一种力矩检测系统及电机控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供的力矩检测系统及电机控制系统，通过电压/频率转换发射板将力矩传感器输出的力矩检测信号进行处理和电压/频率转换，生成频率信号并通过电压/频率转换内线圈发送至电压/频率转换外线圈；再由电压/频率转换接收板通过电压/频率转换外线圈接收频率信号，并将频率信号进行频率/电压转换和处理，生成控制信号并通过控制器驱动电机运转。本实用新型提供的力矩检测系统，通过上述电压/频率转换，实时稳定地传输力矩传感器所检测到的力矩的值，继而控制电机的驱动功率，通过非接触传输技术解决了现有无线传输技术中检测稳定性低及检测信号传输不稳定的问题，提高了助力电动车的骑行效果和用户的骑行体验。
【专利说明】
一种力矩检测系统及电机控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及力矩检测技术领域，特别涉及一种力矩检测系统及电机控制系统。
【背景技术】
[0002]现有技术中的助力自行车，一般通过霍尔传感器检测人脚踩踏踏板时产生的动态力矩，将动态力矩信号转变为数字信号，再转为模拟信号输出给控制器，进而实现对于助力自行车电机的驱动功率的控制。
[0003]但是上述踩踏力矩检测的方法由于采用无线传输技术，普遍存在检测稳定性低的问题，并且其检测信号传输不稳定，降低了助力电动车的骑行效果和用户的骑行体验。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供一种力矩检测系统及电机控制系统，以解决现有技术中检测稳定性低及检测信号传输不稳定的问题。
[0005]为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下:
[0006]—种力矩检测系统，与控制器的一端相连，所述控制器的另一端与电机相连;所述力矩检测系统包括:
[0007]力矩传感器；
[0008]电压/频率转换外线圈；
[0009]电压/频率转换内线圈；
[0010]将所述力矩传感器输出的力矩检测信号进行处理和电压/频率转换，生成频率信号并通过所述电压/频率转换内线圈发送至所述电压/频率转换外线圈的电压/频率转换发射板;所述电压/频率转换发射板连接于所述力矩传感器与所述电压/频率转换内线圈之间；
[0011 ]通过所述电压/频率转换外线圈接收所述频率信号，并将所述频率信号进行频率/电压转换和处理，生成控制信号并通过所述控制器驱动所述电机运转的电压/频率转换接收板;所述电压/频率转换接收板连接于所述电压/频率转换外线圈与所述控制器之间。
[0012]优选的，所述电压/频率转换发射板包括:
[0013]将所述力矩传感器输出的力矩检测信号进行处理并转换成第一电压信号的第一信号处理单元;所述第一信号处理单元的输入端与所述力矩传感器相连；
[0014]对所述第一电压信号进行电压/频率转换，生成所述频率信号并输出至所述电压/频率转换内线圈的电压/频率转换单元;所述电压/频率转换单元的输入端与所述第一信号处理单元的输出端相连，所述电压/频率转换单元的输出端与所述电压/频率转换内线圈相连。
[0015]优选的，所述电压/频率转换接收板包括:
[0016]通过所述电压/频率转换外线圈接收所述频率信号，并将所述频率信号进行频率/电压转换，生成第二电压信号的第二信号处理单元;所述频率/电压转换单元的输入端与所述电压/频率转换外线圈相连；
[0017]对所述第二电压信号进行处理并转换成力矩控制信号，将所述力矩控制信号输出至所述控制器的频率/电压转换单元;所述第二信号处理单元的一端与所述频率/电压转换单元的输出端相连，所述第二信号处理单元的另一端与所述控制器相连。
[0018]优选的，还包括:电源内线圈和电源外线圈；
[0019]所述电压/频率转换发射板还包括:通过所述电源外线圈和所述电源内线圈接收交流电，并将所述交流电转换为直流电输出至所述第一信号处理单元及所述力矩传感器的整流稳压单元;所述整流稳压单元分别与所述电源内线圈、所述第一信号处理单元及所述力矩传感器相连；
[0020]所述电压/频率转换接收板还包括:输出所述交流电分别至所述第二信号处理单元及所述电源外线圈的电源模块;所述电源模块分别与所述第二信号处理单元及所述电源外线圈相连。
[0021 ]优选的，还包括:第一壳体和第二壳体;其中:
