[发明专利]电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统

权利要求书

1.一种电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其特征在于，包括：应变片(1)、 霍尔传感器(2)、安装在电动助力自行车车把处的助力比调节按钮(5)、安装在电动助力自 行车上的无刷电机上的PCB电路板(13)，所述应变片(1)粘贴在电动助力自行车后轴即无 刷电机的轴上，所述霍尔传感器(2)粘贴在所述无刷电机的电机外壳(11)的周向上，所述 PCB电路板(13)粘贴在无刷电机的电机外壳(11)的径向上，所述PCB电路板(13)上包 括信号控制器(3)和无刷电机控制器(4)以及第一插座(15)和第二插座(14)，所述信号 控制器(3)包括集成在PCB电路板上的信号放大电路(6)、脉冲整形电路(7)、电压源(9)、 积分电路(8)和单片机(10)，所述信号放大电路(6)、脉冲整形电路(7)、电压源(9)、 积分电路(8)通过相应的管脚与单片机(10)相连；

所述电压源(9)为所述信号放大电路(6)、脉冲整形电路(7)、积分电路(8)和单片 机(10)进行供电；

所述应变片(1)通过导线连接第一插座(15)，所述第一插座(15)与所述信号控制器 (3)中的信号放大电路(6)相连，将应变片(1)提供的形变信号进行放大并送入单片机(10) 中进行处理；

所述霍尔传感器(2)通过导线连接第二插座(14)，所述第二插座(14)与所述信号控 制器(3)中的脉冲整形电路相连，将霍尔传感器(2)提供的霍尔信号进行整形并送入单片 机(10)中进行处理；所述第二插座(14)还通过导线与助力比调节按钮(5)相连，用于通 过对助力比调节按钮(5)的使用来改变系统提供的助力大小；

所述单片机(10)通过将霍尔传感器(2)提供的霍尔信号经过计算得到当前速度V，通 过将当前速度V与预先设定的速度值进行比较，大于预先设定的速度值时，不予提供助力； 不大于预先设定的速度值时，将应变片(1)提供的形变信号转换为当前电压值U，通过将当 前的电压值与预先设定的最大电压值进行比较，大于预先设定的最大电压值时，不予提供助 力，不大于预先设定的最大电压值时，根据公式PWM＝a×U+b×V计算得到相应的脉冲调宽PWM 作为控制信号，并通过积分电路(8)进行积分，得到平稳的控制信号以对无刷电机控制器(4) 进行控制，其中，a和b为预先设定的参数，其中，a和b分别为0到1间的任意值，并且a 与b的和为1。

2.根据权利要求1所述的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其特征在 于，所述应变片(1)安装在后轴靠近链条一端的三分之一处。

3.根据权利要求2所述的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其特征在 于，所述霍尔传感器(2)为三个，分别安装在电机外壳(11)的周向上，其角度为120度。

4.根据权利要求3所述的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其特征在 于，所述PCB电路板(13)安装在无刷电机轴套(12)下部，呈圆形，套在无刷电机的轴上。

5.根据权利要求4所述的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其特征在 于，所述预先设定的速度值为20km/h。

6.根据权利要求5所述的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其特征在 于，所述预先设定的最大电压值为5V。

7.根据权利要求6所述的电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制系统，其特征在 于，所述第一插座(15)有三针，所述第二插座(14)有四针。

8.一种电动助力自行车后轴精确助力信号采集控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)系统进行初始化；

2)单片机判断内部定时器是否启动，如果结果为是则转4)；

3)单片机启动定时器；

4)单片机等待中断；

5)霍尔传感器感应霍尔信号；

6)霍尔传感器感应到的霍尔信号通过脉冲整形电路，进行整形；

7)单片机读取整形后的信号；

8)单片机判断是否有整形后的霍尔脉冲，如果结果为否则转1)；

9)单片机进入中断程序；

10)单片机判断内部定时器的时间是否到，如果结果为否则转1)；

11)单片机计算当前的速度V；

12)单片机对计算出来的当前速度V是否大于预先设定的速度值，如果结果为是，则转 步骤11)；

13)应变片感应电动助力自行车后轴的形变；

14)信号放大电路对应变片采集到的形变信号进行放大；

15)放大后的形变信号进入单片机进行A/D转换；

16)单片机读取A/D转换后的采样值；

17)单片机令A/D转换后的采样值与前一次读取的采样值进行加权平滑处理；

18)单片机判断采样的次数是否大于预先设定的次数K，如果结果为否则转16)；

19)单片机引入滑动平均；

20)单片机输出处理后的电压值U；

21)单片机读取输出处理后的当前电压值U

22)单片机判断当前的电压值U是否大于预先设定的最大电压值，如果结果为是则转11)；

23)单片机计算脉冲调宽PWM，通过公式PWM＝a×U+b×V来计算，其中，a和b为预先设 定的参数，其中，a和b分别为0到1间的任意值，并且a与b的和为1；

24)计算出的PWM的控制信号通过积分电路进行积分；

25)控制信号对无刷电机控制器进行控制，以提供相应的助力。