力矩传感器以及力矩传感器的数据处理方法与流程

1.本技术涉及电助力自行车技术领域，具体而言，涉及一种力矩传感器以及力矩传感器的数据处理方法。


背景技术：

2.在电助力自行车上，为实现助力功能，需使用力矩传感器将检测到的脚踏力转换为相关电信号和两路踏频信号，控制器根据上述信号的大小，对驱动系统中电机输出的驱动力进行调节，达到在骑行时给予辅助动力的目的。
3.现有技术中，力矩传感器产生的信号一般实时传输至控制器，由于通过线缆引出，力矩传感器输出的信号无法在力矩传感器本地进行保存，控制器一般也不保存力矩传感器相关信号的信息，当力矩传感器出现故障或损坏时，也无法进行历史信息回溯、采集和分析等。


技术实现要素：

4.本技术的目的包括，例如，提供了一种力矩传感器以及力矩传感器的数据处理方法，其能够保存力矩传感器相关信号的信息，便于历史信息回溯、采集和分析。
5.为实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：
6.第一方面，本技术实施例提供了一种力矩传感器，包括：
7.传感器模块以及与所述传感器本体固定连接的处理模块；
8.所述处理模块包括：微控制单元以及与所述微控制单元电连接的存储单元；
9.所述微控制单元用于基于所述传感器模块发送的传感器信号进行模数转换处理，得到模数转换后的信号，将所述模数转换处理后的信号发送给所述力矩传感器所在设备的控制器，并且，将所述模数转换处理后的信号发送给所述存储单元；
10.所述存储单元，用于将所述模数转换处理后的信号进行存储。
11.在一种可选的实施方式中，所述处理模块还包括：
12.预处理单元；
13.所述预处理单元与所述微控制单元电连接；
14.所述预处理单元用于对所述传感器模块发送的传感器信号进行预处理，并将预处理后的传感器信号发送给所述微控制单元；
15.所述微控制单元具体用于：
16.对所述预处理后的传感器信号进行模数转换处理，得到模数转换处理后的信号，将所述模数转换处理后的信号发送给所述力矩传感器所在设备的控制器，并且，将所述模数转换处理后的信号发送给所述存储单元。
17.在一种可选的实施方式中，所述处理模块还包括：
18.输出接口；
19.所述输出接口的输入端与所述微控制单元连接，所述输出接口的输出端固定连接
高电平总线和低电平总线；
20.所述微控制单元具体还用于：
21.将所述模数转换处理后的信号发送至所述输出接口，并经由所述高电平总线和低电平总线发送给所述力矩传感器所在设备的控制器。
22.在一种可选的实施方式中，所述输出接口包括：
23.控制器局域网络接口；
24.所述微控制单元具体还用于：
25.基于控制器局域网络协议封装所述模数转换处理后的信号，并将封装后的信号发送至所述控制器局域网络接口，并且，将所述封装后的信号发送至所述存储单元。
26.在一种可选的实施方式中，所述模数转换处理后的信号的类型携带在所述封装后的信号的仲裁段中传输，所述模数转换处理后的信号携带在所述封装后的信号的数据段中传输。
27.在一种可选的实施方式中，所述传感器模块与所述预处理单元之间通过信号连接线连接；
28.所述信号连接线用于传输所述传感器信号。
29.在一种可选的实施方式中，所述信号连接线包括：
30.力矩信号连接线、第一踏频信号连接线以及第二踏频信号连接线；
31.所述力矩信号连接线用于传输力矩信号，所述第一踏频信号连接线用于传输第一踏频信号，所述第二踏频信号连接线用于传输第二踏频信号。
32.在一种可选的实施方式中，所述第一踏频信号连接线以及所述第二踏频信号连接线还连接至所述控制器。
33.在一种可选的实施方式中，所述传感器模块与所述预处理单元之间还通过电源连接线连接；
34.所述电源连接线用于向所述处理模块供电。
35.第二方面，本技术实施例提供了一种力矩传感器的数据处理方法，应用于前述实施方式中任一项所述的力矩传感器中的处理模块，所述方法包括：
36.获取力矩传感器中的传感器模块发送的传感器信号；
37.对所述传感器信号进行模数转换处理，得到模数转换处理后的信号；
38.将所述模数转换处理后的信号发送给所述力矩传感器所在设备的控制器；
39.将所述模数转换处理后的信号发送给所述存储单元。
40.本技术实施例的有益效果包括，例如：
