سنسور گشتاور روی دوچرخه چگونه کار می کند؟ همه چیزهایی که باید بدانید

اگر تا به حال سوار یک دوچرخه برقی مدرن با کمک پدال شده اید، به احتمال زیاد ارائه قدرت روان و شهودی را که توسط حسگر گشتاور ممکن شده است را تجربه کرده اید. برخلاف سیستم‌های مبتنی بر آهنگ اولیه که به سادگی تشخیص می‌دهند که شما در حال رکاب زدن هستید، یک حسگر گشتاور میزان فشار دادن شما بر روی پدال‌ها را اندازه‌گیری می‌کند. سپس موتور متناسب با تلاش شما پاسخ می‌دهد و تجربه‌ای از سواری ایجاد می‌کند که بسیار شبیه به دوچرخه‌سواری معمولی است - فقط با یک فشار اضافی پشت سر شما.

برای مهندسان، مدیران محصول و برندهای دوچرخه الکترونیکی که به دنبال درک این فناوری در سطح عمیق‌تر هستند، این مقاله دقیقاً نحوه عملکرد حسگر گشتاور روی دوچرخه، اصول مهندسی مربوطه و نحوه ادغام این قطعه با سیستم‌های موتور هاب را توضیح می‌دهد تا کیفیتی را ارائه دهد که سواران بلافاصله متوجه آن می‌شوند.

سنسور گشتاور در Ebike چیست؟

سنسور گشتاور روی دوچرخه یک دستگاه اندازه گیری دقیق است که نیروی مکانیکی وارد شده توسط سوارکار به پدال ها را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. این سیگنال به کنترل کننده موتور ارسال می شود، که از آن برای تعدیل مقدار توان تحویل شده توسط موتور استفاده می کند. تمایز کلیدی این است که سیستم به آن پاسخ می دهد زور ، نه صرفا حرکت. به آرامی فشار دهید و موتور کمک ملایمی را ارائه می دهد. محکم فشار دهید و موتور با قدرت بیشتری پاسخ می دهد.

این سنسور اساساً فشار پیچش یا خمش ایجاد شده در یک جزء مکانیکی - اغلب محور براکت پایینی، بازوی میل لنگ یا یک دوک سنسور اختصاصی - را هنگامی که موتورسوار به کار می‌برد، اندازه‌گیری می‌کند. این باعث می‌شود که اساساً فناوری متفاوتی از حسگر آهنگ باشد که فقط می‌تواند چرخش لنگ‌ها را تشخیص دهد.

سنسور گشتاور چگونه کار می کند: مهندسی توضیح داد

اصل کار سنسور گشتاور ebike را می توان به سه مرحله تقسیم کرد: تغییر شکل مکانیکی , تبدیل الکتریکی ، و پردازش سیگنال .

1. تغییر شکل مکانیکی: کرنش سنج در هسته

اکثر سنسورهای گشتاور مورد استفاده در دوچرخه های برقی به آن متکی هستند کرنش سنج ها . استرین گیج یک مقاومت فویل مانند است که مقاومت الکتریکی خود را هنگام کشیده شدن یا فشرده شدن تغییر می دهد. در یک سنسور گشتاور براکت پایین، گیج ها به بخش ماشینکاری شده ویژه محور یا دوک متصل می شوند. هنگامی که سوارکار روی پدال فشار می آورد، نیرو یک تنش پیچشی ایجاد می کند که این محور را کمی می پیچد – معمولاً فقط کسری از درجه. این پیچش میکروسکوپی برای تغییر شکل کرنش سنج ها کافی است و مقاومت آنها را متناسب با گشتاور اعمال شده تغییر می دهد.

کرنش سنج ها معمولاً در پیکربندی کامل پل وتستون سیم کشی می شوند، که اثرات تغییرات دما و سایر عوامل محیطی را خنثی می کند و در عین حال حساسیت اندازه گیری را به حداکثر می رساند. این طراحی تضمین می کند که سیگنال در طیف وسیعی از شرایط عملیاتی دقیق و پایدار است.

2. تبدیل الکتریکی: از مقاومت به ولتاژ

تغییر مقاومت در پل کرنش سنج بسیار کوچک است، بنابراین باید به یک سیگنال الکتریکی قابل خواندن تبدیل شود. مجموعه حسگر شامل یک مبدل کوچک آنالوگ به دیجیتال (ADC) و مدار تقویت کننده است. هنگامی که اکسل می پیچد، پل اختلاف ولتاژ کمی ایجاد می کند. تقویت کننده این سیگنال را تا حدی افزایش می دهد که کنترل کننده موتور بتواند تفسیر کند. در سیستم‌های پیشرفته، سیگنال صدها بار در ثانیه نمونه‌برداری می‌شود و داده‌های بی‌درنگ درباره میزان نیرویی که موتورسوار تولید می‌کند ارائه می‌کند.