[0022]所述第一壳体内设置有所述力矩传感器、所述电压/频率转换发射板、所述电源内线圈、所述电源外线圈、所述电压/频率转换外线圈及所述电压/频率转换内线圈；
[0023]所述第二壳体内设置有所述电压/频率转换接收板、所述控制器及所述电机。
[0024]—种电机控制系统，其特征在于，包括:速度方向检测单元、控制器及上述任一所述的力矩检测系统;其中，所述速度方向检测单元与所述电压/频率转换接收板相连。
[0025]优选的，所述电压/频率转换接收板还包括:第二无线收发单元;所述第二无线收发单元与所述控制器相连；
[0026]所述电机控制系统还包括:第一无线收发单元及通过所述第二无线收发单元与所述第一无线收发单元实现与所述控制器之间的通讯的电池监测与保护单元;所述第一无线收发单元与所述电池监测与保护单元相连。
[0027]优选的，还包括:与所述控制器相连的人机交互单元。
[0028]优选的，还包括:与所述控制器相连的联网单元;所述联网单元包括:蓝牙模块、3G/4G模块和/或GPS模块。
[0029]优选的，所述控制器包括:主控制单元和电机控制单元;其中:
[0030]所述电机控制单元连接于所述电机与所述主控制单元之间；
[0031 ]所述主控制单元与所述电压/频率转换接收板相连。
[0032]本实用新型提供的力矩检测系统，通过电压/频率转换发射板将力矩传感器输出的力矩检测信号进行处理和电压/频率转换，生成频率信号并通过电压/频率转换内线圈发送至电压/频率转换外线圈；再由电压/频率转换接收板通过所述电压/频率转换外线圈接收所述频率信号，并将所述频率信号进行频率/电压转换和处理，生成控制信号并通过所述控制器驱动所述电机运转。本实用新型提供的力矩检测系统，通过上述电压/频率转换，实时稳定地传输所述力矩传感器所检测到的力矩的值，继而控制所述电机的驱动功率，解决了现有技术中检测稳定性低及检测信号传输不稳定的问题，提高了助力电动车的骑行效果和用户的骑行体验。
【附图说明】
[0033]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1是本实用新型实施例提供的力矩检测系统的结构示意图；
[0035]图2是本实用新型另一实施例提供的力矩检测系统的另一结构示意图；
[0036]图3是本实用新型另一实施例提供的力矩检测系统的另一结构示意图；
[0037]图4是本实用新型另一实施例提供的电机控制系统的结构示意图；
[0038]图5是本实用新型另一实施例提供的电机控制系统的另一结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做详细的说明。
[0040]本实用新型提供一种力矩检测系统，以解决现有技术中检测稳定性低及检测信号传输不稳定的问题。
[0041]具体的，所述力矩检测系统，如图1所示，与控制器200的一端相连，控制器200的另一端与电机300相连;力矩检测系统100包括:力矩传感器101、电压/频率转换发射板102、电压/频率转换接收板103、电压/频率转换外线圈104及电压/频率转换内线圈105;其中:
[0042]电压/频率转换发射板102连接于力矩传感器101与电压/频率转换内线圈105之间；
[0043]电压/频率转换接收板103连接于电压/频率转换外线圈104与控制器200之间。
[0044]具体的工作原理为:
[0045]电压/频率转换发射板102用于将力矩传感器101输出的力矩检测信号进行处理和电压/频率转换，生成频率信号并通过电压/频率转换内线圈105发送至电压/频率转换外线圈104;
[0046]电压/频率转换接收板103用于通过电压/频率转换外线圈104接收所述频率信号，并将所述频率信号进行频率/电压转换和处理，生成控制信号并通过控制器200驱动电机300运转。
[0047]本实用新型提供的力矩检测系统100，通过上述电压/频率转换，实时稳定地传输力矩传感器101所检测到的力矩的值，继而控制电机300的驱动功率，解决了现有技术中检测稳定性低及检测信号传输不稳定的问题，应用于助力自行车即可提高助力电动车的骑行效果和用户的骑行体验。
[0048]本实用新型另一实施例还提供了另外一种力矩检测系统，如图1所示，与控制器200的一端相连，控制器200的另一端与电机300相连；力矩检测系统100包括:力矩传感器101、电压/频率转换发射板102、电压/频率转换接收板103、电压/频率转换外线圈104及电压/频率转换内线圈105;其中:
[0049]电压/频率转换发射板102连接于力矩传感器101与电压/频率转换内线圈105之间；
[0050]电压/频率转换接收板103连接于电压/频率转换外线圈104与控制器200之间。
[0051]优选的，如图2所示，电压/频率转换发射板102包括:第一信号处理单元201和电压/频率转换单元202;其中:
[0052]第一信号处理单元201的输入端与力矩传感器101相连；
[0053]电压/频率转换单元202的输入端与第一信号处理单元201的输出端相连，电压/频率转换单元202的输出端与电压/频率转换内线圈105相连。
[0054]优选的，如图2所示，电压/频率转换接收板103包括:第二信号处理单元301和频率/电压转换单元302;其中:
[0055]频率/电压转换单元302的输入端与电压/频率转换外线圈104相连；
[0056]第二信号处理单元301的一端与频率/电压转换单元302的输出端相连，第二信号处理单元301的另一端与控制器200相连。
[0057]具体的工作原理为:
[0058]第一信号处理单元201用于将力矩传感器101输出的力矩检测信号进行处理并转换成第一电压信号；
[0059]电压/频率转换单元202用于对所述第一电压信号进行电压/频率转换，生成所述频率信号并输出至电压/频率转换内线圈105。
[0060]频率/电压转换单元302用于通过电压/频率转换外线圈104接收所述频率信号，并将所述频率信号进行频率/电压转换，生成第二电压信号；
[0061]第二信号处理单元301用于对所述第二电压信号进行处理并转换成力矩控制信号，将所述力矩控制信号输出至控制器200。
[0062]图2中展示了电压/频率转换发射板102和电压/频率转换接收板103的具体内部构成，但并不一定限定于此，比如还可以如图3所示:
[0063]力矩检测系统100还包括:电源内线圈106和电源外线圈107;电压/频率转换发射板102还包括:整流稳压单元203 ；电压/频率转换接收板103还包括:电源模块303;其中:
[0064]电源模块303分别与第二信号处理单元301及电源外线圈107相连；
[0065]整流稳压单元203分别与电源内线圈106、第一信号处理单元201及力矩传感器101相连。
[0066]具体的，电源模块303用于输出交流电分别至第二信号处理单元301及电源外线圈107；
[0067]整流稳压单元203用于通过电源外线圈107和电源内线圈106接收所述交流电，并将所述交流电转换为直流电输出至第一信号处理单元201及力矩传感器101。
[0068]当然，在具体的实际应用中，电压/频率转换发射板102和电压/频率转换接收板103的电源供应并不一定限定于图3所示，此处仅为一种示例，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
[0069]优选的，力矩检测系统100还包括:第一壳体和第二壳体;其中:
[0070]所述第一壳体内设置有力矩传感器101、电压/频率转换发射板102、所述电源内线圈、所述电源外线圈、电压/频率转换外线圈104及电压/频率转换内线圈105;
[0071 ]所述第二壳体内设置有电压/频率转换接收板103、控制器200及电机300。
[0072]将上述各个元器件均设置于相应的壳体内，可以实现对于各个元器件的保护，使其免于环境的影响，更利于力矩检测系统100的应用。
[0073]本实用新型另一实施例还提供了一种电机控制系统，如图4所示，与电机300相连，包括:速度方向检测单元400、控制器200及上述实施例任一所述的力矩检测系统100;其中，速度方向检测单元400与电压/频率转换接收板103相连。
[0074]力矩检测系统100，如图1所示，包括:力矩传感器101、电压/频率转换发射板102、电压/频率转换接收板103、电压/频率转换外线圈104及电压/频率转换内线圈105;其中:
[0075]电压/频率转换发射板102连接于力矩传感器101与电压/频率转换内线圈105之间；
[0076]电压/频率转换接收板103连接于电压/频率转换外线圈104与控制器200之间。
