本發明專利技術在殼體內多磁塊位置可調節的傳感器屬于多點位磁感應提供控制信號的技術。包括依次連接的傳感元件、助力模型處理器、數模轉換器、運算放大器，傳感元件包括轉動盤和固定盤嵌的內空中設有永磁塊和霍爾，轉動盤上固定設置有圓環形分布的多個永磁塊，可調節永磁塊之間的間距，相鄰永磁塊的磁極性相反，即轉動盤的某一面上全部永磁塊的磁極性分布方式是N極、S極、N極…；固定盤上的霍爾設在接近永磁塊的位置。優點：極性成NS分布，使霍爾可獲得矩形波信號，能加入為設定助力模型的數字處理；利用調節永磁塊的間距，使矩形波信號能表示永磁塊在轉動盤上的位置，確定不同矩形波的用途，永磁塊與霍爾的相對位置固定，信號輸出可靠。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于磁感應提供信號的
，特別是涉及在一個轉動部件上，進行多點位磁感應提供控制信號的技術。
技術介紹
野寶車料工業(昆山)有限公司申請的中國專利201020295192.0《勾爪式力矩傳感裝置》公開了一種助力自行車用傳感裝置，傳感裝置包括磁性件和彈性件配合，感受力矩的傳感裝置。使用時間長后，彈性件的彈性系數變化就會導致傳感信號與被控電機的控制效果發生變化，助力效果變得與人的助力需要不配合。而且用彈性件的設計結構復雜，制造成本高。北京科技大學申請的中國專利01201843. 0《電動助力自行車自動檢測裝置》公開了一種電動助力自行車自動檢測裝置，無接觸檢測蹬力、速度和轉向，該裝置在相對運動的 內、外輪盤上分別設磁片，內輪盤上有彈簧，內、外輪盤之間用彈簧復位，用支架上的兩個霍爾測內、外輪盤上相對運動的磁片產生的電信號表示蹬力、速度和轉向。缺點(I)用彈性件不耐久使用時間長后，彈性件的彈性系數變化就會導致傳感信號與被控電機的控制效果發生變化，助力效果變得與人的助力需要不配合，結構復雜，成本聞。缺點(2)各磁片組相同且磁極設置方式都相同，而不能表示不同磁片組的各自位置，不能表達不同位置特殊的助力需求從01201843. 0專利的圖3、4、5、6和說明書第2頁第2段的記載說明，每一個磁片組(包括一個磁片4、一個磁片5、一個磁片6)的磁極設置方式都相同，即僅是在內輪的不同位置簡單從復設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動狀態，而人騎自行車時，踏板和與踏板相對應的各位置在運動狀態，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構，不能表達出踏板上各個不同位置特殊的助力需求。缺點(3)各位點信號無差異使人機不配合每一個磁片組都一樣，則每一個磁片組不能表示該磁片組在內輪上的位置，霍爾所輸出的信號不能表示腳踏板和其它磁片組的位置，即霍爾輸出的信號不能表示不同腳踏位置對助力的需求，造成對助力的需求和提供助力的時間不配合，即人機配合不理想。缺點(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，而使可設磁片組數太少，人機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，作為控制信號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度表示正反向運動，在直徑為20厘米的環形凹槽轉動盤圓形軌跡上最多設8個磁片組，一般以5個為佳，霍爾才能有控制功能的正弦波信號。也就是說，01201843. 0專利的這種技術方案，用于助力自行車，磁片組數量受限止在8個以內，控制信號太少，人機配合不理想。但如果多于8個磁片組，在人踏車較快時，霍爾輸出的信號圖形接近為一條水平線，該信號沒有控制功能，不能控制電動機，使其特別需要助力時，失去助力功能。缺點(5)信號盲區達45度角，啟動時需要助力的時候確得不到助力眾所周知，人踩自行車腳踏板在頂點力矩最小，從離開頂點10-45度角是最需要助力的區域，但該專利各磁片組之間的夾角為45度，在腳踏板離開頂點10-45度角區域沒有一個磁片組，也就沒有一個控制信號，其結果是最需要助力的時候，但助力自行車的電機確不能助力。