專利名稱：飛輪上設(shè)多磁塊位置和磁通量變化傳感器的助力自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于助力自行車的技術(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。
背景技術(shù)：
野寶車料エ業(yè)(昆山)有限公司申請(qǐng)的中國(guó)專利201020295192.0《勾爪式カ矩傳感裝置》公開了ー種助力自行車用傳感裝置，傳感裝置包括磁性件和弾性件配合，感受カ矩的傳感裝置。使用時(shí)間長(zhǎng)后，弾性件的弾性系數(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。而且用弾性件的設(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. 0《電動(dòng)助力自行車自動(dòng)檢測(cè)裝置》公開·了ー種電動(dòng)助力自行車自動(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)、外輪盤上分別設(shè)磁片，內(nèi)輪盤上有彈簧，內(nèi)、外輪盤之間用彈簧復(fù)位，用支架上的兩個(gè)霍爾測(cè)內(nèi)、外輪盤上相對(duì)運(yùn)動(dòng)的磁片產(chǎn)生的電信號(hào)表示蹬カ、速度和轉(zhuǎn)向。缺點(diǎn)(I)用弾性件不耐久使用時(shí)間長(zhǎng)后，弾性件的弾性系數(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，成本尚。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. 0專利的圖3、4、5、6和說(shuō)明書第2頁(yè)第2段的記載說(shuō)明，每ー個(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)不配合姆ー個(gè)磁片組都ー樣，則姆一個(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厘米的轉(zhuǎn)動(dòng)盤圓形軌跡上最多設(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)，01201843.0專利的這種技術(shù)方案，用于助力自行車，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，在人踏車較快吋，霍爾輸出的信號(hào)圖形接近為一條水平線，該信號(hào)沒有控制功能，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，人踩自行車腳踏板在頂點(diǎn)カ矩最小，從離開頂點(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，在腳踏板離開頂點(diǎn)10-45度角區(qū)域沒有ー個(gè)磁片組，也就沒有一個(gè)控制信號(hào)，其結(jié)果是最需要助力的時(shí)候，但助力自行車的電機(jī)確不能助力?？傊?，除用弾性件不耐久又結(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)不能隨意増加，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)助力自行車傳感器》公開了不用弾性件，只用動(dòng)、定兩個(gè)轉(zhuǎn)盤，動(dòng)盤上面鑲嵌兩個(gè)永磁磁鋼，定盤上面鑲嵌三個(gè)霍爾元件，自行車踏板轉(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)盤的同一面，即在動(dòng)盤的某一面，兩個(gè)永磁磁鋼都是北極或都是南扱。假如在動(dòng)盤的同一面，ー個(gè)永磁磁鋼為北極，另ー個(gè)為南扱，則踏板轉(zhuǎn)一周，每個(gè)霍爾就只能產(chǎn)生ー個(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)盤是同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在與兩個(gè)踏板對(duì)應(yīng)的動(dòng)盤上兩個(gè)位置分別固定一個(gè)永磁磁鋼，某ー個(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)，指揮助力自行車的電機(jī)產(chǎn)生需要的助力轉(zhuǎn)動(dòng)。特點(diǎn)(3)因?yàn)椹`個(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)合并為ー個(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)不可能一祥，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吋，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)生同一種助カ輸出，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，助カ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)不能隨意増加，傳感位點(diǎn)太少，電機(jī)運(yùn)行就不平穩(wěn)，使騎車的人感覺很不舒服由于有缺點(diǎn)(I)和缺點(diǎn)(2)都最因?yàn)榛魻枖?shù)量大于ー個(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只能是使騎車的人感覺舒適性很不好的助力自行車。
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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，人踩自行車腳踏板在頂點(diǎn)カ矩最小，從離開頂點(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，在腳踏板離開頂點(diǎn)10-42度角區(qū)域沒有一個(gè)霍爾，也就沒有一個(gè)控制信號(hào)，其結(jié)果是最需要助力的時(shí)候，但助力自行車的電機(jī)確不能助力。總之，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，限止了霍爾數(shù)量，霍爾數(shù)量太少又產(chǎn)生電機(jī)運(yùn)行就不平穩(wěn)，使騎車的人感覺很不舒服，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)霍爾和飛輪上各個(gè)永磁塊之間距離和磁通量不相等獲得自行車腳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；是ー種在霍爾可感應(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位移信息，傳感器輸出信息多又精確定位的助力自行車；騎車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。