3. پردازش سیگنال: تبدیل تلاش به قدرت

سیگنال گشتاور پردازش شده به کنترل کننده موتور ebike ارسال می شود. کنترلر این ورودی را با پارامترهای دیگر مانند سرعت (سرعت پدال زدن) و سرعت فعلی دوچرخه مقایسه می کند. سپس خروجی موتور مناسب را محاسبه می کند. اکثر کنترل‌کننده‌ها از نقشه متناسب با گشتاور استفاده می‌کنند: 10 درصد نیروی رکاب زدن شما ممکن است منجر به خروجی موتور خاص شود، در حالی که 80 درصد منجر به خروجی بسیار بالاتر بسته به سطح PAS (سیستم کمک پدال) انتخاب شده توسط سوارکار می‌شود.

کل این فرآیند - از حرکت پدال گرفته تا واکنش موتور - در چند میلی ثانیه اتفاق می افتد. نتیجه یک سواری است که پاسخگو، مستقیم و طبیعی است، بدون تاخیر محسوس بین تلاش و کمک.

اگر پیکربندی‌های مختلف موتور ebike را ارزیابی می‌کنید، درک اینکه چگونه این فناوری حسگر با سیستم‌های درایو مختلف جفت می‌شود، مفید است. ما راه حل های موتور هاب ebike صفحه راهنمایی در مورد تطبیق انواع موتور با فناوری حسگر بر اساس تجربه سواری که می خواهید ارائه دهید ارائه می دهد.

انواع طراحی سنسور گشتاور

سنسورهای گشتاور می توانند به طور قابل توجهی در طرح فیزیکی و روش اندازه گیری متفاوت باشند. اینها رایج ترین طرح هایی هستند که در دوچرخه های الکترونیکی تولیدی یافت می شوند.

سنسورهای گشتاور براکت پایین

همچنین به عنوان شناخته شده است سنسورهای گشتاور BB ، اینها در قسمت پایینی براکت - پوسته ای که بازوهای میل لنگ به قاب وصل می شوند ادغام می شوند. خود دوک سنسور جایگزین محور استاندارد می شود. این رایج ترین مکان است زیرا گشتاور اعمال شده توسط سوار به طور مستقیم از محور میل لنگ عبور می کند. سنسورهای گشتاور BB دقیق، قوی و نسبتاً ساده برای کالیبراسیون هستند.

سنسورهای گشتاور محور عقب

برخی از سیستم‌های موتور توپی، اجزای حسگر گشتاور را در ناحیه محور عقب ادغام می‌کنند. این حسگرها به جای اندازه‌گیری پیچش در میل لنگ، گشتاور واکنش را در پیشرانه اندازه‌گیری می‌کنند - مقدار نیرویی که زنجیر به توپی می‌کشد. این طرح گاهی اوقات در موتور سیکلت های هاب عقب استفاده می شود زیرا بسته موتور را ساده می کند و در عین حال کمکی متناسب را ارائه می دهد.

ادغام سنسور و کنترلر نصب شده روی براکت پایین

در برخی از سیستم های موتور، سنسور گشتاور با خود کنترل کننده موتور یکپارچه می شود، گاهی اوقات در یک واحد مهر و موم شده. این پیکربندی در تبدیل موتور هاب و واحدهای درایو میانی که کنترلر در مجاورت موتور قرار دارد، رایج است. تعداد اجزای جداگانه را کاهش می دهد و مسیر سیگنال بین سنسور و کنترلر را کوتاه می کند.

حسگرهای گشتاور و موتورهای هاب: یک تناسب طبیعی

سنسورهای گشتاور به خوبی با موتورهای هاب جفت می شوند، که تمرکز تخصص تولید ما در اینجا در HENTACH است. الف موتور هاب DC بدون جاروبک نیرو را مستقیماً بدون تلفات پیشرانه به چرخ می رساند. هنگامی که یک سنسور گشتاور اضافه می‌شود، سیستم می‌تواند پاسخی تنظیم‌شده ایجاد کند که تقریباً شبیه امتداد پاهای خود سوار است.