[0077]本实用新型提供的所述电机控制系统，通过电压/频率转换发射板102将力矩传感器101输出的力矩检测信号进行处理和电压/频率转换，生成频率信号并通过电压/频率转换内线圈105发送至电压/频率转换外线圈104;再由电压/频率转换接收板103通过电压/频率转换外线圈104接收所述频率信号，并将所述频率信号进行频率/电压转换和处理，生成控制信号并通过控制器200驱动电机300运转；实时稳定地传输力矩传感器101所检测到的力矩的值，继而控制电机300的驱动功率，解决了现有技术中检测稳定性低及检测信号传输不稳定的问题，应用于助力自行车即可提高助力电动车的骑行效果和用户的骑行体验。
[0078]优选的，如图2所示，电压/频率转换发射板102包括:第一信号处理单元201和电压/频率转换单元202;其中:
[0079]第一信号处理单元201的输入端与力矩传感器101相连；
[0080]电压/频率转换单元202的输入端与第一信号处理单元201的输出端相连，电压/频率转换单元202的输出端与电压/频率转换内线圈105相连。
[0081]优选的，如图2所示，电压/频率转换接收板103包括:第二信号处理单元301和频率/电压转换单元302;其中:
[0082]频率/电压转换单元302的输入端与电压/频率转换外线圈104相连；
[0083]第二信号处理单元301的一端与频率/电压转换单元302的输出端相连，第二信号处理单元301的另一端与控制器200相连。
[0084]优选的，如图3所示，力矩检测系统100还包括:电源内线圈106和电源外线圈107;电压/频率转换发射板102还包括:整流稳压单元203;电压/频率转换接收板103还包括:电源模块303;其中:
[0085]电源模块303分别与第二信号处理单元301及电源外线圈107相连；
[0086]整流稳压单元203分别与电源内线圈106、第一信号处理单元201及力矩传感器101相连。
[0087]优选的，力矩检测系统100还包括:第一壳体和第二壳体;其中:
[0088]所述第一壳体内设置有力矩传感器101、电压/频率转换发射板102、所述电源内线圈、所述电源外线圈、电压/频率转换外线圈104及电压/频率转换内线圈105;
[0089]所述第二壳体内设置有电压/频率转换接收板103、控制器200及电机300。
[0090]本实用新型另一实施例还提供了一种电机控制系统，与电机300相连，如图5所示，包括:电池监测与保护单元500、第一无线收发单元600、速度方向检测单元400、控制器200及上述实施例任一所述的力矩检测系统100;其中，速度方向检测单元400与电压/频率转换接收板103相连。
[0091]电压/频率转换接收板103还包括:第二无线收发单元304;其中:
[0092]第一无线收发单元600与电池监测与保护单元500相连;第二无线收发单元304与控制器200相连；
[0093]电池监测与保护单元500用于通过第二无线收发单元304与第一无线收发单元600实现与控制器200之间的通讯。
[0094]通过电池监测与保护单元500、第一无线收发单元600及第二无线收发单元304可以实现对于电池的监测与保护，更利于所述电机控制系统的应用。
[0095]优选的，如图5所示，所述电机控制系统还包括:与控制器200相连的人机交互单元700。
[0096]人机交互单元700可以接收用户对于助力自行车的功能选择输入，或者实现对于用户的助力自行车状态显示。
[0097]优选的，如图5所示，所述电机控制系统还包括:与控制器200相连的联网单元800;联网单元800包括:蓝牙模块、3G/4G模块和/或GPS模块。
[0098]联网单元800可以使所述助力自行车实现与其他设备之间的数据通讯。
[0099]优选的，如图5所示，控制器200包括:主控制单元和电机控制单元;其中:
[0100]所述电机控制单元连接于电机300与所述主控制单元之间；
[0101]所述主控制单元与电压/频率转换接收板103、人机交互单元700及联网单元800相连。
[0102]值得说明的是，图5仅为一种示例，电池监测与保护单元500、第一无线收发单元600及第二无线收发单元304并不一定与人机交互单元700和/或联网单元800同时增加到所述电机控制系统中，可以视其具体的应用环境而定，此处不再一一赘述。
[0103]另外，力矩检测系统100和所述电机控制系统可以均应用于助力自行车，当然也可以应用于其他领域，此处并不做具体限定。
