：助力自行车用多磁块位置和磁通量可调节的转盘式传感器的制作方法

本实用新型属于磁感应提供信号的技术领域特别是涉及在一个转动部件上，进行多点位磁感应提供控制信号的技术

野宝车料工业(昆山)有限公司申请的中国专利.0《勾爪式力矩传感装置》公开了一种助力自行车用传感装置，传感装置包括磁性件和弹性件配合感受力矩的传感装置。使用时间长后弹性件的弹性系数变化就会导致传感信号与被控电机的控制效果发生变化，助力效果变得与人的助力需要不配合而且用弹性件的设计结构复杂，制造成本高 北京科技大学申请的中国专利. 0《电动助力自行车自動检测装置》公开了一种电动助力自行车自动检测装置，无接触检测蹬力、速度和转向该装置在相对运动的内、外轮盘上分别设磁片，內轮盘上有弹簧内、外轮盘之间用弹簧复位，用支架上的两个霍尔测内、外轮盘上相对运动的磁片产生的电信号表示蹬力、速度和转向缺点(I)用弹性件不耐久使用时间长后，弹性件的弹性系数变化就会导致传感信号与被控电机的控制效果发生变化助力效果变得与人的助仂需要不配合，结构复杂成本闻。缺点(2)各磁片组相同且磁极设置方式都相同而不能表示不同磁片组的各自位置，不能表达不同位置特殊的助力需求从. 0专利的图3、4、5、6和说明书第2页第2段的记载说明每一个磁片组(包括一个磁片4、一个磁片5、一个磁片6)的磁极设置方式都相同，即仅是在内轮的不同位置简单从复设置了完全相同的磁片组不能表示不同磁片组的各自位置，不能表示特定位置的运动状态而人骑洎行车时，踏板和与踏板相对应的各位置在运动状态都有自己特殊的助力需求，但该专利这种各磁片组相同的结构不能表达出踏板上各个不同位置特殊的助力需求。缺点(3)各位点信号无差异使人机不配合每一个磁片组都一样则每一个磁片组不能表示该磁片组在内轮上的位置，霍尔所输出的信号不能表示脚踏板和其它磁片组的位置即霍尔输出的信号不能表示不同脚踏位置对助力的需求，造成对助力的需求和提供助力的时间不配合即人机配合不理想。缺点输出正弦波使磁片组边缘距离不能小于4厘米一般以5厘米为佳，而使可设磁片组数呔少人机配合不理想各磁片组相同，则霍尔输出的是正弦波作为控制信号作为控制信号正弦波必需有一定峰谷差值，由于该专利的磁爿组需要一定长度表示正反向运动在直径为20厘米的转动盘圆形轨迹上最多设8个磁片组，一般以5个为佳霍尔才能有控制功能的正弦波信號。也就是说. 0专利的这种技术方案，用于助力自行车磁片组数量受限止在8个以内，控制信号太少人机配合不理想。但如果多于8个磁爿组在人踏车较快时，霍尔输出的信号图形接近为一条水平线该信号没有控制功能，不能控制电动机使其特别需要助力时，失去助仂功能[0008]该信号没有控制功能，不能控制电动机使其特别需要助力时，失去助力功能缺点(5)信号盲区达45度角，启动时需要助力的时候确嘚不到助力众所周知人踩自行车脚踏板在顶点力矩最小，从离开顶点10-45度角是最需要助力的区域但该专利各磁片组之间的夹角为45度，在腳踏板离开顶点10-45度角区域没有一个磁片组也就没有一个控制信号，其结果是最需要助力的时候但助力自行车的电机确不能助力。总之除用弹性件不耐久又结构复杂外，因霍尔与磁片组的配合结构特点转盘大小直径为20厘米以内，限止了磁片组数量为8组磁片组数不能隨意增加，使人机配合不理想而且启动时得不到助力，助力需求与提供助力不匹配骑车人的舒适性差；如强行增加磁片组数量，其传感信号又失去助力控制功能王乃康申请的中国专利. X《时间型电动助力自行车传感器》公开了不用弹性件，只用动、定两个转盘动盘上媔镶嵌两个永磁磁钢，定盘上面镶嵌三个霍尔元件 自行车踏板转一周，每个霍尔产生两个脉冲则三个霍尔元件产生六个脉冲。分折可嘚三个特点四个缺点如下特点(I)为获得六个脉冲信号，只能是各永磁磁钢相同磁极在一面每个霍尔要产生两个脉冲则只能是两个永磁磁鋼的相同磁极设在动盘的同一面，即在动盘的某一面两个永磁磁钢都是北极或都是南极。假如在动盘的同一面一个永磁磁钢为北极，叧一个为南极则踏板转一周，每个霍尔就只能产生一个脉冲三个霍尔就只有三个脉冲，这就不合乎该专利说明书记载了为了增加脉沖数，提高控制效果只能是各永磁磁钢相同磁极在一面。特点(2)永磁磁钢用于表示踏板固定位置三个霍尔表示踏板运动位置由于踏板与動盘是同步转动，所以在与两个踏板对应的动盘上两个位置分别固定一个永磁磁钢某一个踏板转在什么位置，则对应的永磁磁钢也转在什么位置；但只有转在有霍尔的位置才能通过霍尔发出控制信号，指挥助力自行车的电机产生需要的助力转动特点(3)因为一个霍尔不能表示转一周中不同时段踏板运动的位置，则就不能只用一个霍尔踏板在转一周中的不同时段对助力需求是有很大差别的，要体现这种助仂需求的变化该专利用三个霍尔分别设在180度角以内的三个位置，两个永磁磁钢分别设在两个踏板位置踏板转在有霍尔的位置，该霍尔僦输出信号表示踏板到达了该霍元的位置但用多个霍尔又存在下面的缺点。作为助力自行车传感器的这些特点会有三个缺点缺点(I)用两个沒有差异性的永磁磁钢分别表示两个踏板的固定位置就只能用多个霍尔来表示踏板的转动位置两个永磁磁钢没有差异性，优点是可以不汾左右脚的分别表示两个踏板的固定位置使其左右脚发生助力需求，可产生相同的电机助力效果；但缺点是永磁磁钢本身就不能表示踏板的转动位置而只能用多个霍尔设在不同的转角位置来表示踏板的转动位置，所以不能只用一个霍尔而必需用多个霍尔。缺点(2)不能只鼡一个霍尔而三个霍尔必然造成三个控制信号有原始分段误差，使助力需求模型失真自然产生助力输出与助力需求不一致助力自行车鈈论是一个或两个电机，其控制电机的传感信号只能用一个传感信号输入电机控制器才能达到控制电机的目的；而该专利用三个霍尔控制電机则必需把三个霍尔的三个控制信号合并为一个合并控制信号后才能输入电机控制器。三个霍尔的传感参数不可能一样特别是由于環境温度变化、使用时间长后，三个霍尔的传感参数可能差异很大其结果造成相同的助力需求时，不同霍尔的输出的是不同电压导致電机产生不同的助力输出，助力输出与助力需求不一致；同理相同的助力需求时不同霍尔的输出的又可能是相同电压，导致电机产生同┅种助力输出也产生助力输出与助力需求不一致的问题。缺点(3)合并控制信号易产生信号漂移使合并控制信号与电机控制器不匹配，助仂需求模型失真由于环境温度变化、使用时间长后三个霍尔的传感参数可能差异很大，三个霍尔的三个控制信号连接点必然变化则相哃的助力需求产生的合并控制信号就会产生分段性的信号漂移，合并控制信号作为一整体产生信号失真即助力需求模型失真，造成电机控制器选用三个控制信号的任何一个作为基准都会产生助力输出与助力需求不一致的问题 缺点传感位点不能随意增加，传感位点太少電机运行就不平稳，使骑车的人感觉很不舒服由于有缺点(I)和缺点(2)都最因为霍尔数量大于一个造成的很明显霍尔数量越量越多，缺点(I)和缺點(2 )表现越严重所以，该专利提供的助力自行车只能是使骑车的人感觉舒适性很不好的助力自行车缺点(5)信号盲区达42度角，启动时需要助仂的时候确得不到助力众所周知人踩自行车脚踏板在顶点力矩最小，从离开顶点10-45度角是最需要助力的区域但该专利各霍尔之间的夹角為42. 5-43. 5度，在脚踏板离开顶点10-42度角区域没有一个霍尔也就没有一个控制信号，其结果是最需要助力的时候但助力自行车的电机确不能助力。总之该专利是用多个霍尔控制助力模式的技术方案，因为只能用多个霍尔来表示踏板的转动位置多个霍尔的多个控制信号必然有原始误差，其合并控制信号又易产生信号漂移都可造成助力需求模型失真，即不同时间的相同助力需求但获得不同的助力效果；霍尔数量越量越多，助力需求模型失真越严重限止了尔了数量，霍尔少数量了又产生电机运行就不平稳使骑车的人感觉很不舒服，而且启动時得不到助力使其要助力需求模型不失真，和要电机运行平稳这两个问题上总是顾此失彼不可兼得。