總之，除用彈性件不耐久又結構復雜外，因霍爾與磁片組的配合結構特點，轉盤大小直徑為20厘米以內，限止了磁片組數量為8組，磁片組數不能隨意增加，使人機配合不理想，而且啟動時得不到助力，助力需求與提供助力不匹配，騎車人的舒適性差；如強行增加磁片組數量，其傳感信號又失去助力控制功能。王乃康申請的中國專利03264387. X《時間型電動助力自行車傳感器》公開了不用彈性件，只用動、定兩個轉盤，動盤上面鑲嵌兩個永磁磁鋼，定盤上面鑲嵌三個霍爾元件，自行車踏板轉一周，每個霍爾產生兩個脈沖，則三個霍爾元件產生六個脈沖。分折可得三個 特點，四個缺點如下 特點(I)為獲得六個脈沖信號，只能是各永磁磁鋼相同磁極在一面每個霍爾要產生兩個脈沖，則只能是兩個永磁磁鋼的相同磁極設在動盤的同一面，即在動盤的某一面，兩個永磁磁鋼都是北極或都是南極。假如在動盤的同一面，一個永磁磁鋼為北極，另一個為南極，則踏板轉一周，每個霍爾就只能產生一個脈沖，三個霍爾就只有三個脈沖，這就不合乎該專利說明書記載了。為了增加脈沖數，提高控制效果，只能是各永磁磁鋼相同磁極在一面。特點(2)永磁磁鋼用于表示踏板固定位置，三個霍爾表示踏板運動位置由于踏板與動盤是同步轉動，所以在與兩個踏板對應的動盤上兩個位置分別固定一個永磁磁鋼，某一個踏板轉在什么位置，則對應的永磁磁鋼也轉在什么位置；但只有轉在有霍爾的位置，才能通過霍爾發出控制信號，指揮助力自行車的電機產生需要的助力轉動。特點(3)因為一個霍爾不能表示轉一周中不同時段踏板運動的位置，則就不能只用一個霍爾踏板在轉一周中的不同時段，對助力需求是有很大差別的，要體現這種助力需求的變化，該專利用三個霍爾分別設在180度角以內的三個位置，兩個永磁磁鋼分別設在兩個踏板位置，踏板轉在有霍爾的位置，該霍爾就輸出信號表示踏板到達了該霍元的位置。但用多個霍爾又存在下面的缺點。作為助力自行車傳感器的這些特點會有三個缺點 缺點(I)用兩個沒有差異性的永磁磁鋼分別表示兩個踏板的固定位置，就只能用多個霍爾來表示踏板的轉動位置兩個永磁磁鋼沒有差異性，優點是可以不分左右腳的分別表示兩個踏板的固定位置，使其左右腳發生助力需求，可產生相同的電機助力效果；但缺點是永磁磁鋼本身就不能表示踏板的轉動位置，而只能用多個霍爾設在不同的轉角位置來表示踏板的轉動位置，所以不能只用一個霍爾，而必需用多個霍爾。缺點(2)不能只用一個霍爾，而三個霍爾必然造成三個控制信號有原始分段誤差，使助力需求模型失真，自然產生助力輸出與助力需求不一致助力自行車不論是一個或兩個電機，其控制電機的傳感信號只能用一個傳感信號輸入電機控制器才能達到控制電機的目的；而該專利用三個霍爾控制電機，則必需把三個霍爾的三個控制信號合并為一個合并控制信號后才能輸入電機控制器。三個霍爾的傳感參數不可能一樣，特別是由于環境溫度變化、使用時間長后，三個霍爾的傳感參數可能差異很大，其結果造成相同的助力需求時，不同霍爾的輸出的是不同電壓，導致電機產生不同的助力輸出，助力輸出與助力需求不一致；同理相同的助力需求時，不同霍爾的輸出的又可能是相同電壓，導致電機產生同一種助力輸出，也產生助力輸出與助力需求不一致的問題。缺點(3)合并控制信號易產生信號漂移，使合并控制信號與電機控制器不匹配，助力需求模型失真由于環境溫度變化、使用時間長后，三個霍爾的傳感參數可能差異很大，三個霍爾的三個控制信號連接點必然變化，則相同的助力需求產生的合并控制信號就會產生分段性的信號漂移，合并控制信號作為一整體產生信號失真，即助力需求模型失真，造成電機控制器選用三個控制信號的任何一個作為基準都會產生助力輸出與助力需求不一致的問題。缺點(4)傳感位點不能隨意增加，傳感位點太少，電機運行就不平穩，使騎車的人感覺很不舒服由于有缺點(I)和缺點(2)都最因為霍爾數量大于一個造成的，很明顯霍爾數量越量越多，缺點(I)和缺點(2 )表現越嚴重。所以，該專利提供的助力自行車只能是使騎車的人感覺舒適性很不好的助力自行車。缺點(5)信號盲區達42度角，啟動時需要助力的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