[0104]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种力矩检测系统，其特征在于，与控制器的一端相连，所述控制器的另一端与电机相连;所述力矩检测系统包括: 力矩传感器； 电压/频率转换外线圈； 电压/频率转换内线圈； 将所述力矩传感器输出的力矩检测信号进行处理和电压/频率转换，生成频率信号并通过所述电压/频率转换内线圈发送至所述电压/频率转换外线圈的电压/频率转换发射板;所述电压/频率转换发射板连接于所述力矩传感器与所述电压/频率转换内线圈之间；通过所述电压/频率转换外线圈接收所述频率信号，并将所述频率信号进行频率/电压转换和处理，生成控制信号并通过所述控制器驱动所述电机运转的电压/频率转换接收板；所述电压/频率转换接收板连接于所述电压/频率转换外线圈与所述控制器之间。2.根据权利要求1所述的力矩检测系统，其特征在于，所述电压/频率转换发射板包括: 将所述力矩传感器输出的力矩检测信号进行处理并转换成第一电压信号的第一信号处理单元;所述第一信号处理单元的输入端与所述力矩传感器相连； 对所述第一电压信号进行电压/频率转换，生成所述频率信号并输出至所述电压/频率转换内线圈的电压/频率转换单元;所述电压/频率转换单元的输入端与所述第一信号处理单元的输出端相连，所述电压/频率转换单元的输出端与所述电压/频率转换内线圈相连。3.根据权利要求2所述的力矩检测系统，其特征在于，所述电压/频率转换接收板包括: 通过所述电压/频率转换外线圈接收所述频率信号，并将所述频率信号进行频率/电压转换，生成第二电压信号的第二信号处理单元;所述频率/电压转换单元的输入端与所述电压/频率转换外线圈相连； 对所述第二电压信号进行处理并转换成力矩控制信号，将所述力矩控制信号输出至所述控制器的频率/电压转换单元;所述第二信号处理单元的一端与所述频率/电压转换单元的输出端相连，所述第二信号处理单元的另一端与所述控制器相连。4.根据权利要求3所述的力矩检测系统，其特征在于，还包括:电源内线圈和电源外线圈； 所述电压/频率转换发射板还包括:通过所述电源外线圈和所述电源内线圈接收交流电，并将所述交流电转换为直流电输出至所述第一信号处理单元及所述力矩传感器的整流稳压单元;所述整流稳压单元分别与所述电源内线圈、所述第一信号处理单元及所述力矩传感器相连； 所述电压/频率转换接收板还包括:输出所述交流电分别至所述第二信号处理单元及所述电源外线圈的电源模块;所述电源模块分别与所述第二信号处理单元及所述电源外线圈相连。5.根据权利要求4所述的力矩检测系统，其特征在于，还包括:第一壳体和第二壳体;其中: 所述第一壳体内设置有所述力矩传感器、所述电压/频率转换发射板、所述电源内线圈、所述电源外线圈、所述电压/频率转换外线圈及所述电压/频率转换内线圈； 所述第二壳体内设置有所述电压/频率转换接收板、所述控制器及所述电机。6.—种电机控制系统，与电机相连，其特征在于，包括:速度方向检测单元、控制器及权利要求I至5任一所述的力矩检测系统;其中，所述速度方向检测单元与所述电压/频率转换接收板相连。7.根据权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于，所述电压/频率转换接收板还包括:第二无线收发单元;所述第二无线收发单元与所述控制器相连； 所述电机控制系统还包括:第一无线收发单元及通过所述第二无线收发单元与所述第一无线收发单元实现与所述控制器之间的通讯的电池监测与保护单元;所述第一无线收发单元与所述电池监测与保护单元相连。8.根据权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于，还包括:与所述控制器相连的人机交互单元。9.根据权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于，还包括:与所述控制器相连的联网单元;所述联网单元包括:蓝牙模块、3G/4G模块和/或GPS模块。10.根据权利要求6至9任一所述的电机控制系统，其特征在于，所述控制器包括:主控制单元和电机控制单元;其中: 所述电机控制单元连接于所述电机与所述主控制单元之间； 所述主控制单元与所述电压/频率转换接收板相连。
【文档编号】B62M6/50GK205632897SQ201620244904
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】黄福明, 黄俊宁, 蔡华林
【申请人】苏州德佳物联科技有限公司