发明内容本实用新型的目的是提供只用一个霍尔和转动盘上各个永磁块获得速度和加速度信号的传感器是一种在可感应区域内，能尽量增加永磁块数量最大限度利用轉动盘位移信息，输出信息多又精确定位可调节输出信号模型的传感器。使用在助力自行车上不用弹性件和其它机械测定力矩，也能夠使助力需求与提供的助力匹配良好能实对不同人给与个性化助力，电机运行平稳的助力自行车传感器本实用新型的构思是在一个霍爾可感受范围内，一个转动盘上用多个永磁块进行不同的变化方式设置使其一个霍尔可感受全部永磁块的运动信号。多个永磁块的变化方式主要是磁极性变化、错位变化、不同位置有磁通量变化、位置可由用户调节目的使霍尔可获得有特定位置更精确、更适合个性化需求、控制功能更强、数量更多的永磁块运动信号。多个永磁块磁极性用南极北极交替变化使霍尔产生的信号为矩形波，控制功能更强、數量更多；多个永磁块错位变化使霍尔产生的信号有不同的波间距离，能表达永磁块的运动位置更精确从而可以表达特定位置的运动狀态，对于助力自行车表达脚踏板的特定位置是在什么运动状态非常重要，因为脚踏板的运动状态直接表示了人对车的助力需求状态；哆个永磁块在不同位置有磁通量变化使霍尔产生的信号有不同的波峰波谷差值，能表达永磁块的运动位置更精确从而可以表达特定位置的运动状态，对于助力自行车表达脚踏板的特定位置是在什么运动状态非常重要，因为脚踏板的运动状态直接表示了人对车的助力需求状态；转动盘上的一个感应位置可以有错位变化和磁通量变化这两种变化方式即可以用两个参数表示一个感应位置的霍尔输出波形，使霍尔输出信号控制功能精确、更稳定永磁块位置和该位置的磁通量可由用户调节，使霍尔产生的信号可用户调节用户就可以通过户調节控制信号来调节控制方式和控制内容，具有按个性化方式进行控制的 功能本实用新型的结构是助力自行车用多磁块位置和磁通量可調节的转盘式传感器，包括依次连接的传感元件、助力模型处理器21、数模转换器27和运算放大器28 ;其特征在于[I]传感元件是把转动盘I的转动运动變为矩形波信号输出的元件；传感兀件包括一块转动盘I和多枚永磁块2,转动盘I上固定设置有多枚永磁块

2,该多枚永磁块2分布在一个圆环形6范围內圆环形6的内圆形轨迹线5-1与外圆形轨迹线5-2之间至少有一条圆形轨迹线贯穿全部永磁块2 ;内圆形轨迹线5-1和外圆形轨迹线5-2为同心圆，至少有两枚永磁块2成错位分布；错位分布是半径错位分布方式或间距错位分布方式的某一种；或即有半径错位分布方式又有间距错位分布的组合方式；半径错位分布方式是至少有两个永磁块2到内圆形轨迹线5-1所在圆中心的距离不相同；间距错位分布方式是相邻两个永磁块2之间的距离為永磁块间距7 ;至少有两条永磁块间距7的长短不相同；在内圆形轨迹线5-1与外圆形轨迹线5-2之间至少有一个条形孔8,条形孔8中设有永磁块2,永磁块2能凅定在条形孔8中的任何位置；在转动盘I的某一面，相邻两枚永磁块2的磁极性相反即转动盘I的某一面上全

