[發明專利]一種霍爾壓電傳感器及電動自行車

有效

• 申請號: 202010730766.0
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN112067169B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 陳春富;黃佰凡;劉暢
• 申請（專利權）人: 江蘇立央科技有限公司
• 主分類號: G01L1/12
• 分類號: G01L1/12;B62M6/50
• 代理公司: 北京國謙專利代理事務所(普通合伙) 11752
• 代理人: 肖應國

本發明提供一種霍爾壓電傳感器，包括施力體，所述施力體用于接收外力，所述施力體設有觸動凸塊；承力體，所述承力體用于支撐所述施力體；復位彈性體，所述復位彈性體位于所述施力體與所述承力體之間；杠桿，所述杠桿的第一臂與所述觸動凸塊鄰接，所述杠桿的支點靠近所述第一臂；杠桿復位彈簧，所述杠桿復位彈簧設置于所述承力體與所述杠桿之間；磁鋼，所述磁鋼固定在所述杠桿的第二臂，霍爾傳感器，所述霍爾傳感器固定在所述磁鋼的運動通路上。本發明采用線性霍爾為壓電轉換器件，無需信號放大處理，解決了稱重傳感器復雜的放大電路及環境修正電路的應用，可以簡化后續應用電路及復雜的環境修正電路設計。

技術領域

本發明涉及傳感器領域，尤其涉及一種電動自行車用霍爾壓電傳感器。

背景技術

電動自行車分為全電動自行車和電助力自行車以及混合這兩種方式的電動自行車。全電動自行車就是帶有轉把的電動自行車，擰轉把就象摩托車加油門一樣，電動車啟動前行；電助力自行車在腳踏部分加了傳感器，傳感器會把你的踩踏情況反饋給控制器，然后控制器控制電機工作，達到助力前行的模式。

電助力自行車關鍵的部件是助力傳感器，助力傳感器是裝在電動自行車腳踏部分的，功能是向控制器傳遞目前騎車人的踏頻和踩踏力等信息。目前助力車傳感器大體分為兩類，一類是速度傳感器，傳遞的是踏頻信息，另一類就是力矩傳感器，可以理解為傳遞的是踩踏力。助力傳感器信號傳到控制器后，控制器會根據信號的大小來控制電機進行工作。速度傳感器比較簡單，有感應觸點和磁鋼圈組成，磁鋼圈裝在五通管中軸上隨曲柄轉動，使磁鋼圈上的小磁鋼與感應觸點產生感應，從而將踩踏速度等信息傳遞給控制器。力矩傳感器也是裝在五通管中軸位置，它傳遞的不是踩踏的頻率，而是踩踏的力量，與速度傳感器相比，助力更精確，也就是踩的最用力的時候，電機的輸出功率最大。力矩傳感器與速度傳感器相比更復雜和精密，適合于山地車等適合爬坡的情況，在上坡的時候，踩踏力更大，電機提供的功率更大。

目前，壓電傳感器領域的傳感器結構大致有電橋式稱重壓電傳感器、壓電膜片式傳感器及壓電陶瓷式傳感器，其主要用途是動態檢測物體表面的壓力變化并通過相應的A/D轉換放大電路來拾取相應的電壓信號輸出，供特定場合的信號采集、控制。

但是，電橋式壓電稱重傳感器因稱重精度要求，轉換電路并抗環境因素修正電路復雜，從而制造成本較高，使用場合僅限電子衡器類產品應用，其他一般應用場合很難適合使用；而壓電膜片式傳感器和壓電陶瓷式傳感器，因其根據特定的正負電荷的壓電流動性能形成的正負極表面的電荷量與動態變化的外部壓力的比例關系特性設計，因此，它僅適用于動態壓力的檢測，一旦外力施加于膜片或陶瓷表面不予釋放，這時傳感器內部因沒有電荷流動，而建立一個新的平衡點，輸出信號歸零。因此，它的應用場合也受到特定限制。另外，由于目前的壓電傳感器都采用直接接觸式壓力感應檢測方式，受表面材料性能制約，一般極限受壓疲勞壽命≤10ⁿ，n＝7，因此在特定的高頻率受壓檢測的工況下，百萬級次的疲勞壽命顯出其特定應用時的短板。

整體來看，在特定的電動助力自行車腳踏力矩傳感器應用中，目前的力/電感應轉換技術存在要么成本居高，要么應變體疲勞壽命不夠，還有重復性、穩定性達不到設計要求等缺陷。

因此，提供一種新的壓電傳感器實為必要。

發明內容

本發明的目的是提供一種低成本、高穩定性的壓電傳感器。

本發明的另一目的是提供一種具有穩定傳感功能的電動自行車。