41.本技术提供的力矩传感器，包括：传感器模块和处理模块。该处理模块包括：微控制单元和存储单元，其中，微控制单元用于将传感器模块产生的传感器信号进行模数转换处理，并存储至存储单元中。这样，在力矩传感器内部设置了一个存储单元，使得力矩传感器成为一个信息保存节点，实现了传感器信号的本地保存，当力矩传感器出现故障或者损坏时，可以及时调取保存的历史传感器信号，通过历史信息回溯、采集和分析等方式，获知故障原因。
42.另外，力矩传感器将传感器模块传输传感器信号的力矩信号连接线、第一踏频信号连接线以及第二踏频信号连接线封装在力矩传感器内部，通过输出接口输出上述传感器
模数转换后的信号，并通过高电平总线和低电平总线传输，这样，即使传感器模块所需传输的信号类型增多，对于力矩传感器来说，只需两根线缆即可与控制器连接，减少了力矩传感器对外连接的线缆数量，降低了力矩传感器的安装难度。除此以外，通过直接将第一踏频信号和第二踏频信号传输至控制器微控制单元，与通过力矩传感器的控制器局域网络接口收到的第一踏频信号和第二踏频信号进行对比校验，提高了两路踏频信号传输的准确性，满足了自行车对于安全性能的需求，提高了用户的使用体验。
附图说明
43.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
44.图1为现有技术中的力矩传感器的结构示意图；
45.图2为本技术实施例提供的力矩传感器的结构示意图；
46.图3为本技术实施例提供的力矩传感器的控制器驱动电机原理结构示意图；
47.图4为本技术实施例提供的力矩传感器的又一结构示意图；
48.图5为本技术实施例提供的力矩传感器的力矩信号处理电路的结构示意图；
49.图6为本技术实施例提供的力矩传感器的第一踏频信号处理电路的结构示意图；
50.图7为本技术实施例提供的力矩传感器的第二踏频信号处理电路的结构示意图；
51.图8为本技术实施例提供的力矩传感器的又一结构示意图；
52.图9为本技术实施例提供的力矩传感器的又一结构示意图；
53.图10为本技术实施例提供的力矩传感器的控制器局域网络协议数据帧的结构示意图；
54.图11为本技术实施例提供的力矩传感器的又一结构示意图；
55.图12为本技术实施例提供的力矩传感器的数据处理方法的步骤流程示意图。
56.图标：101-力矩传感器；102-电源vcc；103-控制器；1011-传感器模块；1012-处理模块；1012a-存储单元；1012b-微控制单元；1012c-预处理单元；1012d-输出接口；1012e-can接口；1031-控制器can接口；1032-控制器微控制单元；104-驱动芯片；105-三相桥臂驱动电路；106-电机。
具体实施方式
57.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
58.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
59.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
60.在本技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
61.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
62.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例中的特征可以相互结合。
63.电助力自行车在人力踩踏时，由驱动系统给予驱动力，辅助自行车前行。为了更精准的控制驱动系统的驱动力，需要使用力矩传感器采集脚踏力，并将其转换为相关的力矩信号和两路踏频信号，控制器根据上述信号的大小，调节驱动力。但是，如图1所示，目前的力矩传感器101的一般需要外接电源vcc102和接地gnd。力矩传感器101的输出信号包括：力矩信号、第一踏频信号和第二踏频信号，上述信号一般实时传输至控制器103，力矩传感器101本地和控制器103都无法保存力矩传感器101相关信号的信息，当力矩传感器101出现故障或损坏时，也无法进行历史信息回溯、采集和分析等。