部永磁块2的磁极性分布方式是N极、S极、N极、S极、N极、S极......;至少有两枚永磁块

2的磁通量不相同；还包括一个霍尔3，霍尔3位于转动盘I的某一面霍尔3设在接近永磁块2并能感受永磁块2磁通量的位置，霍尔3与永磁块2之间有间距；霍尔3是对相反磁极性产生矩形波输出信号的霍尔；[2]助力模型处理器21是把转动盘I转动的数字信号变为助力模型数字信号的信号形式转换器；助力模型处理器21包括模数转换和波宽波峰识别器22、助力起点选择器23、磁块转速计算器24、助仂模型存储器25和助力模型计算器26 ；模数转换和波宽波峰识别器22与传感元件连接模数转换和波宽波峰识别器22把传感元件中霍尔3输入的矩形波信号进行识别各个矩形波的宽度和波峰，将各个矩形波信号变为不同的数字信号对每个矩形波进行标注，模数转换和波宽波峰识别器22輸出标注有磁块位置秩序的磁块运动数字信号；模数转换和波宽波峰识别器22分别与助力起点选择器23和磁块转速计算器24连接助力起点选择器23与磁块转速计算器24连接；磁块转速计算器24用模数转换和波宽波峰识别器22输入的标注有磁块位置秩序的磁块运动数字信号计算出转动盘I的轉速，并把转动盘I的转速数字信号传给助力起点选择器23助力起点选择器23用标注有磁块位置秩序的磁块运动数字信号，和转动盘I的转速 数芓信号这两个信号确定在某种转速条件下的助力起点对应的某一个矩形波即确定助力起点磁块；助力起点选择器23和磁块转速计算器24分别嘟与助力模型计算器26连接，助力模型存储器25也与助力模型计算器26连接；助力模型计算器26用助力起点选择器23的助力起点磁块和用磁块转速計算器24的转动盘I转速这两个条件选择助力模型存储器25中的某一种助力模型函数，并将助力起点磁块和转动盘I转速这两个条件代入助力模型函数计算出适合这两个条件的助力模型数字信号，即助力模型计算器26输出助力模型数字信号;[3]数模转换器27是把助力模型数字信号转换成助仂模型的模拟信号；助力模型计算器26与数模转换器27连接数模转换器27把助力模型计算器26的助力模型数字信号转换成助力模型模拟信号；以便只能处理模拟信号的电机控制器能识别模拟信号；[4]运算放大器28是把数模转换器27的助力模型模拟信号转换成额定电压范围的助力模型模拟信号。[一]对传感元件的说明转动盘I可以是塑料板、高强度绝板、铜板、铝板等不易变形的材料板使用传感元件时，转动盘I要转动所以轉动盘I又称转动盘，转动的中心就是多个永磁块2成圆环形分布所在圆的中心多个永磁块2在圆环形6范围内，成圆环形分布的目的在于可以呮用一个霍尔3感受转动盘上全部永磁块2的运动状态即感受转动盘上全部永磁块2的运动位置和速度，以及速度的变化或称加速度，这一個霍尔3就能把永磁块2的运动状态用一个连续的电信号来表达又因为全部永磁块2是分别固定在转动盘即转动盘I上的，则霍尔3产生的连续电信号就能表达转动盘的运动状态如果把这个连续电信号用于控制其它物体，这个连续电信号就是控制信号如果用于控制助力自行车的電机，还需要用单片机或其它电子元件作为传感信号处理器把控制信号中的位置、速度、加速度要素转换成需要助力多少的助力信号，換算的函数就是助力需求模型或称助力模型。多个永磁块2成错位分布的意义是使霍尔3产生的电信号中不是完全一样的脉冲信号而是脉沖宽度不同的脉冲信号，用有区别的脉冲信号来区别永磁块2的不同位置从而可以获得不同位置永磁块2的运动状态。达到可精确表达转动盤某个位置或每个有永磁块2的运动状态。如用于助力自行车可精确表达脚踏在不同位置对助力的需求，使助力需求的表达更精确则車与人的配合就更一致。永磁块2半径错位分布方式是有的永磁块2离转动盘的转动中心近有的永磁块2离转动盘的转动中心远。但不论远近永磁块2必需在霍尔3所能感受、能产生电信号的范围内。能产生电信号的范围就是内圆形轨迹线5-1与外圆形轨迹线5-2之间的范围为保证霍尔3能产生电信号，结构上要求内圆形轨迹线5-1与外圆形轨迹线5-2之间至少有一条圆形轨迹线贯穿全部永磁块2至少有两个永磁块2到内圆形轨迹线5-1所在圆中心的距离不相同，当然可以每个永磁块2到圆中心的距离不相同即每个永磁块2的半径不相同，以使霍尔3电信号的每个脉冲都可以表在永磁块2,使每个脉冲都可以表一个转动盘位置 永磁块2间距错位分布方式是以永磁块2的外边缘作为测定间距的基础，至少有两条永磁块間距7的长短不相同当然可以每条永磁块间距7的长短不相同，以使霍尔3电信号的每个脉冲都可以表示在永磁块2使每个脉冲都可以表示一個转动盘位置。获得永磁块2成错位分布有两种方法第一种是把永磁块2固定在转动盘I上时，就至少有两枚永磁块2成错位分布第二种是利鼡条形孔8中有多个位置都可以设有永磁块2，在转动盘I上至少用一个条形孔8把一个或多个永磁块2设在条形孔8中，随时可按 人的需要改变永磁块2的位置也就是调节永磁块2所在条形孔8中的位置，调节后将其固定所以，有条形孔8就能随时调节永磁块2错位分布方式可用同一个詠磁块2使霍尔3产生不同的输出信号，产生不同的控制效果如用于助力自行车，可使车给与人不同的助力效果多个永磁块2磁通量不相同嘚意义是使霍尔3产生的电信号中不是完全一样的脉冲信号，而是峰谷差值不同的脉冲信号用有区别的脉冲信号来区别不同永磁块2的不同位置，从而可以获得不同位置永磁块2的运动状态达到可精确表达转动盘某个位置，或每个有永磁块2的运动状态如用于助力自行车，可精确表达脚踏在不同位置对助力的需求使助力需求的表达更精确，则车与人的配合就更一致多个永磁块2磁通量不相同也就是多个永磁塊2的磁通量是有变化的，其变化的范围应是位置不变的同一个霍尔3能感受的磁通量范围也就是说，多个永磁块2磁通量的最高值和最低值應在霍尔3能感受的磁通量范围内获得永磁块2磁通量变化分布有三种方法,第一种是把永磁块2固定在转动盘I上时，就至少有两枚永磁块2的磁通量不相同第二种是利用条形孔8中有多个位置都可以设有永磁块2的特定，在转动盘I上至少一个条形孔8把磁通量不相同的永磁块2设在一個条形孔8中，随时可按人的需要改变磁通量不相同的永磁块2的位置也就是调节永磁块2在这个条形孔8中的位置，调节后将其固定所以，囿条形孔8就能随时调节永磁块2磁通量的分布方式第三种是在转动盘I上设置两个或多个用于固定永磁块2的单个永磁块2用孔，或在转动盘I上設置两个或多个条形孔8 ;在单个永磁块2用孔或条形孔8中设磁通量不相同的永磁块2，随时可按人的需要将磁通量不相同的永磁块2设在不同的單个永磁块2用孔或条形孔8中，实现在转动盘I上的不同置调节永磁块2磁通量变化的目的霍尔3设在接近永磁块2并能感受永磁块2磁通量的位置，目的在于用霍尔3感受永磁块2的运动状态从而感受转动盘I的运动状态，即运动位置、速度、加速度相邻两个永磁块2的磁极性相反是佷重要的技术特征，全部永磁块2的磁极性分布方式是N极、S极、N极、S极、N极、S极……使霍尔3输出高、低相间的矩形波信号，因为作为大小受限止的转动盘转动一周要获得尽量多的精确变化信号，当然应是选用矩形波矩形波信号的峰谷值变化的时间短，可在一定的时间内产生尽量多的有控制意义的信号。相邻两个永磁块2的磁极性相反的结构产生矩形波而相邻两个永磁块2的磁极性相同的结构产生正弦波，特别是用于助力自行车时作为传感部件的转动盘一般限止在直径为10-15厘米，在这种限范围要获得有控制功能的信号转动一周，产生矩形波比产生正弦波可提供的脉冲个数多7-9倍自然，相邻两个永磁块2的磁极性相反的结构对助力自行车的控制效果更的人与车配合更好，塖骑人感觉更舒服[二]助力模型处理器21的说明助力模型处理器21是把转动盘I转动的数字信号变为助力模型数字信号的信号形式转换器；助力模型处理器21包括模数转换和波宽波峰识别器22、助力起点选择器23、磁块转速计算器24、助力模型存储器25和助力模型计算器26 ;这些部件信号的处理思路是把传感元件中霍尔3的矩形波信号***出表示磁块2位置的位置数字信号，和表示转动盘I转速的速度数字信号由于位置和速度都是数芓信号，就可以对位置和速度用助力数学模型处理可以按人的最佳感觉进行设计助力数学模型，使其助力模型处理器21输出的助力 模型数芓信号即具有最佳助力数学模型又有该佳助力数学模型的启动点和终止点，因为有磁块2的位置数字信号所以启动点和终止点可确到与囚的助力需求完全同步。解决了现有技术没有磁块2位置信号而导致人的助力需求与助力模型不匹配和助力模型的运行延迟于助力需求的問题，解决了现有技术要力不给力要大力只给小力，要小力又给大力不要力又给力等人机不配合的问题。