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)飛輪上用相同的多個(gè)永磁塊進(jìn)行不同的變化方式設(shè)置，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、位置變化、磁通量變化三種變化方式，目的使霍爾可獲得有特定位置更精確、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，控制功能更強(qiáng)、數(shù)量更多；多個(gè)永磁塊位置變化、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)特定位置的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。對(duì)于助力自行車，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)車的助力需求狀態(tài)。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)程中可加入助力自行車需要、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。可以克服了現(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、使人機(jī)不能最佳配合的問(wèn)題。本發(fā)明下述的飛輪與轉(zhuǎn)動(dòng)盤為相同意義。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是
飛輪上設(shè)多磁塊位置和磁通量變化傳感器的助力自行車，包括電動(dòng)自行車和傳感器，電動(dòng)自行車的后車輪上有飛輪1，電動(dòng)自行車有車架53，電動(dòng)自行車上電池55連接電機(jī)控制器29，電機(jī)控制器29連接車輪上的電機(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
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]傳感元件是把飛輪I的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榫匦尾ㄐ盘?hào)輸出的元件；
傳感元件包括一塊飛輪I和多個(gè)永磁塊2，飛輪I上固定設(shè)置有多個(gè)永磁塊2，多個(gè)永磁塊2成圓環(huán)形分布，且多個(gè)永磁塊2成錯(cuò)位分布，錯(cuò)位分布是半徑錯(cuò)位分布方式或間距錯(cuò)位分布方式的某ー種；或即有半徑錯(cuò)位分布方式，又有間距錯(cuò)位分布的組合方式；
半徑錯(cuò)位分布方式是該多個(gè)永磁塊2分布在一個(gè)圓環(huán)形6范圍內(nèi)，在圓環(huán)形6的內(nèi)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(nèi)圓形軌跡線5-1和外圓形軌跡線5-2為同心圓，至少有兩個(gè)永磁塊2到內(nèi)圓形軌跡線5-1所在圓中心的距離不相同；
間距錯(cuò)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(zhǎng)短不相同；
在飛輪I的某一面，相鄰永磁塊2的磁極性相反，即飛輪I的某一面上全部永磁塊2的
磁極性分布方式是N極、S極、N極、S極、N極、S極......;至少有兩枚永磁塊2的磁通量不
相同；
還包括一個(gè)霍爾3，霍爾3位于飛輪I的某一面或兩面都有霍爾3，霍爾3設(shè)在接近永磁塊2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是把飛輪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)換和波寬波峰識(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)換和波寬波峰識(shí)別器22與傳感元件連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波寬波峰識(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)矩形波的寬度和峰值，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)換和波寬波峰識(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)換和波寬波峰識(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)換和波寬波峰識(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)算出飛輪I的轉(zhuǎn)速，并把飛輪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)，和飛輪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)的某ー個(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的飛輪I轉(zhuǎn)速這兩個(gè)條件選擇助力模型存儲(chǔ)器25中的某ー種助力模型函數(shù)，并將助力起點(diǎn)磁塊和飛輪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)自行車的連接關(guān)系是霍爾3固定在接近永磁塊2的車架53上能感受永磁塊2磁通量的位置，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)獲取由傳感元件的飛輪I、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