64.基于此，申请人经研究，提出了一种力矩传感器以及力矩传感器的数据处理方法，该力矩传感器101包括：传感器模块1011以及处理模块1012。其中，处理模块1012包括：微控制单元(microcontroller unit，mcu)1012b和存储单元1012a，其中，微控制单元1012b用于将传感器模块1011产生的传感器信号进行模数转换处理，并存储至存储单元1012a中。这样，在力矩传感器101内部设置了一个存储单元1012a，使得力矩传感器101成为一个信息保存节点，实现了传感器信号的本地保存，当力矩传感器101出现故障或者损坏时，可以及时调取保存的历史传感器信号，通过历史信息回溯、采集和分析等方式，获知故障原因。
65.如下结合多个具体的应用示例，对本技术实施例提供的一种力矩传感器以及力矩传感器的数据处理方法进行解释说明。
66.本技术实施例提供的力矩传感器101的结构示意图如图2所示，包括：传感器模块1011以及与传感器本体固定连接的处理模块1012。
67.其中，处理模块1012的具体物理形态可以是pcb(printed circuit board，印制电路板)板。需要说明的是，传感器模块1011与处理模块1012固定连接，共同构成了力矩传感器101。示例性的，传感器模块1011与处理模块1012封装在同一壳体内并保持固定连接，传感器模块1011与控制器103之间连线从壳体延伸出来。而传感器模块1011与处理模块1012之间可以在壳体内部以插接、焊接、线缆连接等方式固定连接，从而在安装时无需感知和考虑传感器模块1011与处理模块1012之间的连线。
68.传感器模块1011与处理模块1012固定连接后，在力矩传感器101内部的相对位置，本技术在此不做限定。
69.可选地，处理模块1012包括：微控制单元1012b以及与微控制单元1012b电连接的存储单元1012a。
70.其中，微控制单元1012b可以是单片微型计算机或者单片机，用于对传感器模块1011发送的传感器信号进行模数转换处理，得到模数转换后的信号，将模数转换处理后的
信号发送给力矩传感器101所在设备的控制器103，并且，将模数转换处理后的信号发送给存储单元1012a。存储单元1012a可以是上述pcb板上烧录的存储器，也可以是焊接在pcb板上的flash(闪存)芯片，用于将模数转换处理后的信号进行存储。
71.在本技术实施例中，以电助力自行车为例，控制器103可以是用于控制电助力自行车上电机的启动、运行、速度、停止的电子器件。
72.可选地，传感器模块1011可以包括力矩传感器、踏频传感器的一种或其结合，其中，力矩传感器可以根据骑行者脚踏力的变化，输出力矩信号，此时力矩信号是脉冲信号，用于驱动电机的转动频率，该力矩信号的大小与骑行者脚踏力的大小成预设的正比例关系。为了更精准的控制电机的转动频率，传感器模块1011中还可以包括踏频传感器，踏频传感器可以根据骑行者双脚踩踏的频率，输出两路踏频信号，此时输出的两路踏频信号是脉冲信号，驱动电机使电助力自行车的脚踏以与骑行者双脚踩踏的频率成预设比例的频率转动。当骑行者踩踏停止或倒退时，踏频传感器将只输出一路踏频信号或输出两路顺序相反的踏频信号，此时控制器103将立即停止驱动电机。上述微控制单元1012b对传感器信号模数转换的过程可详述为：微控制单元1012b接收到传感器模块1011采集的传感器信号的脉冲信号，此时的传感器信号的脉冲信号是模拟信号，微控制单元1012b将上述传感器信号的脉冲信号的高频部分转换为数字信号的逻辑“1”，将上述传感器信号的脉冲信号的低频部分转换为数字信号的逻辑“0”，这样就得到了传感器信号的数字信号。具体高频部分与低频部分根据具体传感器信号的脉冲信号的信号带宽确定。
73.微控制单元1012b在完成上述模数转换过程后，按照pcb板的预设存储区域的存储地址，将上述模数转换后的传感器信号存储到存储单元1012a。
74.传感器模块1011中轴在受力时就会产生极为细微的扭力形变，通过测量传感器模块1011中轴表面的细微形变信号即可得出当前踩踏力的大小，从而输出与踩踏力大小相对应产生的传感器信号。由于该信号是模拟信号，处理模块1012的微控制单元1012b能够将其转换成数字信号，将其存储至存储单元1012a，并发送至控制器103。