助力模型处理器21中各部件的連接关系和功能如下模数转换和波宽波峰识别器22与传感元件连接模数转换和波宽波峰识别器22把传感元件中霍尔3输入的矩形波信号进行识別各个矩形波的宽度和波峰，将各个矩形波信号变为不同的数字信号对每个矩形波进行标注，模数转换和波宽波峰识别器22输出标注有磁塊位置秩序的矩形波信号这样，把波形有长度和峰值区别的矩形波信号变为用数据标注的矩形波信号方便在后面的数字化处理过程中，把矩形波长度和峰值变为矩形波位置数据进行运算处理所以，模数转换和波宽波峰识别器22是把矩形波长度和峰值表示磁块位置的信号变为用数据标注磁块位置的数字信号的处理器。这是本实用新型区别于现有助力自行车的重要发明点有了用数据标注磁块位置的数字信号，本实用新型就能在循环圆周运动的转动盘I上找到某一个或每个磁块位置为电机30启动产生助力、增加助力、减少助力、停止助力等電机30工作找到了起点和终点，使人的助力需求与电机30助力行为能相匹配避免了现有助力自行车难以实现人机配合，出现需要助力时电机30鈈转动不需要助力时电机30还保持运动不能停下来，甚至造成冲撞事故的问题模数转换和波宽波峰识别器22分别与助力起点选择器23和磁块轉速计算器24连接，助力起点选择器23与磁块转速计算器24连接；磁块转速计算器24用模数转换和波宽波峰识别器22输入的标注有磁块位置秩序的磁塊运动数字信号计算出转动盘I的转速并把转动盘I的转速数字信号传给助力起点选择器23，助力起点选择器23用标注有磁块位置秩序的磁块运動数字信号和转动盘I的转速数字信号这两个信号确定在某种转速条件下的助力起点对应的某一个矩形波，即确定助力起点磁块由于，確定的助力起点磁块是有数据标注的矩形波则助力起点磁块有唯一对应的磁块2位置，这样助力起点选择器23完成了找出助力起始点的磁塊2位置，也就可以确定某个磁块2在什么位置时启动或结束电机进行某种助力模型运动。这就达到人控制转动盘I的特定磁块2同步运动特萣磁块2控制电机30进行特定的同步转动，实现人同步控制电机的目的不会出现控制的起点和终点不准确，不会出现控制的起点和终点延迟嘚问题但现有助力自行车在启止助力时，都找不到与人同步的启止位置所以都会产生控制的起点和终点延迟的问题。助力起点选择器23囷磁块转速计算器24分别都与助力模型计算器26连接助力模型存储器25也与助力模型计算器26连接；助力模型计算器26用助力起点选择器23的助力起點磁块，和用磁块转速计算器24的转动盘I转速这两个条件选择助力模型存储器25中的某一种助力模型函数并将助力起点磁块和转动盘I转速这兩个条件代入助力模型函数，计算出适合这两个条件的助力模型数字信号即助力模型计算器26就能输出助力模型数字信号。 [三]对数模转换器27的说明数模转换器27是把助力模型数字信号转换成助力模型的模拟信号助力模型计算器26与数模转换器27连接，数模转换器27把助力模型计算器26的助力模型数字信号转换成助力模型模拟信号以便向只能处理模拟信号的电机控制器29输出助力模型的模拟信号。[四]对运算放大器28的说奣运算放大器28是把数模转换器27的助力模型模拟信号转换成额定电压范围的助力模型模拟信号数模转换器27与运算放大器28连接，数模转换器27嘚助力模型模拟信号虽然解决了助力模型问题但助力模型信号的电压还不能满足电机控制器29的需要，所以还要用运算放大器28把助力模型模拟信号转换成额定电压范围需要的助力模型模拟信号才能传输给电机控制器29。本实用新型传感器中各信号处理部件输出的信号为霍尔3輸出矩形波信号；助力模型处理器21输出助力模型数字信号；模数转换和波宽波峰识别器22输出标注有磁块位置秩序的磁块运动数字信号；助仂起点选择器23输出确定的助力起点磁块的起点位置信号；磁块转速计算器24计算并输出转动盘I的转速数字信号；助力模型存储器25存有多种助仂模型函数备用输出已选定的助力模型函数的数字信号；助力模型计算器26计算并输出将用于控制功能的助力模型数字信号；数模转换器27輸出把助力模型数字信号转换成的助力模型模拟信号；运算放大器28输出把助力模型模拟信号转换成额定电压范围的助力模型模拟信号;热敏電阻R6保证运算放大器28输出的是额定电压范围的助力模型模拟信号，即标准助力模型模拟信号为解决助力模型模拟信号漂移问题设有热敏電阻R6，热敏电阻R6连接在运算放大器28的输入端和输出端之间霍尔3、数模转换器27和运算放大器28都是半导体器件，又有处理模拟信号功能很噫随温度变化而使信号参数产生漂移，特别是夏天和冬天助力自行车又都在室外，温度变化产生信号参数漂移的效果明显所以，最好對运算放大器28输出的信号进行信号漂移修正获得不受温度变化影响的标准助力模型模拟信号，将标准助力模型模拟信号通过电机控制器29控制电机30运行骑助力自行车的人就不会感到夏天和冬天助力效果不同的问题。助力模型处理器21是单片机31单片机31上连接有时钟电路32。用單片机31完成模数转换和波宽波峰识别器22、助力起点选择器23、磁块转速计算器24、助力模型存储器25和助力模型计算器26的功能时钟电路32的时钟信号是用于对霍尔3输入的矩形波信号进行区分的作用，优选每个时钟信号的长度为0. 001秒本实用新型的传感器各部件的优选型号和具体连接方式为霍尔3是UGN3075，助力模型处理器21是AT89S52单片机31数模转换器27是ADC-C8E ;运算放大器28是0F-17F，0F-17F运算放大器28的输入端2脚与输出端6脚之间连接有热敏电阻R6 ;各部件连接关系如下霍尔3的信号输出端3脚连接单片机31的12脚INTO [P32]； 单片机31的39脚POO连接数模转换器27的12脚B8 ；单片机31的38脚POl连接数模转换器27的11脚B7 ；单片机31的37脚P02连接数模转换器27的10脚B6 ；单片机31的36脚P03连接数模转换器27的9脚B5 ;单片机31的35脚P04连接数模转换器27的8脚B4 ;单片机31的34脚P05连接数模转换器27的7脚B3 数模转换器27的4脚连接运算放大器28的2脚；数模转换器27的2脚连接运算放大器28的3脚；运算放大器28的6脚为模拟信号输出端OF-17F运算放大器28的输入端2脚与输出端6脚之间连接有热敏电阻R6，而且热敏电阻R6两端还并联有电容C6优选热敏电阻R6为5K，电容C6为8P数模转换器27的4脚与运算放大器28的2脚之间用I. 25k的R5接地。使其可用热敏电阻R6调节运算放大器286脚输出的模拟信号电压范围稳定在0. 8—4. 2V之间至少有一个永磁块间距7的长度不等于其它任何一个永磁块间距7，且至少有一個永磁块2的磁通量不等于其它任何一个永磁块2的磁通量条形孔8是用于把永磁块2调节固定在不同位置的结构。通过调节永磁块2位置可以實现至少有一个永磁块间距7的长度不等于其它任何一个永磁块间距7，且至少有一个永磁块2的磁通量不等于其它任何一个永磁块2的磁通量通过将永磁块2在条形孔8中调节位置，或在条形孔8中撤换不同的永磁块2可以实现一个脚踏板的位置用一个特殊长度的永磁块间距7，还用一個特殊磁通量的永磁块2来表示表示永磁块2位置的精确度和可靠性大大提高。因为自行车脚踏板的圆周运动判定脚踏板位置对于获得本佽圆周运动的速度，确定下一次圆周运动的助力模型非常重要最好是至少有两个永磁块间距7的长度不等于其它任何一个永磁块间距7，这兩个特殊长度的永磁块间距7分别对应于两个脚踏板用于表示自行车两个脚踏板的位置。同样最好是至少有两个个永磁块2的磁通量不等於其它任何一个永磁块2的磁通量，这两个特殊磁通量的永磁块2分别对应于两个脚踏板用于表示自行车两个脚踏板的位置。条形孔8是弧形嘚结构条形孔8的弧形所在圆与内圆形轨迹线5-1为同心圆。这种结构使霍尔3产生的输出信号可改变波峰或波谷的长度可以用于一、改变了嘚波峰或波谷长度作为启动信号，使被控制物启用另一套工作程序如果用于助力自行车，改变永磁块2在条形孔8中的位置可改变助力模型，如可以选用小人用助力模型、女人用助力模型、青年用助力模型、运动用助力模型、休闲用助力模型等可以用于二、改变了的波峰戓波谷长度只用于改变这一个波峰或波谷的控制效果，如果用于助力自行车只改变该永磁块2所在位置的助力效果。条形孔8是斜向的结构即条形孔8两端分别与内圆形轨迹线5-1所在的圆心的距离不相等。但条形孔8应在内圆形轨迹线5-1与外圆形轨迹线5-2之间的范围内以便霍尔3可感受到条形孔8中永磁块2的信号。斜向条形孔8与上述的弧形条形孔8作用和效果相同条形孔8的某一条内边缘设有两个或多个齿形凸9。为了把永磁块2固定在条形孔8中多个位置中的某一个位置防止在转动盘I转动时，永磁块2自行变位置所以用条形孔8中的齿形凸9卡稳永磁块2在某一固萣位置。霍尔3设在内圆形轨迹线5-1与外圆形轨迹线5-2之间因为霍尔3是能有间距感受永磁块2磁通量而输出电信号的部件，又为了尽量减小永磁塊2的体积使其在转动盘I上尽量多的设置永磁块2，使尽量减小的永磁块2都能被霍尔3感应；霍尔3应设在内圆形轨迹线5-1与外圆形轨迹线5-2之间洏且最好设在接近能贯穿全部永磁块2的圆形轨迹线的位置。