在殼體內多磁塊位置可調節的傳感器，包括依次連接的傳感元件、助力模型處理器（21）、數模轉換器（27）和運算放大器（28）；其特征在于：［1］傳感元件是把環形凹槽轉動盤（1）的轉動運動變為矩形波信號輸出的元件；傳感元件包括環形凹槽轉動盤（1）、環形凹槽固定盤（40）、一個霍爾（3）和多枚永磁塊（2），環形凹槽轉動盤（1）和環形凹槽固定盤（40）兩者的凹面相對，環形凹槽固定盤（40）嵌合在環形凹槽轉動盤（1）的環形凹槽之中，成兩個盤能相對轉動的嵌合內空外殼，兩個盤的凹面夾成一個空心環（41）；在空心環（41）位置的環形凹槽轉動盤（1）上固定設置有多枚永磁塊（2），該多枚永磁塊（2）分布在一個圓環形（6）范圍內，圓環形（6）的內圓形軌跡線（5？1）與外圓形軌跡線（5？2）之間至少有一條圓形軌跡線貫穿全部永磁塊（2）；內圓形軌跡線（5？1）和外圓形軌跡線（5？2）為同心圓，至少有兩枚永磁塊（2）成錯位分布；錯位分布是半徑錯位分布方式或間距錯位分布方式的某一種；或即有半徑錯位分布方式，又有間距錯位分布的組合方式；半徑錯位分布方式是：至少有兩個永磁塊（2）到內圓形軌跡線（5？1）所在圓中心的距離不相同；間距錯位分布方式是：相鄰永磁塊（2）之間的距離為永磁塊間距（7）；至少有兩條永磁塊間距（7）的長短不相同；在內圓形軌跡線（5？1）與外圓形軌跡線（5？2）之間至少有一個條形短槽（8），條形短槽（8）中設有永磁塊（2），永磁塊（2）能固定在條形短槽（8）中的任何位置；相鄰永磁塊（2）的磁極性相反，環形凹槽轉動盤（1）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（41）的環形凹槽固定盤（40）上固定設置有一個霍爾（3），霍爾（3）設在接近永磁塊（2）并能感受每個永磁塊（2）磁通量的位置，霍爾（3）與永磁塊（2）之間有間距；霍爾（3）是對相反磁極性產生矩形波輸出信號的霍爾；［2］助力模型處理器（21）是把環形凹槽轉動盤（1）轉動的數字信號變為助力模型數字信號的信號形式轉換器；助力模型處理器（21）包括模數轉換和波寬識別器（22）、助力起點選擇器（23）、磁塊轉速計算器（24）、助力模型存儲器（25）和助力模型計算器（26）；模數轉換和波寬識別器（22）與傳感元件連接，模數轉換和波寬識別器（22）把傳感元件中霍爾（3）輸入的矩形波信號進行識別各個矩形波的寬度，將各個矩形波信號變為不同的數字信號，對每個矩形波進行標注，模數轉換和波寬識別器（22）輸出標注有磁塊位置秩序的磁塊運動數字信號；模數轉換和波寬識別器（22）分別與助力起點選擇器（23）和磁塊轉速計算器（24）連接，助力起點選擇器（23）與磁塊轉速計算器（24）連接；磁塊轉速計算器（24）用模數轉換和波寬識別器（22）輸入的標注有磁塊位置秩序的磁塊運動數字信號計算出環形凹槽轉動盤（1）的轉速，并把環形凹槽轉動盤（1）的轉速數字信號傳給助力起點選擇器（23），助力起點選擇器（23）用標注有磁塊位置秩序的磁塊運動數字信號，和環形凹槽轉動盤（1）的轉速數字信號這兩個信號確定在某種轉速條件下的助力起點對應的某一個矩形波，即確定助力起點磁塊；助力起點選擇器（23）和磁塊轉速計算器（24）分別都與助力模型計算器（26）連接，助力模型存儲器（25）也與助力模型計算器（26）連接；助力模型計算器（26）用助力起點選擇器（23）的助力起點磁塊，和用磁塊轉速計算器（24）的環形凹槽轉動盤（1）轉速這兩個條件選擇助力模型存儲器（25）中的某一種助力模型函數，并將助力起點磁塊和環形凹槽轉動盤（1）轉速這兩個條件代入助力模型函數，計算出適合這兩個條件的助力模型數字信號，即助力模型計算器（26）輸出助力模型數字信號；［3］數模轉換器（27）是把助力模型數字信號轉換成助力模型的模擬信號；助力模型計算器（26）與數模轉換器（27）連接，數模轉換器（27）把助力模型計算器（26）的助力模型數字信號轉換成助力模型模擬信號；［4］運算放大器（28）是把數模轉換器（27）的助力模型模擬信號轉換成額定電壓范圍的助力模型模擬信號。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃強，
申請(專利權)人：成都寬和科技有限責任公司，黃強，高松，歐陽焱雄，
類型：發明
國別省市：
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