力矩传感器

自行车力矩传感器

自行车力矩传感器的诞生

自行车是传统产业，具有100多年的历史。从原始的以脚踏力驱动的普通车发展到公路车、山地车、技术车、竞赛车、折叠车等几十种不同用途的车种，直到现在主流的电动自行车，还有再发展中的智能助力自行车。从助力方式上基本经历了，从脚踏力到电动助力再到混合动力的过程。

随着人类文明的进步和自行车的发展，一些骑行爱好者，不仅仅关注自行车带来的骑行体验和健身体验，他们会更关注自行车所带来的人车互动体验，如何能让自行车感知人的踏力，感知人体的疲劳程度，实时反馈自行车本身的部件安全稳定状态，让自行车和人更紧密的结合起来，达到人车合一的境界，成为自行车发展史上的另一个高度追求。

现阶段随着传感器技术的发展，近几年出现了，利用传感器技术采集人骑行时的踏力变化，通过电磁感应采集信号反馈给控制系统，再由控制系统条件电池放电从而控制电机，达到智能助力的结果。给骑行爱好者提供更佳的驱动效率和骑行体验，在人车交互历史上卖出了重要的一步。如何采集人骑行的踏力变化，自行车研究者给出了多种方案，但其方案系统中关键部件力矩传感器一直是技术的核心焦点。由此，自行车力矩传感器诞生了。

目前自行车力矩传感器的种类：

1中轴力矩传感器又分为中轴双边力矩传感器和中轴单边力矩传感器。当然，双边要比单边更有技术优势。而且中轴双边力矩传感器是未来的发展趋势。实物如下图：

下面主要阐述中轴双边力矩传感器的特点：

（1）通过非接触技术精确测量左右脚踏力矩

（2）通过非接触技术测量速度，每转6个脉冲信号

（3）通过非接触技术测量脉冲信号的宽度来判断脚踏转向

（4）防水/防锈设计

（5）并大幅减少磨损和信号误差，使得信号更加稳定可靠

目前国外成熟生产厂家有Tranz、Thun、Fag、台湾有中华机车。国内厂家有SEMPU森浦驱动、苏州竭诚。根据了解国内具有专利优势和成熟市场产品测试经验的是SEMPU森浦。

2齿轮力矩传感器一般是安装在自行车牙盘上，目前已有部门骑行爱好者自己经常了组装测试。实物如下图：

齿轮力矩传感器启动时，根据人脚踩启动力的大小即时启动而且根据人力的大小，加力大小呈线性比例输出。磁盘旋转一周采集90余次信号，数据量大，人脚踩加力与输出之间的响应及时，停止踩踏及时断电，总时间均在250mS完成。采取防水设计，结构简洁，零件数少。缺点：信号随着骑行环境因素误差偏大，信号采集不够精准。而且产品需要定制更换。

3 JDMM右链传感器安装在自行车右链护盘位置。实物如下图：

其通过收集链条的失真变化采集踏板力的传递。从而将采集数据回传给控制器，再通过控制器调节电机而达到踏力与助力的相互协调，给骑行者带来良好的体验。这款力矩传感器目前在国外被部分骑行爱好者所接受。

4勾爪式力矩传感器其是连接拨链器与后轴飞轮，代替了普通山地车的连接配件。实物如下图：

勾爪式力矩传感器与右链式传感器的设计原理基本类似，均是通过监测链条数据变化测量脚踏力变化，从而把信号传给控制系统，进行处理。其产品因为安装改装的便利性赢得了较好的市场反馈。深受南美地区骑行爱好者的喜爱。

5 转速传感器其也是安装在中轴五通外,用来测量脚蹬踏频率。

实物如下图：

转速传感器通过采集转盘的运动速度及周转，根据记录的时间计算出骑行时的踏频，根据踏频变化将信号反馈给控制系统，由控制系统调节电池放电，间接控制电机助力，从而达到协调踏力与阻力的目的。转速传感器目前市场应用广泛，由于其低廉的价格成本，广受骑行爱好者的使用。不过转速传感器在精度和灵敏度上存在先天缺陷。

6 其他传感器有电机内置式力矩传感器，其是内置与电机内部的，由于受到温度因素影响造成传感器工作测量数据稳定性难以保证。

后轮力矩传感器，其是安装在后轮位置的。其同时能检测后轮电机数据，不仅能反馈力矩信号给助力系统，还能将后轮电机数据反馈给助力系统，进一步优化了踏力与助力协同比例。给骑行爱好者别样的体验，其不足是安装调试复杂不便，测量精度有进一步提高，产品不够成熟等。（）