این ترکیب به ویژه در دوچرخه‌های باری، دوچرخه‌های مسافرتی و دوچرخه‌های الکترونیکی کوهستانی مؤثر است، جایی که زمین و بار دائماً متفاوت است. سواری که بار سنگینی را روی یک تپه شیب دار حمل می کند، از گشتاور متناسب و فوری بهره می برد. یک مسافر شهری که در ترافیک توقف و حرکت حرکت می کند، از شتاب قابل پیش بینی و طبیعی که یک موتور مرکز سنجش گشتاور ارائه می کند، قدردانی می کند.

آنچه را که سواران در موتورهای هاب حسگر گشتاور متوجه می شوند

از دیدگاه موتورسوار، تفاوت بین سیستم حسگر گشتاور و سیستم حسگر آهنگ فوراً آشکار است. با یک سنسور گشتاور، دوچرخه به آرامی و قابل پیش بینی شتاب می گیرد. بالا رفتن از تپه ها نیازمند تلاش بیشتر سوارکار است و موتور به این تلاش با قدرت اضافی پاداش می دهد. در مقابل، حسگر آهنگ اغلب مانند یک کلید روشن/خاموش احساس می‌شود: موتور به محض چرخش میل لنگ، قدرت کامل را ارائه می‌کند، که می‌تواند ناگهانی و تصفیه نشده احساس شود.

برای سازندگان، انتخاب سنسور و ترکیب موتور مناسب یک تصمیم حیاتی است. ویژگی‌های گشتاور موتور، تنظیم کنترلر و واکنش سنسور همگی بر کیفیت سواری نهایی تأثیر می‌گذارند. به همین دلیل است که بسیاری از OEM های دوچرخه الکترونیکی در طول توسعه، همکاری نزدیک با تولیدکنندگان موتور را انتخاب می کنند. در HENTACH، ما به طور گسترده با مشتریان کار کرده ایم تا پارامترهای موتور و سنسور را برای نیازهای کاربردی خاص تنظیم کنیم، خواه این شامل یک موتور دوچرخه باری یا یک موتور فشرده شهری.

دوام و قابلیت اطمینان سنسورهای گشتاور

یکی از نگرانی های رایج در مورد سنسورهای گشتاور دوام است. از آنجایی که آنها در پیشرانه قرار دارند و تحت بار مکانیکی ثابت قرار دارند، باید طوری طراحی و ساخته شوند که در برابر استرس قابل توجهی مقاومت کنند. خود کرنش سنج ها در محفظه حسگر مهر و موم شده و در ترکیبات محافظ غوطه ور می شوند و از رطوبت، گرد و غبار و لرزش محافظت می کنند.

کنترل کیفیت در طول تولید ضروری است. کالیبراسیون، به ویژه، نیاز به دقت دارد. هر سنسور باید یک خروجی ثابت برای نیروی ورودی یکسان تولید کند، در غیر این صورت پاسخ موتور ناسازگار خواهد بود. در تاسیسات خود، ما از روش‌های تست دقیق پیروی می‌کنیم و استانداردهای کیفیت ISO 9001 را داریم تا اطمینان حاصل کنیم که هر سیستم موتور و سنسور در طول هزاران مایل به طور قابل اعتماد کار می‌کند. این تعهد به دوام یکی از دلایلی است که موتورهای هاب HENTACH توسط سازندگانی است که به بازارهای پر تقاضا خدمات می دهند.

انتخاب سیستم موتور حسگر گشتاور مناسب

هنگام برنامه‌ریزی یک مدل دوچرخه الکترونیکی جدید، انتخاب موتور و حسگر باید بر اساس مورد هدف شما باشد. در اینجا یک راهنمای ساده برای کمک به محدود کردن گزینه ها وجود دارد.

• رفت و آمد شهری و تفریحات سبک: یک موتور هاب عقب 250 تا 500 وات با سنسور گشتاور ترکیبی متعادل از کارایی، پاسخگویی و سادگی را ارائه می دهد. این رایج ترین مشخصات برای دوچرخه های الکترونیکی شهری است.
• بار و استفاده سنگین: موتورهای هاب با گشتاور بالاتر در محدوده 500 وات تا 1000 وات، همراه با سنسور گشتاور قوی، شتاب قوی و کنترل صاف تحت بار را ارائه می دهند.
• آفرود و کوهستان سواری: موتورهای دوچرخه کوهستانی از حسگرهایی بهره می برند که می توانند مقادیر بالای گشتاور را اندازه گیری کنند. یک سنسور با محدوده اندازه گیری گسترده به موتور اجازه می دهد تا در هنگام سوار شدن بر روی ریشه ها، سنگ ها و شیب های تند کمک کند.
• دوچرخه های الکترونیکی جمع و جور و تاشو: موتورهای مینی هاب با سنسورهای گشتاور یکپارچه یک انتخاب عالی برای دوچرخه های چرخ کوچک که در آن فضا محدود است.