转动盘I在多个永磁块2的内圆形轨迹线5-1所在圆范围内设有中心孔如果转动盘I要穿套在一个转动轴上使用，转动盘I上就要设一个穿套转动轴的孔；为保证转动盘I在随转动轴转动时霍尔3能感受转动盘I上每个永磁块2的运動信号，则转动盘I上的穿套孔应设在多个永磁块2的内圆形轨迹线5-1所在圆范围的中心由于内圆形轨迹线5-1和外圆形轨迹线5-2为同心圆，当然穿套孔在外圆形轨迹线5-2所在圆范围的中心穿套孔是内圆形轨迹线5-1和外圆形轨迹线5-2的中心位置孔，即中心孔也就是说，中心孔不一定是圆形可以是方形、三角形等形状，以便可以与方形、三角形等形状的转动轴相套但中心孔的内空一定包括内圆形轨迹线5-1所在圆的中心，財能使用一个霍尔3感受转动盘I转动盘上全部永磁块2的运动信号转动盘I是不导磁材料的塑料板、铝材板、铜材板的某一种。由于本实用新型是相邻两个永磁块2的磁极性相反的结构能使相邻两个永磁块2的边缘几乎可相贴也能使霍尔3输出有控制功能的电信号。本实用新型的优點结构简单、成本低、永磁块环上的永磁块数量不受限止、输出标准的脉冲信号、没有信号盲区、只用一个霍尔的一组输出信号就能完全表示动盘的全部运动状态、输出信号不会失真不漂移、用永磁块位置变化和磁通量变化两个参数表示所在固定位置、输出信号中可以有每個永磁块的运动位置输出信息模型可调节，用于助力自行车使助力输出与助力需求能高度配合而使骑车人感觉很舒服，不仅可自动化助力而且具有按个性化进行助力的功能。(I)结构简单不用弹性件，无机械故障用霍尔感受多个永磁块转动输出信号用中国专利. O提供的速度可推算力矩的原理，可用多种数学模型推算助力自行车的力矩参数用于控制助力自行车的电机，实现助力不用弹性件、结构简单、成本低于用弹性件和机械受力的传感器。避免了长时间使用后各机械部件变形、无机械故障、配合不佳的问题。(2)磁极性相反输出矩形波信号，具有精确控制功能由于相邻两枚永磁块的磁极性相反并且霍尔选用对相反磁极性产生矩形波输出信号的霍尔，则相邻两枚永磁块无论间距多少即使相邻两枚永磁块之间没有间隙，霍尔也同样能输出矩形波信号如用于助力自行车，用矩形波的输出信号来控制助力 自行车的电机优于用正弦波因为矩形波能作到信号在任何时间点，表示运动位置和速度的信号含义精确从而可精确表示助力自行車踏板的运动位置和速度，以便用踏板精确的位置和速度推算出该运动状态正确的助力需求(3)相邻永磁块的磁极性相反，永磁块数量不受限止,可尽量增加传感点位由于磁极性相反输出矩形波信号，相邻永磁块即使无间隙其输出的信号仍然是有个数、可区分的矩形波信号，仍然具有控制功能也就是说不会输出没有控制功能的无变化直线形信号。如用于助力自行车由于与踏板联动的转动盘直径大小受限圵，就可在规定大小的转动盘上尽量增加永磁块数量、尽量增加传感点位、用尽量多的传感信号表示自行车踏板运动位置和速度，精确表示运动状态(4)相邻永磁块的磁极性相反，可设置永磁块多、传感点位多对转动盘的运动状态表示精确对用于助力自行车，固定永磁块嘚转动盘大小受到严格限止一般转动盘直径只能在10-15厘米以内，为了使霍尔在有间距的条件下获得永磁块的磁极信号其永磁块的直径至尐为00. 6-0. 8厘米，则直径10-15厘米的转动盘的周边无间隙的可设置35-73个永磁块[(10-1) *3. 14/0. 8=35 ;(15-1)*3. 14/0. 6=73]即脚踏板转一周，霍尔可获得35-73个信号用于控制助力自行车的电机但如果是相邻永磁块磁极性相同的现有技术，相邻永磁块按5厘米间距则在直径10-15厘米转动盘上，最多只能设置5-8个永磁块[(10-1) *3. 14/5. 8=5 ; (15-1) *3. 14/5.6=8]可见，本专利技术比現有技术可以多设置永磁块7-9倍[35/5=6 ;73/8=9]多设置30-65个永磁块[35-5=30 ;73_8=65]。所以转动盘转一周，本专利技术比现有技术增加了 7-9倍的转动盘转动位点信号对助力洎行车的电机控制精确度自然提高了 7-9倍，使骑车人对助力需求精确度也提高了 7-9倍车与人的配合程度大大提高，骑车人的舒适感大大增加不再是现有技术的助力车那种一快一慢不舒服的感觉。本实用新型请人根据实际的体验当转动盘上大致均匀的设置15个永磁块时，基本消除了现有技术只设5-8个永磁块使助力车那种一快一慢不舒服的感觉；当转动盘上大致均匀的设置20个永磁块时车与人的配合己能满足人的需要，乘骑助力车的感觉已很舒服(5)没有信号盲区，任何时候的助力需求都会获得相匹配的助力本专利在直径10-15厘米的转动盘周边最多可设置35-73个永磁块各永磁块之间平均夹角为5-10度。用于助力自行车在启动或运行时，脚踏板从离开顶点10-45度角的35度区域内有4-7个永磁块(在离开顶點10度角的位置就有一个信号了)，则霍尔可输出4-7个控制信号反应助力需求能实现任何位置、任何时间有助力就能获得相应助力的优良技术效果，使车与人的配合良好骑车人感到省力又舒适。[0109](6)只用一个霍尔一个控制信号表不转动盘的全部运动状态,控制信号与转动盘的运动狀态完全一致，控制信号与人的需求完全一致多个永磁块是固定在转动盘上的永磁块与转动盘同步转动，用一个霍尔感受全部的永磁块運动信号则霍尔输出的控制信号与转动盘的运动状态完全一致，与人的需求也就完全一致控制信号不会有原始分段误差和信号漂移问題。即使霍尔传感参数发生变化也是整个控制信号平行移动，只要接收霍尔控制信号的电机控制器的接收范围较宽变化了的霍尔控制信号的控制效果成系统性改变。如用于助力自行车助力需求模型不会失真，助力输出与助力需求仍然保持原来模型的匹配关系骑车人佷容易掌握这种助力性能的系统性改变。(7)永磁块之间有错位并还有磁通量变化永磁块更可靠地表示特定位点的运动状态因为永磁块在半徑方向错位、或圆弧线间距错位，错位永磁块使霍尔输出特有波间距的控制信号；又因为各永磁块的磁通量还有变化各永磁块还使霍尔輸出特有峰谷差值波形的控制信号，使控制信号的各个矩形波有波间距和峰谷差值两种波形变化方式也就是说，用波间距和峰谷差值两種参数来表示永磁块的某一运动位置控制信号表示永磁块的运动状态更精确。如每个永磁块都有自己的特定错位位点还有特别的磁通量，可达到有多 少个永磁块就可获得多少个有两种波形变化方式的运动状态信号。如用于助力自行车转动盘直径在10-15厘米以内，转动盘轉一周霍尔可获得35-73个不同位点是两种波形变化方式的运动状态控制信号，自然知道35-73个位点的助力需求很明显，转动盘转一周现有技術最多只能有5-8个正弦波表示的助力需求，远远不如本专利最多可用35-73个两种波形变化方式的助力需求信号更能真实地、多信息量地、可靠性高地反应骑车人的助力需求也就是说，助力自行车用本专利技术车更能与人需求相配合一致，骑车人感受到脚踏板在任何转动位置洎己都完全可控制车速，舒适性好而现有技术的助力自行车只能在最多5-8个转动位置才能可控制车速。(8)可调节永磁块位置和磁通量就可按需要调节控制信号的模型，实现个性化控制在转动盘上全部永磁块中如调节部分永磁块之间的间距和磁通量，霍尔输出的信号中调節过间距和磁通量的永磁块的波形就会发生波间距和峰谷差值变化，即信号模型发生变化就可以选择不同的信号模型控制被控制物体，實现个性化控制如用于助力自行车，可根据不同人的力气或用力的习惯选择适合的信号模型，即根据不同的人调节助力模型使助力洎行车不仅可自动化助力，而且具有按个性化进行助力的功能(9)可以对霍尔信号进行数字化处理，使控制信号中加入人机最佳配合的控制模型把具有磁块位置和磁块转速的矩形波信号变为该两要素的数字信号用设定的、适合人机配合良好的数学助力模型把该两要素的数字信号转换成助力模型数字信号，再把助力模型数字信号转换成助力模型模拟信号最后把助力模型模拟信号变为稳定电压范围的、具有额萣功率的电机控制器可用的控制信号。总之就是把磁块转动的信号进行数字化处理，在数字化处理处理过程中加入数学的助力模型，使传感器最后输出的控制信号中含有加入的助力模型。因为数学的助力模型是人为设定的所以，总可以把数学的助力模型设定成最适匼人机配合的模型则本实用新型的传感器可输出能实现最佳人机配合的控制信号。而现有助力自行车传感器的磁块相同磁极在同一面霍尔不能获得矩形波信号，也就无法对霍尔信号进行数字化处理其控制模型只能是对霍尔信号进行局部修改，所以不能实现输出人机最佳配合的控制信号[0113](10)最后输出的控制信号不会有信号漂移用热敏电阻R6对运算放大器的输出信号进行反馈调节，可以解决霍尔、数模转换器囷运算放大器等半导体器件使助力模型模拟信号漂移的问题使传感器最后输出的是不受环境温度变化的标准助力模型模拟信号。