使用傳感元件時(shí)，飛輪I要轉(zhuǎn)動(dòng)，所以飛輪I又稱轉(zhuǎn)動(dòng)盤，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在圓環(huán)形6范圍內(nèi)，成圓環(huán)形分布的目的在于可以只用一個(gè)霍爾3感受轉(zhuǎn)動(dòng)盤上全部永磁塊2的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即感受轉(zhuǎn)動(dòng)盤上全部永磁塊2的運(yùn)動(dòng)位置和速度，以及速度的變化，或稱加速度，這ー個(gè)霍爾3就能把永磁塊2的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用ー個(gè)連續(xù)的電信號(hào)來(lái)表達(dá)，又因?yàn)槿坑来艍K2是分別固定在轉(zhuǎn)動(dòng)盤即飛輪I上的，則霍爾3產(chǎn)生的連續(xù)電信號(hào)就能表達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)盤的運(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、加速度要素轉(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成錯(cuò)位分布的意義是使霍爾3產(chǎn)生的電信號(hào)中不是完全一樣的脈沖信號(hào)，而是脈沖寬度不同的脈沖信號(hào)，用有區(qū)別的脈沖信號(hào)來(lái)區(qū)別永磁塊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)轉(zhuǎn)動(dòng)盤某個(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，可精確表達(dá)腳踏在不同位置對(duì)助力的需求，使助カ需求的表達(dá)更精確，則車與人的配合就更一致。永磁塊2半徑錯(cuò)位分布方式是有的永磁塊2離轉(zhuǎn)動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)中心近，有的永磁塊2離轉(zhuǎn)動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)中心遠(yuǎn)。但不論遠(yuǎn)近，永磁塊2必需在霍爾3所能感受、能產(chǎn)生電信號(hào)的范圍內(nèi)。能產(chǎn)生電信號(hào)的范圍就是內(nèi)圓形軌跡線5-1與外圓形軌跡線5-2之間的范圍。為保證霍爾3能產(chǎn)生電信號(hào)，結(jié)構(gòu)上要求內(nèi)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。至少有兩個(gè)永磁塊2到內(nèi)圓形軌跡線5-1所在圓中心的距離不相同，當(dāng)然可以每個(gè)永磁塊2到圓中心的距離不相同，即每個(gè)永磁塊2的半徑不相同，以使霍爾3電信號(hào)的姆個(gè)脈沖都可以表不特定的永磁塊2,使姆個(gè)脈沖都可以表不一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)盤位置。永磁塊2間距錯(cuò)位分布方式是以永磁塊2的外邊緣作為測(cè)定間距的基礎(chǔ)，至少有兩條永磁塊間距7的長(zhǎng)短不相同，當(dāng)然可以每條永磁塊間距7的長(zhǎng)短不相同，以使霍爾3電信號(hào)的每個(gè)脈沖都可以表示所在的永磁塊2，使每個(gè)脈沖都可以表示一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置。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)中不是完全ー樣的脈沖信號(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)轉(zhuǎn)動(dòng)盤某個(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，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井能感受永磁塊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)，從而感受飛輪I的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即運(yùn)動(dòng)位置、速度、加速度。相鄰兩個(gè)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)，因?yàn)樽鳛榇笮∈芟拗沟霓D(zhuǎn)動(dòng)盤，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。矩形波信號(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)。相鄰兩個(gè)永磁塊2的磁極性相反的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生矩形波，而相鄰兩個(gè)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時(shí)，作為傳感部件的轉(zhuǎn)動(dòng)盤一般限止在直徑為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，相鄰兩個(gè)永磁塊2的磁極性相反的結(jié)構(gòu)對(duì)助力自行車的控制效果更的，人與車配合更好，乘騎人感覺更舒服。[ニ]助力模型處理器21的說(shuō)明助力模型處理器21是把飛輪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)換和波寬波峰識(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)，和表示飛輪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)和終止可準(zhǔn)確到與人的助力需求完全同歩。解決了現(xiàn)有技術(shù)沒有磁塊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)行延遲于助カ需求的問(wèn)題，解決了現(xiàn)有技術(shù)要カ不給力，要大力只給小力，要小カ又給大力，不要力又給カ等人機(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)換和波寬波峰識(shí)別器22與傳感元件連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波寬波峰識(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)矩形波的寬度和峰值，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)換和波寬波峰識(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，把波形有長(zhǎng)度和峰值區(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，把矩形波長(zhǎng)度和峰值變?