[发明专利]一种电桥检测金属膨胀力矩传感器

说明书

本发明公开了一种电桥检测金属膨胀力矩传感器，包括安装支架(1)，其特征在于：安装支架(1)内设有塑料支架(2)，塑料支架(2)上设有轴套(3)，轴套(3)内设有主轴(4)，主轴(4)与轴套(3)为花键联接，轴套(3)内设有外花键(5)，主轴(4)上设有内花键(6)，主轴(4)转动通过内花键(6)与外花键(5)相配合带动轴套(3)转动，塑料支架(2)内设有线圈(8)，线圈(8)内设有线圈一(9)与线圈二(10)，塑料支架(2)内设有PCB板(11)，PCB板(11)上设有滤波放大器(12)、霍尔元件(13)、单片机(14)，本发明与现有技术相比的优点在于：电桥检测金属膨胀力矩传感器成本低的同时精度高。

技术领域

本发明涉及力矩传感器技术领域，具体是指一种电桥检测金属膨胀力矩传感器。

背景技术

力矩传感器是电动助力车领域最前沿的技术，它是自行车电动助力系统理解骑行者意图的核心，高端的电助力自行车均使用目前最具科技含量的双边力矩传感器，这种传感器技术长期被德国BOSCH及日本YAMAHA等几家跨国公司垄断，搭载这种传感器的车辆售价一般在2000欧元以上，这也是电助力自行车在中国无法打开市场的一大原因，随着技术发展，尤其是日本及欧美对于自行车这种形态的个人交通工具的推崇，力矩传感器最终被应用到了自行车上。

以自行车为例，力矩传感器主要被安装在曲柄和牙盘之间，也就是五通的外侧，有些则直接安装在中轴上，世界上没有绝对的刚体，因此中轴在受力时就会产生极为细微的扭力形变，通过测量中轴表面的细微形变信号即可得出当前踩踏的力矩的大小，但是力矩传感器还存在一些不足，一方面力矩传感器具有高昂的造价，另一方面力矩传感器在轴受到横向压力时会产生错误信号，造成力矩传感器的精确度受到影响，因此，对于力矩传感器的不足与缺陷进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服以上技术缺陷，提供一种造价较低、精度高的力矩传感器。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种电桥检测金属膨胀力矩传感器，包括安装支架，安装支架内设有塑料支架，塑料支架上设有轴套，轴套与塑料支架为转动连接并且连接处设有轴承，轴套内设有主轴，主轴与塑料支架为转动连接并且连接处设有轴承，主轴与轴套为花键联接，轴套内设有外花键，主轴上设有内花键，主轴转动通过内花键与外花键相配合带动轴套转动，轴套上与外花键对应区域设为咬合区，塑料支架内设有线圈，线圈内设有线圈一与线圈二，线圈位置与咬合区对应，线圈通电时线圈与咬合区耦合，塑料支架内设有PCB板，PCB板上设有滤波放大器、霍尔元件、单片机，主轴上与霍尔元件对应位置处设有多极磁环，安装支架上设有电源，电源供电至PCB板，主轴带动多极磁环转动时霍尔元件向单片机输送电压信号，单片机数据处理后输出方向信号，在轴套上咬合区未发生形变时，线圈一与线圈二电压平衡，在轴套上咬合区发生形变时，线圈一与线圈二产生电压差信号，电压差信号通过滤波放大器输送至单片机，单片机接收电压差信号并与校准数据对比，输出力矩信号。

本发明与现有技术相比的优点在于：电桥检测金属膨胀力矩传感器包括了塑料支架、线圈、轴套、主轴、PCB板等，通过线圈检测力矩，由于线圈将主轴与轴套咬合区360度完全圈在其内，所以安装力矩时不存在角度，且对两端轴承的同心度，及装配间隙，没有很高要求，可有效提高生产效率，轴套与主轴、塑料支架的简单组合大大的节省了力矩空间及加工难度，整体体积小，重量轻，有效降低成本，PCB板上霍尔元件、滤波放大器、单片机的相互配合，提升整体的稳定性和可靠性，轴套位置可以任意调整，为确保两边脚蹬力一致，可以将离轴套远的一端主轴加粗，来减少主轴因距离过长造成的扭力损耗。

作为改进，所述的内花键与外花键均为斜齿结构，斜齿形成涡旋结构，逆涡旋方向施加扭力金属膨胀变大，顺涡旋方向施加扭力金属膨胀变小，此种结构使其具备分辨正负扭力的功能。