一种电踏车扭矩传感器的检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及电踏车，尤其涉及一种电踏车扭矩传感器的检测系统。


背景技术：

2.传统的电动自行车都用手把来调速，即用手把来控制电机的输出功率，而现阶段越来越多的电踏车则采取在中轴安装力矩传感器，使得在骑行过程中，能够将人骑行时脚的蹬力转换成相应的电压信号输出，同时通过霍尔元件实现中轴在不同转速状态时的频率信号输出，再经电机控制电路板信号处理后控制电机的功率输出，这样可以大大节省人骑行时脚的蹬力。业内采用的检测方法是通过检测中轴在扭矩作用下产生的应力或应变来实现扭矩测量，既通过应力或应变的变化导致磁场的变化，使得激磁线圈、检测线圈、信号处理单元和霍尔传感元件实现中轴在不同转速和不同扭矩状态时的信号输出，从而通过电机控制器控制电机的功率输出。
3.现阶段，在中轴上的应力或应变是通过应变套来实现的，主要有：粘附电阻应变仪；粘附非晶合金薄带；电镀、喷涂或溅射一层具有逆磁致伸缩效应的非晶合金材料；选用具有逆磁致伸缩效应高导磁材料等；由于在电踏车中轴内安装传感器和检测系统的空间有限，而上述工艺制成的应变套的体积大小基本一致，使得放置检测电路板的空间也有限，随着电踏车性能要求不断提高，电路板的设计和布局非常重要，中国专利文献cn212195760u公开了一种中轴传感器的电路板，通过环形设置的基板和基板上的附加电路板，以应对复杂电路的需要，但上述基板和基板上的附加电路板之间的装配不仅效率低且需要进行焊接，另外附加电路板之间也必须进行电连接，造成电路板工艺复杂化。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种电踏车扭矩传感器的检测系统，使其能在有限的空间内合理布局电路及元器件来提高电路的安全性和可靠性。
5.为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种电踏车扭矩传感器的检测系统，其包括中轴、感应线圈、信号处理器、应变套、磁环，应变套设置在中轴上，中轴与自行车链轮相连接并由其驱动，应变套外周上设置感应线圈及与连接感应线圈的信号处理器，其特征在于：所述信号处理器的信号处理电路板上集成了微处理器芯片、运算放大电路芯片、电阻、电容、霍尔、模拟开关管和电源芯片元器件，其中微处理器芯片、运算放大电路芯片沿线圈骨架轴向依次布置在信号处理电路板正面的中间位置，霍尔元件、模拟开关管和电源芯片元器件布置在信号处理电路板反面的边缘位置。
6.更好地，所述电阻、电容布置在信号处理电路板正面的边缘位置。
7.更好地，所述模拟开关管和电源芯片元器件布置在信号处理电路板空余位置。
8.更好地，所述霍尔元件布置在信号处理电路板反面的边缘位置，与磁环的外周面对应。
9.更好地，所述磁环固定在中轴上，并与磁环霍尔传感器相对，以更方便、准确、快捷
地检测磁环的磁信号。
10.更好地，所述检测系统还包括套设于应变套外周的线圈骨架，所述感应线圈缠绕设置于所述线槽内。
11.更好地，所述检测系统还包括设置于所述感应线圈外周的导磁罩。
12.本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种电踏车扭矩传感器的检测系统，其在有限的空间内能合理布局电路及元器件，以更少的电路焊点，来提高电路的安全性和可靠性，减少了电路板及元器件的制作工艺流程，从而提高效率、降低成本。
附图说明
13.图1是本实用新型实施例电踏车扭矩传感器的检测系统的立体示意图。
14.图2是本实用新型实施例电踏车扭矩传感器的检测系统的分解结构图。
15.图3是本实用新型实施例电踏车扭矩传感器的检测系统的应变套的结构示意图。
16.图4是本实用新型实施例电踏车扭矩传感器的检测系统的线圈骨架和线路板的安装示意图。
17.图5是本实用新型实施例线路板元器件的正面布局示意图。
18.图6是本实用新型实施例线路板元器件的反面布局示意图。
19.图7是本实用新型实施例扭矩传感器的结构示意图。
20.图8是图7b部分的局部放大图。
具体实施方式
21.以下将结合附图所示的实施方式对本实用新型进行详细描述。
22.如图1-8所示，一种电踏车的检测系统，其包括中轴1、感应线圈2、信号处理器5、应变套3和传动管4、磁环6。
23.所述中轴1一侧11由左轴承81滚动支撑，左轴承81连接在左轴承座82上，左轴承座82可以固定在电动自行车的五通管（图中未显示）上。
24.所述中轴1另一侧12由右轴承91滚动支撑，右轴承91连接在右轴承座92上，右轴承座82可以固定在电动自行车的五通管（图中未显示）上。
25.所述应变套3一端35内侧与中轴1用齿轮14连接，并由阻挡环13阻挡，应变套3另一端外侧与传动管4一端41内侧用齿轮33连接。
26.所述传动管4的另一端设置齿轮42，其与自行车链轮相连接（图中未显示）。
27.所述应变套3采用导磁材料，特别是高磁致伸缩系数高磁导率材料制成，本实施例中，所述应变套3采用40cr制成，还可用其他材料，如12crni3或12crni4制成。
28.所述应变套沿外周在中部设置间隔的两列呈互相垂直的应变细长纹31、32，所述应变细长纹沿应变套外周均匀设置。
29.所述应变细长纹32趋于电踏车前进方向时中轴承受扭力拉伸方向呈45度。
30.所述应变细长纹31趋于电踏车前进方向时中轴承受扭力压缩方向呈45度。
31.所述应变套3外周设有感应线圈2，本实施例中感应线圈有二个21、22。
32.所述线圈骨架23一端固定在左轴承座82上，另一端固定在右轴承座92上，并套在应变套3外面。
33.所述线圈骨架23上设有与所述应变细长纹位置相对应的线槽231、232，所述感应线圈21、22缠绕设置于所述线槽231、232内。
34.所述感应线圈21、22与应变细长纹31、32相对，可以感应应变细长纹31、32的变化。
35.所述感应线圈21、22还与信号处理器5连接，将感应线圈21、22接收到的信号传送给信号处理器5处理。
36.所述感应线圈21、22外周上还套上导磁罩28，导磁罩28罩住感应线圈21、22，并固定在线圈骨架23上。
37.所述信号处理器5的信号处理板集成了微处理器芯片51、运算放大电路芯片52、电阻53、电容54、霍尔元件55、模拟开关管56和电源芯片57元器件，其中微处理器芯片51、运算放大电路芯片52沿线圈骨架轴向依次布置在信号处理电路板正面的中间位置，电阻53、电容54布置在信号处理电路板正面的边缘位置。
38.所述霍尔元件55、模拟开关管56和电源芯片元器件57元器件布置在信号处理电路板反面的边缘位置，与磁环6的外周面对应，所述磁环6设置在中轴1上，以使霍尔元件55方便检测所述磁环的信号，从而处理得到磁环的转速。
39.所述信号处理器5通过连线59与控制器相连。