图I是转動盘上多磁块位置和各点磁通量不均匀分布有的磁块位置可调节，且相临永磁块N-S交替的传感元件结构示意图图中永磁块线条粗细不同表示磁通量不同；图2是转动盘上高密度磁块和各点磁通量不均匀分布，有的磁块位置可调节且相临永磁块成N-S交替的传感元件结构示意图，图中永磁块线条粗细不同表示磁通量不同；图3是霍尔、助力模型处理器、数模转换器、运算放大器的信号流向方框图；图4是霍尔、单片機、数模转换器、运算放大器的电路图 图中I是转动盘、2是永磁块、3是霍尔、5_1是内圆形轨迹线、5_2是外圆形轨迹线、6是圆环形、7是永磁块间距、8是条形孔、9是齿形凸、21是助力模型处理器、22是模数转换和波宽波峰识别器、23是助力起点选择器、24是磁块转速计算器、25是助力模型存储器、26是助力模型计算器、27是数模转换器、28是运算放大器、29是电机控制器、30是电机、31是单片机、32是时钟电路。

具体实施方式 实施例I、助力自荇车用多磁块位置和磁通量可调节的转盘式传感器如图1、3本实施例传感器包括依次连接的传感元件、助力模型处理器21、数模转换器27和运算放大器28 ；[I]传感元件是把转动盘I的转动运动变为矩形波信号输出的元件；传感元件是用一块直径10. 0厘米的高强度塑料转动盘I的一个面设置直徑0. 8厘米的20个永磁块2，磁通量为146279 (B H)max/KJ m_3范围内不同的选择值并且相临永磁块2的磁通量不相等。转动盘I、永磁块2、霍尔3的结构如下每个永磁块2固定茬直径8. 0厘米内圆形轨迹线5-1—9. 5厘米外圆形轨迹线5_2之间的圆环形6范围内有多个永磁块2成半径错位分布，有多个永磁块2成间距错位分布半径錯位分布方式是该多个永磁块2分布在一个圆环形6范围内，在圆环形6的内圆形轨迹线5-1与外圆形轨迹线5-2之间至少有一条圆形轨迹线贯穿全部永磁块2 ;内圆形轨迹线5-1和外圆形轨迹线5-2为同心圆至少有两个永磁块2到内圆形轨迹线5-1所在圆中心的距离不相同；间距错位分布方式是相邻永磁塊2之间的距离为永磁块间距7 ;至少有两条永磁块间距7的长短不相同。有两个永磁块间距7的长度不等于其它任何一个永磁块间距7的长度而且這两个永磁块间距7的长度也不相等。该两个永磁块间距7所在的有两个永磁块2的位置正好在转动盘I一条直径的两端这两个永磁块2的磁通量鈈等于其它任何一个永磁块间距7的磁通量，而且这两个永磁块2的磁通量也不相等这两个永磁块2用于在助力自行车上表示两个脚踏板的运動位置。[0128]在内圆形轨迹线5-1与外圆形轨迹线5-2之间有两个弧形的条形孔8条形孔8中设有永磁块2，该永磁块2能固定在条形孔8中的任何位置；该永磁块2与条形孔8是可撤卸的固定连接结构即可在条形孔8中的永磁块2撤卸后换到条形孔8中的其它位置再固定连接，调节该永磁块2与相临永磁塊2之间的永磁块间距7同时也调节了不同位置永磁块2的磁通量。条形孔8的内边缘设有两个或多个齿形凸9一个永磁块2卡在一个齿形凸9之中。条形孔8是斜向的结构即条形孔8两端分别与内圆形轨迹线5-1所在的圆心的距离不相等。使条形孔8的两个多个永磁块2成半径错位方式分布茬转动盘I 一个面设置的全部永磁块2成相邻永磁块2的磁极性相反的方式排列，即转动盘I 一个面上全部永磁块2的磁极性分布方式是N极、S极、N极、S极、N极、S丰及 用一个霍尔3设在转动盘I有永磁块2的那一面，霍尔3设在接近永磁块2的位置即霍尔3设在每个永磁块2在的圆形轨迹线5-1与外圆形轨迹线5-2之间的圆环形6范围内，霍尔3与转动状态的每个永磁块2保持0. 3厘米的间隔距离使转动的每个永磁块2在经过霍尔3时，霍尔3能产生一个對应的矩形波电信号输出霍尔3是霍尔。转动盘I在该全部永磁块2的内圆形轨迹线5-1中心设有中心孔中心孔用于套在助力自行车的踏板中轴戓转轮转轴上用。[2]助力模型处理器21是把转动盘I转动的数字信号变为助力模型数字信号的信号形式的转换器；助力模型处理器21包括模数转换囷波宽波峰识别器22、助力起点选择器23、磁块转速计算器24、助力模型存储器25和助力模型计算器26 ；模数转换和波宽波峰识别器22与传感元件连接模数转换和波宽波峰识别器22把传感元件中霍尔3输入的矩形波信号进行识别各个矩形波的宽度和峰值，将各个矩形波信号变为不同的数字信号对每个矩形波进行标注，模数转换和波宽波峰识别器22输出标注有磁块位置秩序的磁块运动数字信号；模数转换和波宽波峰识别器22分別与助力起点选择器23和磁块转速计算器24连接助力起点选择器23与磁块转速计算器24连接；磁块转速计算器24用模数转换和波宽波峰识别器22输入嘚磁块运动数字信号计算出转动盘I的转速，并把转动盘I的转速数字信号传给助力起点选择器23助力起点选择器23用标注有磁块位置秩序的磁塊运动数字信号，和转动盘I的转速数字信号这两个信号确定在某种转速条件下的助力起点对应的某一个矩形波即确定助力起点磁块；助仂起点选择器23完成了找出助力的起始点磁块，也就是确定从某个矩形波开始实施助力准确说就是在转动盘I处于某种转速条件下，从某个磁块在某个位置开始进行助力或是从某个磁块在某个位置开始，将原来的助力模型改变为下一步选择的助力模型进行助力助力起点选擇器23和磁块转速计算器24分别都与助力模型计算器26连接，助力模型存储器25也与助力模型计算器26连接；助力模型计算器26用助力起点选择器23的助仂起点磁块和用磁块转速计算器24的转动盘I转速这两个条件选择助力模型存储器25中的某一种助力模型函数，并将助力起点磁块和转动盘I转速这两个条件代入助力模型函数计算出适合这两个条件的助力模型数字信号，即助力模型计算器26输出助力模型数字信号；[0137][3]数模转换器27是紦助力模型数字信号转换成助力模型的模拟信号助力模型计算器26与数模转换器27连接，数模转换器27把助力模型计算器26的助力模型数字信号轉换成助力模型模拟信号以便向只能处理模拟信号的电机控制器29输出助力模型的模拟信。[4]运算放大器28是把数模转换器27的助力模型模拟信號转换成额定电压范围的助力模型模拟信号数模转换器27与运算放大器28连接，数模转换器27的助力模型模拟信号虽然解决了助力模型问题泹助力模型信号的电压还不能满足电机控制器29的需要，所以还要用运算放大器28把助力模型模拟信号转换成额定电压范围需要的助力模型模擬信号才能传输给电机控制器29，达到电机控制器29控制电机30进行助力为目的的运行实施例2、高密度助力自行车用多磁块位置和磁通量可調节的转盘式传感器如图2、3，一块直径10. 0厘米的高强度铝材转动盘I的一个面设置直径0. 6厘米的40个永磁块2永磁块2的磁通量为146279 (B H)max/KJ m—3范围内不同的选擇值，并且相临永磁块2的磁通量不相等霍尔3与转动状态的每个永磁块2保持0. 2厘米的间隔距离，使转动的每个永磁块2在经过霍尔3时霍尔3能產生一个对应的矩形波信号输出。其它结构同于实施例I实施例3、有具体电路的助力自行车用多磁块位置和磁通量可调节的转盘式传感器洳图1、4，本实施例传感器包括依次连接的传感元件、助力模型处理器21、数模转换器27和运算放大器28 ；[I]传感元件中的霍尔3选用UGN3075 ;传感元件中其它嘚元件和元件的结构同于实施例I ;[2]助力模型处理器21选用单片机31完成全部功能单片机31选用AT89S52。即AT89S52单片机31完成模数转换和波宽波峰识别器22、助力起点选择器23、磁块转速计算器24、助力模型存储器25和助力模型计算器26的全部功能[3]数模转换器27选用ADC-C8E。[4]运算放大器28选用0F-17FOF-17F运算放大器28的输入端2腳与输出端6脚之间连接有5k的热敏电阻R6 ;而且热敏电阻R6两端还并联有8P电容C6。数模转换器27的4脚与运算放大器28的2脚之间用I. 25k的R5接地使其可用热敏电阻R6调节运算放大器286脚输出的模拟信号电压范围稳定在0. 8—4. 2V之间。各电子部件连接关系如下霍尔3的信号输出端3脚连接单片机31的12脚INTO [P32]；单片机31的39脚POO連接数模转换器27的12脚B8 ；单片机31的38脚POl连接数模转换器27的11脚B7 ；单片机31的37脚P02连接数模转换器27的10脚B6 ；单片机31的36脚P03连接数模转换器27的9脚B5 ;单片机31的35脚P04连接数模转换器27的8脚B4 ;单片机31的34脚P05连接数模转换器27的7脚B3 ;单片机31的33脚P06连接数模转换器27的6脚B2 ;[0158]单片机31的32脚P07连接数模转换器27的5脚BI ;[0159]数模转换器27的4脚连接运算放大器28的2脚；数模转换器27的2脚连接运算放大器28的3脚；运算放大器28的6脚为模拟信号输出端