75.可选地，如图3所示，上述控制器103驱动电机106的过程可详述为：控制器103根据上述来自力矩传感器101的力矩信号、第一踏频信号、第二踏频信号，以及电机106的位置传感器输入控制器103的位置信号，生成pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号。pwm信号由控制器103的6个管脚输出，用于根据在一个pwm信号周期内高电平信号的占空比大小来进行电机106转速的控制。上述控制器103输出的6路pwm信号分别输入驱动芯片104对应的6路管脚中，驱动芯片104的6路管脚分别输出uh、ul、vh、vl、wh、wl信号，用于使三相桥臂驱动电路105输出驱动电机106的u、v、w信号。u、v、w信号是驱动电机106的三相电，是三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120度的交流电势信号。其中，uh信号、ul信号对应控制三相桥臂驱动电路105输出u信号，vh信号、vl信号对应控制三相桥臂驱动电路105输出v信号，wh信号、wl信号对应控制三相桥臂驱动电路105输出w信号。可选地，三相桥臂驱动电路105输出的u、v、w信号可以连接到电机106的绕组上，根据u、v、w信号的大小，驱动电机106运行。
76.本技术实施例中，力矩传感器包括：处理模块，该处理模块中的存储单元实现了力矩传感器信号的本地保存，当力矩传感器出现故障或者损坏时，可以及时调取保存的历史传感器信号，通过历史信息回溯、采集和分析等方式，获知故障原因。另外，传感器模块与处
理模块固定连接，构成力矩传感器，对外呈“黑盒”形式，这样，可以将传感器模块需引出的较多的信号线缆封装在力矩传感器内部，避免了信号线缆过多导致安装复杂的问题。
77.作为一种可选的实施方式，参照图4，在图2的基础上，上述力矩传感器101的处理模块1012还包括：预处理单元1012c，该预处理单元1012c与微控制单元1012b电连接。预处理单元1012c用于对传感器模块1011发送的传感器信号进行预处理，并将预处理后的传感器信号发送给微控制单元1012b。
78.可选地，微控制单元1012b具体用于：对预处理后的传感器信号进行模数转换处理，得到模数转换处理后的信号，将模数转换处理后的信号发送给力矩传感器101所在设备的控制器103，并且，将模数转换处理后的信号发送给存储单元1012a。
79.其中，预处理单元1012c对传感器模块1011发送的传感器信号进行预处理，可以是对传感器信号进行限流和去噪处理，由微控制单元1012b对限流和去噪后的传感器信号进行模数转换处理，得到传感器信号的数字信号，然后存储至存储单元1012a，并发送至控制器103。
80.可选地，传感器模块1011与预处理单元1012c之间通过信号连接线连接，信号连接线用于传输传感器信号。
81.参考图4，信号连接线可以包括：力矩信号连接线、第一踏频信号连接线以及第二踏频信号连接线。力矩信号连接线用于传输力矩信号，第一踏频信号连接线用于传输第一踏频信号，第二踏频信号连接线用于传输第二踏频信号。
82.需要说明的是，继续参照图4，上述传感器模块1011产生的传感器信号包括力矩信号、第一踏频信号以及第二踏频信号，分别通过力矩信号连接线、第一踏频信号连接线以及第二踏频信号连接线传输至与其相连的处理模块1012。
83.可选地，上述预处理单元1012c包括力矩信号处理电路、第一踏频信号处理电路以及第二踏频信号处理电路。用于分别对力矩信号、第一踏频信号以及第二踏频信号进行限流和滤波处理，具体的处理过程在下文中详述。
84.上述力矩信号处理电路通过力矩信号连接线与传感器模块1011相连，第一踏频信号处理电路通过第一踏频信号连接线与传感器模块1011相连，第二踏频信号处理电路通过第二踏频信号连接线与传感器模块1011相连。
85.其中，图5是力矩信号处理电路的结构示意图，力矩信号输入至该力矩信号处理电路后，由磁珠fb1与电容c1构成高通滤波线路，去除力矩信号中的高频干扰信号。电阻r2与电容c2构成低通滤波线路，去除力矩信号中的低频干扰信号。另外，r1与r2共同构成限流线路，对力矩信号的电压进行分压后输出，得到滤波和限流处理后的力矩信号。