技术特征：
1.一种电踏车扭矩传感器的检测系统，其包括中轴、感应线圈、信号处理器、应变套、磁环，应变套设置在中轴上，中轴与自行车链轮相连接并由其驱动，应变套外周上设置感应线圈及与感应线圈连接的信号处理器，其特征在于：所述信号处理器的信号处理电路板上集成了微处理器芯片、运算放大电路芯片、电阻、电容、霍尔、模拟开关管和电源芯片元器件，其中微处理器芯片、运算放大电路芯片沿线圈骨架轴向依次布置在信号处理电路板正面的中间位置，霍尔元件、模拟开关管和电源芯片元器件布置在信号处理电路板反面的边缘位置。2.根据权利要求1所述电踏车扭矩传感器的检测系统，其特征在于：所述电阻、电容布置在信号处理电路板正面的边缘位置。3.根据权利要求1所述的电踏车扭矩传感器的检测系统，其特征在于：所述模拟开关管和电源芯片元器件布置在信号处理电路板空余位置。4.根据权利要求1所述的电踏车扭矩传感器的检测系统，其特征在于：所述霍尔等元器件布置在信号处理电路板反面的边缘位置，与磁环的外周面对应。5.根据权利要求1所述的电踏车扭矩传感器的检测系统，其特征在于：所述磁环固定在中轴上，并与磁环霍尔传感器相对。6.根据权利要求1所述的电踏车扭矩传感器的检测系统，其特征在于：所述检测系统还包括套设于应变套外周的线圈骨架，所述感应线圈缠绕设置于线槽内。7.根据权利要求1所述的电踏车扭矩传感器的检测系统，其特征在于：所述检测系统还包括设置于所述感应线圈外周的导磁罩。

技术总结
一种电踏车扭矩传感器的检测系统，其包括中轴、感应线圈、信号处理器、应变套、磁环，应变套设置在中轴上，中轴与自行车链轮相连接并由其驱动，应变套外周上设置感应线圈及与连接感应线圈的信号处理器，所述信号处理器的信号处理电路板上集成了微处理器芯片、运算放大电路芯片、电阻、电容、霍尔、模拟开关管和电源芯片元器件，其中微处理器芯片、运算放大电路芯片沿线圈骨架轴向依次布置在信号处理电路板正面的中间位置，霍尔元件、模拟开关管和电源芯片元器件布置在信号处理电路板反面的边缘位置。本实用新型能在有限的空间内合理布局电路及元器件，以更少的电路焊点，来提高电路的安全性和可靠性从而提高效率、降低成本。降低成本。降低成本。


技术研发人员：任中庆 王卫 李鹏
受保护的技术使用者：宁波韵声机芯制造有限公司
技术研发日：2021.10.16
技术公布日：2022/5/5