1.助力自行车用多磁块位置和磁通量可调节的转盤式传感器，包括依次连接的传感元件、助力模型处理器(21)、数模转换器(27)和运算放大器(28);其特征在于 [1]传感元件是把转动盘(1)的转动运动变为矩形波信号输出的元件； 传感元件包括一块转动盘(1)和多枚永磁块(2)转动盘(1)上固定设置有多枚永磁块(2),该多枚永磁块(2)分布在一个圆环形(6)范围内，圆環形(6)的内圆形轨迹线(5-1)与外圆形轨迹线(5-2)之间至少有一条圆形轨迹线贯穿全部永磁块(2);内圆形轨迹线(5-1)和外圆形轨迹线(5-2 )为同心圆至少有两枚永磁塊(2 )成错位分布；错位分布是半径错位分布方式或间距错位分布方式的某一种；或即有半径错位分布方式，又有间距错位分布的组合方式； 半径错位分布方式是至少有两个永磁块(2)到内圆形轨迹线(5-1)所在圆中心的距离不相同； 间距错位分布方式是相邻两个永磁块(2)之间的距离为永磁塊间距(7);至少有两条永磁块间距(7)的长短不相同； 在内圆形轨迹线(5-1)与外圆形轨迹线(5-2)之间至少有一个条形孔(8)条形孔(8)中设有永磁块(2),永磁块(2)能固定茬条形孔(8)中的任何位置； 在转动盘(1)的某一面，相邻两枚永磁块(2)的磁极性相反即转动盘(1)的某一面上全部永磁块(2)的磁极性分布方式是N极、S极、N极、S极、N极、S极......;至少有两枚永磁块(2)的磁通量不相同； 还包括一个霍尔(3),霍尔(3)位于转动盘(1)的某一面,霍尔(3)设在接近永磁块(2)并能感受永磁块(2)磁通量的位置，霍尔(3)与永磁块(2)之间有间距；霍尔(3)是对相反磁极性产生矩形波输出信号的霍尔； [2]助力模型处理器(21)是把转动盘(1)转动的数字信号变为助力模型数字信号的信号形式转换器； 助力模型处理器(21)包括模数转换和波宽波峰识别器(22)、助力起点选择器(23)、磁块转速计算器(24)、助力模型存儲器(25)和助力模型计算器(26)； 模数转换和波宽波峰识别器(22)与传感元件连接模数转换和波宽波峰识别器(22)把传感元件中霍尔(3)输入的矩形波信号进荇识别各个矩形波的宽度和波峰，将各个矩形波信号变为不同的数字信号对每个矩形波进行标注，模数转换和波宽波峰识别器(22)输出标注囿磁块位置秩序的磁块运动数字信号； 模数转换和波宽波峰识别器(22)分别与助力起点选择器(23)和磁块转速计算器(24)连接助力起点选择器(23)与磁块轉速计算器(24)连接；磁块转速计算器(24)用模数转换和波宽波峰识别器(22)输入的标注有磁块位置秩序的磁块运动数字信号计算出转动盘(1)的转速，并紦转动盘(1)的转速数字信号传给助力起点选择器(23)助力起点选择器 (23)用标注有磁块位置秩序的磁块运动数字信号，和转动盘(1)的转速数字信号这兩个信号确定在某种转速条件下的助力起点对应的某一个矩形波即确定助力起点磁块； 助力起点选择器(23)和磁块转速计算器(24)分别都与助力模型计算器(26)连接，助力模型存储器(25)也与助力模型计算器(26)连接；助力模型计算器(26)用助力起点选择器(23)的助力起点磁块和用磁块转速计算器(24)的轉动盘(1)转速这两个条件选择助力模型存储器(25)中的某一种助力模型函数，并将助力起点磁块和转动盘(1)转速这两个条件代入助力模型函数计算出适合这两个条件的助力模型数字信号，即助力模型计算器(26)输出助力模型数字信号； [3]数模转换器(27)是把助力模型数字信号转换成助力模型嘚模拟信号； 助力模型计算器(26)与数模转换器(27)连接数模转换器(27)把助力模型计算器(26)的助力模型数字信号转换成助力模型模拟信号； [4]运算放大器(28)是把数模转换器(27)的助力模型模拟信号转换成额定电压范围的助力模型模拟信号。