86.传感器模块1011中的力矩传感器是一个压变传感器，当力矩传感器收到脚踏力的挤压时，会产生极为细微的扭力形变，根据扭力形变的物理变化大小，力矩传感器可以将其转换成精确的电脉冲信号，即力矩信号。该力矩信号用于驱动电机的转动频率，该力矩信号的大小与骑行者脚踏力的大小成预设的正比例关系。
87.需要说明的是，传感器模块1011中输出第一踏频信号和第二踏频信号的部分实质上是两只开关型霍尔器件，这两只开关型霍尔器件之间相差一定的角度，根据自行车两个脚踏上脚踏力的转动频率，输出相差一定相位、与脚踏力频率呈预设比例关系的第一踏频信号和第二踏频信号。上述第一踏频信号与第二踏频信号传输至控制器103，控制器103将
依据其大小驱动电机，给予骑行者精确的辅助动力。可以理解的是，若传感器模块1011只输出其中一路踏频信号，或者输出的两路踏频信号的脉冲方向相反，控制器103将停止对电机的驱动。
88.也就是说，骑行者在用力踩踏脚踏或者快速踩踏脚踏时，都可以达到驱动自行车的电机进行助力的目的。其中，第一踏频信号与第二踏频信号在根据踩踏力控制电机是否停止方面也发挥了作用。
89.可选地，图6是第一踏频信号处理电路的结构示意图，传感器模块输出的第一踏频信号输出至该第一踏频信号处理电路后，由磁珠fb2与电容c3构成高通滤波线路，去除第一踏频信号的高频干扰信号。第一踏频信号由传感器模块的开关型霍尔器件的集电极开路输出，因此，需要通过外接电源vcc的电阻r3，将第一踏频信号中的阻值变化转变为对应的电压。其中，电源vcc的电压可以是5v。另外，电阻r4与电阻c4共同构成低通滤波电路，去除第一踏频信号中的低频干扰信号。
90.可选地，第二踏频信号处理电路的结构如图7所示。可以理解的是，第二踏频信号处理电路的处理原理与第一踏频信号处理电路的处理原理相同。磁珠fb3与电容c5构成高通滤波线路，用于去除第二踏频信号的高频干扰信号。外接电源vcc与电阻r5，用于将第二踏频信号中的阻值变化转变为对应的电压。电阻r6与电容c6共同构成低通滤波线路，去除第二踏频信号中的低频干扰信号。
91.在力矩信号处理电路、第一踏频信号处理电路以及第二踏频信号处理电路对力矩信号、第一踏频信号以及第二踏频信号进行限流和滤波处理完成后，将处理后的上述信号分别通过对应处理电路的输出信号线传输至与其连接的微控制单元1012b。
92.在本实施例中，通过预处理单元对力矩信号、第一踏频信号以及第二踏频信号进行滤波处理，减弱了传感器模块产生的高频干扰信号和低频干扰信号，使后续模数转换后的传感器信号的数字信号更为精确。另外，预处理单元还对力矩信号、第一踏频信号以及第二踏频信号进行了限流处理，避免了传感器信号的电流过大，损毁微控制单元，保证了部件的安全运行。
93.可选地，在上述实施例的基础上，如图8所示，处理模块1012还包括：输出接口1012d。该输出接口1012d的输入端与微控制单元1012b连接，输出接口1012d的输出端固定连接高电平总线和低电平总线。
94.微控制单元1012b具体还用于：将模数转换处理后的信号发送至输出接口1012d，并经由高电平总线和低电平总线发送给力矩传感器101所在设备的控制器103。
95.其中，传感器模块1011发送力矩信号、第一踏频信号以及第二踏频信号至处理模块1012，处理模块1012的预处理单元1012c对上述传感器信号进行滤波和限流处理后，由微控制单元1012b对上述处理后的传感器信号进行模数转换。在模数转换后，微控制单元1012b将模数转换后的传感器信号存储至存储单元1012a，并发送至输出接口1012d。由输出接口1012d经由高电平总线和低电平总线将模数转换后的传感器信号发送至控制器103。
96.需要说明的是，当没有数据需要发送时，高电平总线与低电平总线处于静电平状态，电压值都可以是2.5v。当有数据需要发送时，高电平总线的电压升高至3.5v，低电平总线的电压降低至1.5v。可以理解的是，高电平信号与低电平信号之差小于0.5v时，逻辑信号表现为“逻辑1”，即高电平；若高电平信号与低电平信号之差大于0.5v，逻辑信号表现为“逻
辑0”，即低电平。
97.这样，高电平总线和低电平总线将微控制单元1012b模数转换后的数字信号发送至控制器103。