اگر در مراحل اولیه توسعه هستید و برای تصمیم گیری در مورد مشخصات موتور به کمک نیاز دارید، تیم ما به طور مرتب با OEM ها برای تعریف راه حل های موتور سفارشی کار می کند. برای پیدا کردن نقطه شروعی برای پروژه خود، می توانید مجموعه موتور هاب استاندارد ما را بررسی کنید.

سنسورهای گشتاور و کنترل هوشمند موتور

با پیشرفت فناوری دوچرخه الکترونیکی، حسگر گشتاور در حال تبدیل شدن به یک جزء کلیدی از استراتژی های کنترل هوشمند موتور گسترده تر است. کنترلرهای مدرن به سادگی سیگنال گشتاور را در یک ضریب ثابت ضرب نمی کنند. آنها گشتاور ورودی را با داده‌های آهنگ، سرعت خودرو، وضعیت شارژ باتری و گاهی اوقات حتی داده‌های شیب‌دار از یک ماژول حسگر یکپارچه را برای ایجاد یک منحنی کمکی پیچیده ترکیب می‌کنند.

این ویژگی‌هایی مانند گشتاور راه‌اندازی صاف، محدود کردن سرعت، و بهبود بهره‌وری انرژی را ممکن می‌سازد. به عنوان مثال، هنگامی که یک سوارکار از حالت سکون شروع می‌کند، حسگر گشتاور فشار اولیه را تشخیص می‌دهد و کنترل‌کننده به آرامی قدرت موتور را افزایش می‌دهد و از تند شدن ناگهانی که اغلب با سیستم‌های فقط آهنگ همراه است، جلوگیری می‌کند. به طور مشابه، در سرعت‌های بالاتر، کنترل‌کننده می‌تواند کمک‌ها را به تدریج با سهولت حرکت سوار کاهش دهد و یک انتقال یکپارچه بین پدال زدن و کوستینگ ایجاد کند.

کار با سازنده موتوری که حسگرها را درک می کند

سنسور گشتاور فقط به خوبی موتور و کنترل کننده ای است که با آن جفت شده است. هنگام تهیه موتورهای هاب برای خط دوچرخه الکترونیکی خود، بسیار مهم است که با سازنده ای کار کنید که چالش یکپارچه سازی کامل را درک کند. در HENTACH، ما موتورهای هاب خود را تولید می کنیم و از نزدیک با مشتریان خود کار می کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که تنظیم کنترلر، پروتکل های ارتباطی و کالیبراسیون حسگر برای هر برنامه خاص بهینه شده است.

تجربه ما در تولید موتور برای دوچرخه های باری، مسافران شهری، دوچرخه های الکترونیکی تایر چربی، و دوچرخه های الکترونیکی کوهستانی به ما آموخته است که رفتار حسگر گشتاور "درست" بسته به موارد استفاده متفاوت است. یک اپراتور ناوگان تحویل، گشتاور ثابت و قابل پیش بینی برای مدیریت بارهای سنگین و توقف های مکرر می خواهد. یک سوارکار تفریحی حسی طبیعی و شبیه دوچرخه می خواهد. یک دوچرخه سوار کوهستان حداکثر کنترل و فوریت را در زمین های فنی می خواهد.

با تراز کردن انتخاب‌های موتور، حسگر و کنترل‌کننده در مراحل اولیه طراحی، می‌توانید از مشکلات یکپارچه‌سازی جلوگیری کنید و تجربه سواری مورد انتظار مشتریان خود را ارائه دهید. ما شرکت‌های OEM و مارک‌های دوچرخه الکترونیکی را تشویق می‌کنیم تا در مرحله مشخصات با ما در ارتباط باشند. این رویکرد مشارکتی به ما کمک می کند تا خودمان را بسازیم توسعه حرکتی سفارشی خدماتی برای رسیدن به اهداف دقیق عملکرد شما.

اگر در حال ارزیابی موتورهای هاب حسگر گشتاور برای پروژه دوچرخه الکترونیکی بعدی خود هستید، خوشحال می‌شویم دیدگاه مهندسی خود را به اشتراک بگذاریم و درباره نحوه پیکربندی سیستم‌های موتور ما برای رفع نیازهای شما بحث کنیم. وقتی هدف مشخصی برای عملکرد، برد و کیفیت سواری دارید، یک حسگر گشتاور و پکیج موتور توپی به خوبی یکپارچه می‌تواند تفاوت بین یک دوچرخه الکتریکی خوب و یک دوچرخه واقعا عالی باشد.