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)換和波寬波峰識(shí)別器22是把矩形波長(zhǎng)度和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)的飛輪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、増加助力、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)換和波寬波峰識(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)換和波寬波峰識(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)算出飛輪I的轉(zhuǎn)速，并把飛輪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)，和飛輪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)的某ー個(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)到人控制飛輪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的飛輪I轉(zhuǎn)速這兩個(gè)條件選擇助力模型存儲(chǔ)器25中的某ー種助力模型函數(shù),并將助力起點(diǎn)磁塊和飛輪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。ニ、對(duì)傳感器與電動(dòng)自行車連接組成助力自行車的說(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)自行車各有關(guān)實(shí)物的結(jié)構(gòu)關(guān)系。傳感部件包括霍爾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，把霍爾3固定在接近永磁塊2的車架53位置，使霍爾3能感受到飛輪I上永磁塊2的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。也可以把傳感部件的霍爾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固定在ー個(gè)裝置上。但因?yàn)榛魻?要固定在能感受永磁塊2磁通量的特有位置，則可以把霍爾3與助力模型處理器21、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28這三個(gè)部件分離開，只把助力模型處理器21、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28這三個(gè)部件固定在ー個(gè)裝置上。把全部傳感部件或傳感部件中的助力模型處理器21、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28這三個(gè)部件固定在ー個(gè)裝置上，有利于ー個(gè)有形的裝置承載傳感部件，用承載物把傳感部件固定在電動(dòng)自行車的車架53上?！せ魻?能用ー個(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)換和波寬波峰識(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)算并輸出飛輪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。霍爾3、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，騎助力自行車的人就不會(huì)感到夏天和冬天助カ效果不同的問(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)換和波寬波峰識(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0. 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)械部件包括飛輪1，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)在ー塊電路板59上；電路板59設(shè)在車架52上的位置能使霍爾3感受永磁塊2的磁通量，并且電路板59的位置使霍爾3能根據(jù)永磁塊2的運(yùn)動(dòng)輸出電信號(hào)。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0. 8—4. 2V之間?；魻?設(shè)在內(nèi)圓形軌跡線5-1與外圓形軌跡線5-2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，使其在飛輪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5-1與外圓形軌跡線5-2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。至少有ー個(gè)永磁塊間距7的長(zhǎng)度不等于其它任何一個(gè)永磁塊間距7，且至少有一個(gè)永磁塊2的磁通量不等于其它任何ー個(gè)永磁塊2的磁通量。不等于其它長(zhǎng)度，即特殊長(zhǎng)度的永磁塊間距7可用于表示自行車腳踏板的位置。最好是至少有兩個(gè)永磁塊間距7的長(zhǎng)度不等于其它任何一個(gè)永磁塊間距7，這兩個(gè)特殊長(zhǎng)度的永磁塊間距7分別對(duì)應(yīng)于兩個(gè)腳踏板，用于表示自行車兩個(gè)腳踏板的位置。同樣，不等于其它的磁通量，即特殊磁通量也可用于表示自行車腳踏板的位置。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，用于表示自行車兩個(gè)腳踏板的位置。也就是說(shuō)，一個(gè)腳踏板的位置用ー個(gè)特殊長(zhǎng)度的永磁塊間距7，還用ー個(gè)特殊磁通量的永磁塊2來(lái)表示，其精確度和可靠性大大提高。因?yàn)樽孕熊嚹_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。飛輪I上設(shè)有可視標(biāo)記?？梢晿?biāo)記為顏色標(biāo)記、物體形狀標(biāo)記或轉(zhuǎn)動(dòng)角度標(biāo)記的某ー種或者其結(jié)合。乘騎本發(fā)明的助力自行車用時(shí)，使腳踏自行車的腳踏板與傳感器指揮電動(dòng)機(jī)能配合的方法在有飛輪I和永磁塊2的車輪上作ー個(gè)或多個(gè)定位用的標(biāo)記，標(biāo)記可以是實(shí)物或顔色，標(biāo)記也可以設(shè)在飛輪I上。