98.在本实施例中，力矩传感器将传感器模块传输传感器信号的力矩信号连接线、第一踏频信号连接线以及第二踏频信号连接线封装在力矩传感器内部，通过输出接口输出上述传感器模数转换后的信号，并通过高电平总线和低电平总线传输，这样，即使传感器模块所需传输的信号类型增多，对于力矩传感器来说，只需两根线缆即可与控制器连接。本实施例减少了力矩传感器对外连接的线缆数量，降低了力矩传感器的安装难度。
99.可选地，在图8的基础上，如图9所示，上述输出接口1012d包括：控制器局域网络(controller area network，can)接口1012e。
100.微控制单元1012b具体还用于：基于控制器局域网络协议，即can协议封装模数转换处理后的信号，并将封装后的信号发送至控制器局域网络接口1012e，并且，将封装后的信号发送至存储单元1012a。
101.由微控制单元1012b对预处理后的传感器信号进行模数转换后，转换成传感器信号的数字信号，微控制单元1012b将上述传感器信号的数字信号基于can协议进行封装，封装后的传感器信号可以发送至存储单元1012a存储，还可以同时通过处理单元1012的can接口1012e，经由高电平总线和低电平总线发送至控制器103的控制器can接口1031，由控制器微控制单元1032进行分析和处理。
102.具体地，微控制单元1012b按照can协议，对传感器信号进行封装后，得到了一串由“逻辑0”与“逻辑1”组成的数字字符串。从该数字字符串的起始处开始，当需输出“逻辑0”时，高电平总线的电压与低电平总线的电压调整至电压之差大于0.5v的低电平状态，输出该数字逻辑至控制器can接口1031；当需输出“逻辑1”时，高电平总线的电压与低电平总线的电压调整至电压之差小于0.5v的高电平状态，输出数字逻辑至控制器can接口1031。上述过程直至遇到该数字字符串的结束处为止。
103.其中，结合前述实施例，微控制单元1012b可以将模数转换后的传感器信号直接传输至存储单元1012a存储，也可以将基于can协议封装后的传感器信号发送至存储单元1012a存储。
104.可选地，继续参照图9，传感器模块1011与预处理单元1012c之间还通过电源连接线连接，电源连接线用于向处理模块1012供电。
105.可选地，电源连接线可以包括正极线和负极线，正极线连接电源vcc102，负极线接地gnd。
106.其中，传感器模块1011与处理模块1012通过电源连接线的正极线和负极线连接，处理模块1012通过电源连接线的正极线连接电源vcc102，处理模块1012的负极线接地gnd。
107.can协议是一种串行通信网络，可支持多节点通讯。在本技术实施例的力矩传感器101中，节点可以包括力矩传感器101、控制器103，can协议的数据帧结构如图10所示。
108.其中，起始段、crc(cyclic redundancy check，循环冗余校验)段、ack(acknowledge character，确认字符)段和结束段可由微控制单元1012b根据can协议要求自动生成，微控制单元1012b需根据传感器信号配置仲裁段、控制段和数据段的内容。
109.可选地，模数转换处理后的信号的类型携带在封装后的信号的仲裁段中传输，模
数转换处理后的信号携带在封装后的信号的数据段中传输。
110.其中，起始段长度为1bit(binary digit，二进制数或比特)，由一个低电平构成，标识can协议的数据帧的开始。
111.仲裁段长度为29bit，由源节点id(identity document，身份标识号)、目标节点id、命令码、优先级、数据类型构成，用于竞争总线的数据发送资格，避免总线访问冲突。可以定义仲裁段的高28-24位为源节点id，23-19为目标节点id，18-15位为命令码，14-10位为优先级，0-9位为数据类型。其中，源节点可以是力矩传感器101，目标节点可以是控制器103。优先级包含最高、高、中、低四种，可分别定义为数字码1000、0100、0010、0001。数据类型包括力矩信号型数据、第一踏频信号型数据以及第二踏频信号型数据，具体定义的数字码形式本技术在此不做限定。
112.控制段长度为6bit，指示了数据段需要传输的字节数。
