē)屬于多點(diǎn)位磁感應(yīng)提供助力信號(hào)的電動(dòng)助力自行車(chē)。傳感器包括依次連接的傳感元件、助力模型處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器，傳感元件包括轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)和固定盤(pán)相嵌的內(nèi)空中設(shè)有永磁塊和霍爾，轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上設(shè)置有多個(gè)相鄰磁極性相反、磁通量不同的多個(gè)永磁塊，固定盤(pán)上的霍爾設(shè)在接近永磁塊的位置。傳感器套在自行車(chē)的中軸外，運(yùn)算放大器電機(jī)控制器連接。優(yōu)點(diǎn)永磁塊與霍爾的相對(duì)位置固定，霍爾可獲得矩形波信號(hào)，便于傳感器經(jīng)數(shù)字處理輸出用人為設(shè)定助力模型，助力起始、終點(diǎn)、力量合理，使人機(jī)能最佳配合又省電。
文檔編號(hào)G01D5/244GK102826178SQ201210263519
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月28日
發(fā)明者黃強(qiáng) 申請(qǐng)人:成都寬和科技有限責(zé)任公司, 黃強(qiáng), 高松, 歐陽(yáng)焱雄