用標(biāo)記與自行車的車架某一位置關(guān)系、或標(biāo)記與自行車的輪胎上的護(hù)泥板某一位置關(guān)系、或標(biāo)記與水平夾角位置關(guān)系等位置參照物，確定飛輪I上·各個(gè)永磁塊2與自行車的腳踏板的位置關(guān)系，也就是說(shuō)，腳踏板在某個(gè)位置時(shí)，表示腳踏板位置的永磁塊2也在某一位置。實(shí)現(xiàn)特定某一永磁塊2表示腳踏板位置的目的。如果騎人認(rèn)為助力自行車電動(dòng)機(jī)的助力時(shí)間與自己的要求不相配合，如助力時(shí)間啟動(dòng)太快或太慢，可以改變標(biāo)記與車架的位置，即改變表示腳踏板位置的永磁塊2與腳踏板的相對(duì)夾角位置關(guān)系，就可以調(diào)節(jié)助力時(shí)間啟動(dòng)快慢，使人的助力需求時(shí)間與電機(jī)提供助力的時(shí)間相配合。但控制電機(jī)的助力模型不變。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、用永磁塊位置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，使助力輸出與助力需求能高度配合而使騎車人感覺很舒服。(I)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不用弾性件，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. 0提供的速度可推算カ矩的原理，可用多種數(shù)學(xué)模型推算助力自行車的カ矩參數(shù)，用于控制助力自行車的電機(jī)，實(shí)現(xiàn)助力。不用弾性件、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低于用彈性件和機(jī)械受カ的傳感器。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兩枚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，則相鄰兩枚永磁塊無(wú)論間距多少，即使相鄰兩枚永磁塊之間沒有間隙，霍爾也同樣能輸出矩形波信號(hào)。如用于助力自行車，用矩形波的輸出信號(hào)來(lái)控制助力自行車的電機(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)輸出沒有控制功能的無(wú)變化直線形信號(hào)。如用于助力自行車，由干與踏板聯(lián)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)盤直徑大小受限止，就可在規(guī)定大小的轉(zhuǎn)動(dòng)盤上，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)轉(zhuǎn)動(dòng)盤的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)表示精確對(duì)用于助力自行車，固定永磁塊的轉(zhuǎn)動(dòng)盤大小受到嚴(yán)格限止，一般轉(zhuǎn)動(dòng)盤直徑只能在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①0. 6-0. 8厘米，則直徑10-15厘米的轉(zhuǎn)動(dòng)盤的周邊無(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的電機(jī)。但如果是相鄰永磁塊磁極性相同的現(xiàn)有技木，相鄰永磁塊按5厘米間距，則在直徑10-15厘米轉(zhuǎn)動(dòng)盤上，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?，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，轉(zhuǎn)動(dòng)盤轉(zhuǎn)一周，本專利技術(shù)比現(xiàn)有技術(shù)增加了 7-9倍的轉(zhuǎn)動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)位點(diǎn)信號(hào)。對(duì)助力自行車的電機(jī)控制精確度自然提高了 7-9倍，使騎車人對(duì)助力需求精確度也提高了 7-9倍，車與人的·配合程度大大提高，騎車人的舒適感大大增加，不再是現(xiàn)有技術(shù)的助力車那種一快ー慢不舒服的感覺。本發(fā)明請(qǐng)人根據(jù)實(shí)際的體驗(yàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤上大致均勻的設(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)永磁塊使助力車那種一快一慢不舒服的感覺；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤上大致均勻的設(shè)置20個(gè)永磁塊時(shí)，車與人的配合己能滿足人的需要，乘騎助力車的感覺已很舒服。(5)沒有信號(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厘米的轉(zhuǎn)動(dòng)盤周邊最多可設(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，在啟動(dòng)或運(yùn)行時(shí)，腳踏板從離開頂點(diǎn)10-45度角的35度區(qū)域內(nèi)，有4-7個(gè)永磁塊(在離開頂點(diǎn)10度角的位置就有ー個(gè)信號(hào)了)，則霍爾可輸出4-7個(gè)控制信號(hào)反應(yīng)助カ需求，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，使車與人的配合良好，騎車人感到省力又舒適。(6)只用一個(gè)霍爾,一個(gè)控制信號(hào)表不轉(zhuǎn)動(dòng)盤的全部運(yùn)動(dòng)狀態(tài),控制信號(hào)與轉(zhuǎn)動(dòng)盤的運(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)永磁塊是固定在轉(zhuǎn)動(dòng)盤上的，永磁塊與轉(zhuǎn)動(dòng)盤同步轉(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)與轉(zhuǎn)動(dòng)盤的運(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，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，騎車人很容易掌握這種助力性能的系統(tǒng)性改變。