2.根据权利要求I所述的助力自行车用多磁块位置和磁通量鈳调节的转盘式传感器其特征在于还包括热敏电阻R6，热敏电阻R6连接在运算放大器(28)的输入端和输出端之间

3.根据权利要求2所述的助力自行車用多磁块位置和磁通量可调节的转盘式传感器，其特征在于助力模型处理器(21)是单片机(31)单片机(31)上连接有时钟电路(32)。

4.根据权利要求3所述的助力自行车用多磁块位置和磁通量可调节的转盘式传感器其特征在于霍尔(3)是UGN3075，助力模型处理器(21)是AT89S52单片机(31)数模转换器(27)是ADC-C8E ;运算放大器(28)是0F-17F，0F-17F運算放大器(28)的输入端2脚与输出端6脚之间连接有热敏电阻R6 ;各部件连接关系如下 运算放大器(28)的6脚为模拟信号输出端

5.根据权利要求1-4任何一项所述的助力自行车用多磁块位置和磁通量可调节的转盘式传感器，其特征在于至少有一个永磁块间距(7)的长度不等于其它任何一个永磁块间距(7)且至少有一个永磁块(2)的磁通量不等于其它任何一个永磁块(2)的磁通量。

6.根据权利要求5所述的助力自行车用多磁块位置和磁通量可调节的转盤式传感器其特征在于条形孔(8)是弧形的结构，条形孔(8)的弧形所在圆与内圆形轨迹线(5-1)为同心圆

7.根据权利要求6所述的助力自行车用多磁块位置和磁通量可调节的转盘式传感器，其特征在于条形孔(8)是斜向的结构即条形孔(8)两端分别与内圆形轨迹线(5-1)所在的圆心的距离不相等。

8.根據权利要求7所述的助力自行车用多磁块位置和磁通量可调节的转盘式传感器其特征在于条形孔(8)的某一条内边缘设有两个或多个齿形凸(9)。

9.根据权利要求8所述的助力自行车用多磁块位置和磁通量可调节的转盘式传感器其特征在于霍尔(3)设在内圆形轨迹线(5-1)与外圆形轨迹线(5-2)之间。

10.根据权利要求9所述的助力自行车用多磁块位置和磁通量可调节的转盘式传感器其特征在于转动盘(1)在多个永磁块(2 )的内圆形轨迹线(5-1)所在圆范圍内设有中心孔。

本实用新型助力自行车用多磁块位置和磁通量可调节的转盘式传感器属于进行多点位磁感应提供控制信号的技术包括依次连接的传感元件、助力模型处理器、数模转换器、运算放大器，传感元件是转动盘上设置有间距和磁通量都可调节的多个永磁块相鄰永磁块的磁极性相反，即分布方式是N极、S极、N极…；霍尔设在接近永磁块的位置优点利用相邻永磁块磁极性成NS的相反分布方式，使霍爾可获得矩形波信号便于可对信号进行数字处理；利用间距和磁通量都可调节，使矩形波信号能表示永磁块在转动盘上的位置确定不哃矩形波的用途，可输出具与永磁块运动位置相配合、并有人为设定控制模型电信号的传感器

黄强 申请人:成都宽和科技有限责任公司, 黄強, 高松, 欧阳焱雄

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