113.数据段长度为0至64bit，依据所发送数据的长度确定具体长度，所发送的数据包括：模数转换处理后的力矩信号，或者模数转换处理后的第一踏频信号，或者模数转换处理后的第二踏频信号。可以理解的是，当所需发送的数据长度大于64bit时，需要将需发送的数据分散成多个can协议数据帧发送。
114.crc段，长度为16bit，用于对数据段的内容校验是否正确。
115.ack段，长度为2bit，确认位，用于确认数据帧是否已经被控制器正常接收。
116.结束段，长度为7bit，用于指示数据帧的结束。
117.在本实施例中，力矩传感器使用可靠性较高的can协议对模数转换后的传感器信号进行封装，并通过can接口发送至控制器。基于can协议的对传感器信号的数字信号进行封装的形式，使得无论传感器信号如何增加，力矩传感器对外都只需接出4根线缆，其中两根是电源连接线，两根是连接至控制器的高电平总线和低电平总线，避免了线缆过多给力矩传感器的安装带来的困难。
118.在一种可选的实施方式中，如图11所示，第一踏频信号连接线以及第二踏频信号连接线还连接至控制器103。
119.可选地，传感器模块1011在将第一踏频信号和第二踏频信号传输至处理模块1012的同时，还可以直接将第一踏频信号和第二踏频信号通过连接线传输至控制器103的控制器微控制单元1032。控制器微控制单元1032在收到第一踏频信号和第二踏频信号后，会将其与通过控制器can接口1031收到的第一踏频信号和第二踏频信号进行校验比对，当二者不一致时，则判断力矩传感器101出现了故障。
120.在本实施例中，通过直接将第一踏频信号和第二踏频信号传输至控制器微控制单元，与通过控制器can接口收到的第一踏频信号和第二踏频信号进行对比校验，提高了两路踏频信号传输的准确性，满足了自行车对于安全性能的需求，提高了用户的使用体验。
121.如图12所示，本实施例还提供一种力矩传感器的数据处理方法，应用于前述任一个实施例中的力矩传感器中的处理模块，该方法包括如下步骤：
122.步骤s201，获取力矩传感器中的传感器模块发送的传感器信号。
123.步骤s202，对传感器信号进行模数转换处理，得到模数转换处理后的信号。
124.步骤s203，将模数转换处理后的信号发送给力矩传感器所在设备的控制器。
125.步骤s204，将模数转换处理后的信号发送给存储单元。
126.可选地，传感器信号包括力矩信号、第一踏频信号以及第二踏频信号。
127.其中，上述传感器信号通过信号连接线传输至预处理单元。
128.信号连接线包括：力矩信号连接线、第一踏频信号连接线以及第二踏频信号连接线；
129.所述力矩信号连接线用于传输力矩信号，所述第一踏频信号连接线用于传输第一踏频信号，所述第二踏频信号连接线用于传输第二踏频信号。
130.可选地，在对传感器信号进行模数转换处理，得到模数转换处理后的信号之前，还包括：对所述传感器模块发送的传感器信号进行预处理，并将预处理后的传感器信号发送给所述微控制单元。
131.其中，对传感器模块发送的传感器信号进行预处理，包括：对传感器模块发送的传感器信号进行滤波和限流处理，具体处理方法如前述实施例中所述，在此不再赘述。
132.可选地，在对传感器信号进行模数转换处理，得到模数转换处理后的信号之后，还包括：将所述模数转换处理后的信号发送至所述输出接口，并经由所述高电平总线和低电平总线发送给所述力矩传感器所在设备的控制器。
133.其中，输出接口还包括：can接口，基于can协议封装所述模数转换处理后的信号，将封装后的信号发送至所述can接口，并且，将所述封装后的信号发送至所述存储单元。其中，can协议的数据帧格式如前述实施例中所示，本技术在此不再赘述。
134.可选地，模数转换处理后的信号的类型携带在所述封装后的信号的仲裁段中传输，所述模数转换处理后的信号携带在所述封装后的信号的数据段中传输。
135.可选地，第一踏频信号与第二踏频信号直接传输至控制器，控制器与通过控制器can接口收到的数据帧中的第一踏频信号与第二踏频信号进行校验比对。
136.可选地，力矩传感器通过电源供电。
137.上述方法实施例的原理和技术效果与前述力矩传感器的实施例的原理和技术效果相同，可以参照前述的方法实施例，此处不再赘述。
138.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。