( 7 )永磁塊之間有錯(cuò)位并還有磁通量變化，永磁塊更可靠地表示特定位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)因?yàn)橛来艍K在半徑方向錯(cuò)位、或圓弧線間距錯(cuò)位，錯(cuò)位永磁塊使霍爾輸出特有波間距的控制信號(hào)；又因?yàn)楦饔来艍K的磁通量還有變化，各永磁塊還使霍爾輸出特有峰谷差值波形的控制信號(hào)，使控制信號(hào)的各個(gè)矩形波有波間距和峰谷差值兩種波形變化方式，也就是說(shuō)，用波間距和峰谷差值兩種參數(shù)來(lái)表示永磁塊的某ー運(yùn)動(dòng)位置，控制信號(hào)表示永磁塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更精確。如每個(gè)永磁塊都有自己的特定錯(cuò)位位點(diǎn)，還有特別的磁通量，可達(dá)到有多少個(gè)永磁塊，就可獲得多少個(gè)有兩種波形變化方式的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信號(hào)。如用于助力自行車，轉(zhuǎn)動(dòng)盤直徑在10-15厘米以內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)盤轉(zhuǎn)一周，霍爾可獲得35-73個(gè)不同位點(diǎn)是兩種波形變化方式的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制信號(hào)，自然知道35-73個(gè)位點(diǎn)的助力需求。很明顯，轉(zhuǎn)動(dòng)盤轉(zhuǎn)一周，現(xiàn)有技術(shù)最多只能有5-8個(gè)正弦波表示的助力需求，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如本專利最多可用35-73個(gè)兩種波形變化方式的助力需求信號(hào)更能真實(shí)地、多信息量地、可靠性高地反應(yīng)騎車人的助力需求。也就是說(shuō)，助力自行車用本專利技術(shù)，車更能與人需求相配合一致，騎車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速，舒適性好。而現(xiàn)有技術(shù)的助力自行車只能在最多5-8個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置才能可控制車速。
(8)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)?？傊?，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·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)。(9)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)。(10)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)換和波寬波峰識(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)明的助力自行車是人與電動(dòng)自行車最佳配合的省電助力自行車。但現(xiàn)有助力自行車腳踏板的一個(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)自行車的電機(jī)，這種助力自行車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。(11)省電效果和意義用本發(fā)明的助力自行車與市上購(gòu)買的有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進(jìn)行省電比較，用同一個(gè)電動(dòng)自行車換用不同傳感器的方式，相同的騎車人在相同路段乘騎測(cè)實(shí)，結(jié)果是用本發(fā)明的助力自行車乘騎110公里后，電池還余有少量的電；但用該市上購(gòu)買的助力自行車乘騎45公里后，電池已沒有余電。該省電的意義在于充滿電的本發(fā)明的助力自行車能滿足全天乘騎不充電，解決了人在途中而車已不能助力這個(gè)現(xiàn)有助力自行車的大難題。


圖I是飛輪上多磁塊位置和各點(diǎn)磁通量不均勻分布，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是飛輪上高密度磁塊位置和各點(diǎn)磁通量不均勻分布，且永磁塊成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是自行車的后車輪和車架與作傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)盤飛輪和霍爾的結(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；·
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)自行車飛輪和車架上組成本發(fā)明助力自行車的連接關(guān)系示意圖。圖中I是飛輪、2是永磁塊、3是霍爾、5-1是內(nèi)圓形軌跡線、5-2是外圓形軌跡線、6是圓環(huán)形、7是永磁塊間距、21是助力模型處理器、22是模數(shù)轉(zhuǎn)換和波寬波峰識(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、53是車架、55是電池、59是電路板。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I、飛輪上設(shè)多磁塊位置和磁通量變化傳感器的助力自行車 如圖 1、3、4、6，
一、與安裝傳感器有關(guān)的電動(dòng)自行車部件和結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)自行車和傳感器，電動(dòng)自行車的后車輪上有飛輪I，電動(dòng)自行車有車架53，電動(dòng)自行車上電池55連接電機(jī)控制器29，電機(jī)控制器29連接車輪上的電機(jī)30 ；
ニ、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]傳感元件是把飛輪I的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榫匦尾ㄐ盘?hào)輸出的元件；
傳感元件是用飛輪I的一個(gè)面設(shè)置直徑0.6厘米的20個(gè)永磁塊2，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。飛輪I、永磁塊2、霍爾3的結(jié)構(gòu)如下
每個(gè)永磁塊2固定在直徑8. 5厘米內(nèi)圓形軌跡線5-1—9. 5厘米外圓形軌跡線5-2之間的圓環(huán)形6范圍內(nèi)，有多個(gè)永磁塊2成半徑錯(cuò)位分布，有多個(gè)永磁塊2成間距錯(cuò)位分布。半徑錯(cuò)位分布方式是該多個(gè)永磁塊2分布在一個(gè)圓環(huán)形6范圍內(nèi)，在圓環(huán)形6的內(nèi)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(nèi)圓形軌跡線5-1和外圓形軌跡線5-2為同心圓，至少有兩個(gè)永磁塊2到內(nèi)圓形軌跡線5-1所在圓中心的距離不相同；
間距錯(cuò)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(zhǎng)短不相同。有兩個(gè)永磁塊間距7的長(zhǎng)度不等于其它任何一個(gè)永磁塊間距7的長(zhǎng)度，而且這兩個(gè)永磁塊間距7的長(zhǎng)度也不相等。該兩個(gè)永磁塊間距7所在的有兩個(gè)永磁塊2的位置正好在飛輪I 一條直徑的兩端，這兩個(gè)永磁塊2用于在助力自行車上表示兩個(gè)腳踏板的運(yùn)動(dòng)位置。在飛輪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，即飛輪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......。用一個(gè)霍爾3設(shè)在飛輪I有永磁塊2的那一面，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在的圓形軌跡線5-1與外圓形軌跡線5-2之間的圓環(huán)形6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0. 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)生ー個(gè)對(duì)應(yīng)的矩形波信號(hào)輸出。[2]助力模型處理器21是把飛輪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)換和波寬波峰識(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)換和波寬波峰識(shí)別器22與傳感元件連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波寬波峰識(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)矩形波的寬度和峰值，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)換和波寬波峰識(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)換和波寬波峰識(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)換和波寬波峰識(shí)別器22輸入的磁塊運(yùn)動(dòng)數(shù)字信號(hào)計(jì)算出飛輪I的轉(zhuǎn)速，并把飛輪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)，和飛輪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)的某ー個(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)矩形波開始實(shí)施助力，準(zhǔn)確說(shuō)就是在飛輪I處于某種轉(zhuǎn)速條件下，從某個(gè)磁塊在某個(gè)位置開始進(jìn)行助力，或是從某個(gè)磁塊在某個(gè)位置開始，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的飛輪I轉(zhuǎn)速這兩個(gè)條件選擇助力模型存儲(chǔ)器25中的某ー種助力模型函數(shù),并將助力起點(diǎn)磁塊和飛輪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。飛輪I上設(shè)有可視標(biāo)記?？梢晿?biāo)記為顏色標(biāo)記、物體形狀標(biāo)記或轉(zhuǎn)動(dòng)角度標(biāo)記的某ー種或者其結(jié)合。三、傳感器與電動(dòng)自行車的連接成助力自行車傳感器的霍爾3固定在接近永磁·塊2的車架53上能感受永磁塊2磁通量的位置；信號(hào)處理元件的助力模型處理器21、數(shù)模轉(zhuǎn)換器27和運(yùn)算放大器28依次相連后，霍爾3與助力模型處理器21相連，運(yùn)算放大器28與電動(dòng)自行車的電機(jī)控制器29相連。實(shí)現(xiàn)了傳感器用電信號(hào)控制電動(dòng)自行車的目的，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，得到助カ自行車。實(shí)施例2、高密度飛輪上設(shè)多磁塊位置和磁通量變化傳感器的助力自行車
如圖2、3、4、6，直徑10. 0厘米的飛輪I的一個(gè)面設(shè)置直徑0. 6厘米的40個(gè)永磁塊2。永磁塊2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，霍爾3與轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的每個(gè)永磁塊2保持0. 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)生ー個(gè)對(duì)應(yīng)的矩形波信號(hào)輸出。其它結(jié)構(gòu)同于實(shí)施例I。實(shí)施例3、有具體電路的飛輪上設(shè)多磁塊位置和磁通量變化傳感器的助力自行車 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)換和波寬波峰識(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0. 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)械部件包括飛輪1，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)在ー塊電路板59上；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。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)電子兀件設(shè)在一塊電路板59上,有利于這四個(gè)電子兀件集成化、模塊化、小型化，方便把這四個(gè)電子元件整體統(tǒng)ー固定在車架53上。
權(quán)利要求
1.飛輪上設(shè)多磁塊位置和磁通量變化傳感器的助力自行車，包括電動(dòng)自行車和傳感器，電動(dòng)自行車的后車輪上有飛輪(I )，電動(dòng)自行車有車架(53)，電動(dòng)自行車上電池(55)連接電機(jī)控制器(29)，電機(jī)控制器(29)連接車輪上的電機(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 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)、運(yùn)算放大器(28)； [1]傳感元件是把飛輪(I)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榫匦尾ㄐ盘?hào)輸出的元件； 傳感元件包括一塊飛輪(I)和多個(gè)永磁塊(2)，飛輪(I)上固定設(shè)置有多個(gè)永磁塊(2)，多個(gè)永磁塊(2)成圓環(huán)形分布，且多個(gè)永磁塊(2)成錯(cuò)位分布，錯(cuò)位分布是半徑錯(cuò)位分布方式或間距錯(cuò)位分布方式的某一種；或即有半徑錯(cuò)位分布方式，又有間距錯(cuò)位分布的組合方式； 半徑錯(cuò)位分布方式是該多個(gè)永磁塊(2)分布在一個(gè)圓環(huán)形(6)范圍內(nèi)，在圓環(huán)形(6)的內(nèi)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(nèi)圓形軌跡線(5-1)和外圓形軌跡線(5-2 )為同心圓，至少有兩個(gè)永磁塊(2 )到內(nèi)圓形軌跡線(5-1)所在圓中心的距離不相同； 間距錯(cuò)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(zhǎng)短不相同； 在飛輪(I)的某一面，相鄰永磁塊(2)的磁極性相反，即飛輪(I)的某一面上全部永磁塊(2)的磁極性分布方式是N極、S極、N極、S極、N極、S極......；至少有兩枚永磁塊(2)的磁通量不相同； 還包括一個(gè)霍爾(3)，霍爾(3)位于飛輪(I)的某一面或兩面都有霍爾(3)，霍爾(3)設(shè)在接近永磁塊(2)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)是把飛輪(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)換和波寬波峰識(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)換和波寬波峰識(shí)別器(22)與傳感元件連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波寬波峰識(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)矩形波的寬度和峰值，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)換和波寬波峰識(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)換和波寬波峰識(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)換和波寬波峰識(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)算出飛輪(I)的轉(zhuǎn)速，并把飛輪(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)，和飛輪(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)的飛輪(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)磁塊和飛輪(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)自行車的連接關(guān)系是霍爾(3)固定在接近永磁塊(2)的車架(53)上能感受永磁塊(2)磁通量的位置，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所述的飛輪上設(shè)多磁塊位置和磁通量變化傳感器的助力自行車，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所述的飛輪上設(shè)多磁塊位置和磁通量變化傳感器的助力自行車，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)械部件包括飛輪(1)，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；電路板(59)設(shè)在車架(52)上的位置能使霍爾(3)感受永磁塊(2)的磁通量，并且電路板(59)的位置使霍爾(3)能根據(jù)永磁塊(2)的運(yùn)動(dòng)輸出電信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的飛輪上設(shè)多磁塊位置和磁通量變化傳感器的助力自行車，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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何一項(xiàng)所述的飛輪上設(shè)多磁塊位置和磁通量變化傳感器的助力自行車，其特征在于霍爾(3)設(shè)在內(nèi)圓形軌跡線(5-1)與外圓形軌跡線(5-2)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何一項(xiàng)所述的飛輪上設(shè)多磁塊位置和磁通量變化傳感器的助力自行車，其特征在于至少有一個(gè)永磁塊間距(7)的長(zhǎng)度不等于其它任何一個(gè)永磁塊間距(7)，且至少有一個(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。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的飛輪上設(shè)多磁塊位置和磁通量變化傳感器的助力自行車，其特征在于飛輪(I)上設(shè)有可視標(biāo)記。
全文摘要
本發(fā)明的飛輪上設(shè)多磁塊位置和磁通量變化傳感器的助力自行車于多點(diǎn)位磁感應(yīng)提供助力信號(hào)的電動(dòng)助力自行車。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，作為傳感元件的飛輪上固定設(shè)置有多個(gè)相鄰磁極性相反的永磁塊，各永磁塊之間的間距和磁通量有不同，傳感元件的霍爾設(shè)在接近永磁塊的車架上，運(yùn)算放大器電機(jī)控制器連接。優(yōu)點(diǎn)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)定的助力模型，助力起始、終點(diǎn)、力量合理，使人機(jī)能配合又省電。
文檔編號(hào)B62M6/50GK102785748SQ201210263509
公開日2012年11月21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, 歐陽(yáng)焱雄, 高松, 黃強(qiáng)