Jako společnost Regen často dostáváme od zákazníků a partnerů dotazy týkající se snímačů točivého momentu - co to jsou, jak fungují a proč jsou tak důležité u elektrokol a nákladních kol. Snímače točivého momentu jsou jednou z těch skrytých součástí, kterých si na první pohled nemusíte všimnout, ale zásadně ovlivňují jízdní vlastnosti, účinnost motoru a dokonce i bezpečnost elektrokol.

V tomto článku se podrobně seznámíme se snímači točivého momentu: co dělají, jak fungují, jaké mají výhody a nevýhody a kde se používají. Jejich úlohu také propojíme s širšími úvahami o konstrukci nákladního kola, jako je volba točivého momentu motoru a komunikační protokoly v rámci elektrického systému.

Co je to snímač točivého momentu?

Snímač točivého momentu je zařízení, které měří velikost točivého momentu (rotační síly) působícího na hřídel nebo nápravu. V elektrokole nebo nákladním kole je obvykle umístěn v rámu. spodní držák, zadní kapkovitá drážka nebo vřeteno kliky. Když jezdec sešlápne pedály, snímač točivého momentu zjistí krouticí sílu a vyšle signál do řídicí jednotky motoru. Řídicí jednotka pak úměrně upravuje asistenci motoru.

To se výrazně liší od snímače kadence, které pouze zjišťují, zda šlapete, aniž by měřily intenzitu šlapání. Zatímco snímače kadence mají tendenci poskytovat spíše binární, “zapnuto/vypnuto” pocit asistence, snímače krouticího momentu umožňují plynulejší a přirozenější šlapání.

Definice:

Točivý moment = síla × vzdálenost (měřeno v newtonmetrech, Nm).

Pokud na rameno kliky o délce 0,17 m působíte silou 100 N, výsledný točivý moment je 17 Nm.

2. Jak fungují snímače točivého momentu?

Většina snímačů krouticího momentu používaných v elektrokolech a nákladních kolech je. na základě tenzometrického měření. Rozebereme si princip fungování:

2.1 Tenzometrická metoda

1. Vřeteno kliky nebo osa se při šlapání mírně kroutí.
2. Tenzometry-malé elektrické odporové prvky - jsou připojeny k vřetenu.
3. Jak se vřeteno deformuje, tenzometry mění odpor.
4. Tyto změny jsou zesíleny pomocí obvodu Wheatstoneova můstku a převedeny na elektrický signál.
5. Řídicí jednotka motoru interpretuje tento signál jako vstupní úsilí jezdce a podle toho upravuje výkon.

2.2 Magnetoelastická metoda

Některé špičkové snímače točivého momentu využívají magnetoelastické principy:

• Ocel ve vřetenu mění svou magnetickou permeabilitu při kroucení.
• Senzory magnetického pole detekují tyto změny bez fyzického kontaktu.
• Výhoda: menší opotřebení, protože na pohyblivých částech nejsou žádné dráty ani kluzné kroužky.

Schéma snímače točivého momentu pro elektrokola

Snímač točivého momentu vs. snímač otáček : který je lepší?

Zjednodušeně řečeno, zkušený řidič versus řidič-začátečník.

Můžete použít analogii zkušeného řidiče, který řídí, a řidiče-žáka, který řídí:

Snímač točivého momentu je jako “zkušený řidič”

• Zkušený řidič plynule reguluje výkon vozidla podle stavu vozovky a síly plynu:
• Při jízdě do kopce se automaticky zvýší plyn (větší asistence motoru).
• Při jízdě z kopce nebo lehkém sešlápnutí plynu se výkon sníží (úspora energie a bezpečnost).
• Celá jízda je plynulá a přirozená a pocit bezpečí je silný.

Snímač rychlosti je jako “řidič-učedník”

• Učící se řidič má pouze obecnou představu o spínači plynu:
• Po sešlápnutí plynového pedálu se přidá plný plyn bez ohledu na stav vozovky.
• Reakce je pomalá a plynová páka je buď zcela otevřená, nebo zavřená.
• Při jízdě může snadno dojít k prudkému zrychlení a zpomalení, zejména při zatížení. Je to nebezpečné.

Shrnutí: Snímač krouticího momentu = inteligentní výstup na vyžádání, snímač otáček = pevný výstup (stop, pokud nikdo netlačí, plný výkon, pokud se tlačí).

Snímače točivého momentu (na základě síly šlapání)

• Opatření jak silně šlapete do pedálů detekcí rotační síly působící na kliku, spodní držák nebo zadní kapličku.
• Pomoc je proporcionální: čím silněji šlapete, tím větší výkon motor podává.

Snímače rychlosti nebo kadence (na základě rychlosti šlapání)

• Opatření zda a jak rychle šlapete pomocí magnetů a snímače na klice.
• Pomoc je binární/vypnuto: jakmile začnete šlapat a dosáhnete nastavené kadence, motor začne pracovat s předem nastaveným výkonem (ne úměrným síle).

Přehled klíčových rozdílů

Co je lepší pro nákladní kola?

Pro nákladní kola, snímače točivého momentu jsou téměř vždy lepší volba:

1. Plynulá dodávka energie: Při převozu dětí nebo zboží potřebujete stabilitu při rozjezdech a zastávkách. Snímače točivého momentu poskytují předvídatelnou a proporcionální pomoc.
2. Účinnost baterie: Dodávkové a logistické flotily mohou těžit z delšího dojezdu na jedno nabití.
3. Kontrola na kopcích: Snímače točivého momentu usnadňují rozjezdy do kopce, protože motor okamžitě reaguje na vaše silové pokyny.
4. Bezpečnost: Náhlé nárazy energie ze snímačů rychlosti mohou u silně zatížených kol způsobit kymácení nebo dokonce převrácení.

(Můžete si přečíst náš článek o Jak velký točivý moment potřebujete pro nákladní kolo? abyste zjistili, jak snímače točivého momentu souvisejí s výběrem motoru.)

3. Výhody snímačů točivého momentu v elektrokolech a nákladních kolech

3.1 Přirozený zážitek z jízdy na koni

Protože pomoc motoru je úměrná intenzitě šlapání, máte pocit, jako byste měli “bionické nohy”. Kolo intuitivně reaguje na vaše pokyny, což je důležité zejména pro. nákladní kola pro přepravu těžkých nákladů. Jezdci mají větší kontrolu nad vozem při nízkých rychlostech, při manévrování kolem překážek nebo při rozjíždění do kopce s dětmi nebo nákladem na palubě.

3.2 Efektivní využití baterie

Snímače krouticího momentu umožňují řídicí jednotce jemně nastavit výkon motoru:

• Pokud šlapete silněji, motor podává větší výkon.
• Pokud zvolníte, motor sníží asistenci. Tato dynamická odezva pomáhá šetřit energii baterie ve srovnání se systémy založenými na kadenci, kde motor může někdy poskytovat zbytečný výkon.

3.3 Zvýšená bezpečnost

U nákladních kol mohou být náhlé nárůsty výkonu nebezpečné, zejména při plném zatížení. Snímače točivého momentu zabraňují náhlému zrychlení tím, že přizpůsobují výkon motoru síle jezdce. Díky tomu jsou rozjezdy a zastavení plynulejší a pomáhají udržovat stabilitu.

3.4 Kompatibilita s moderními ovladači

Snímače točivého momentu se dobře integrují s Sběrnice CAN nebo jiné komunikační protokoly používané v elektrických systémech elektrokol. Údaje, které poskytují, lze sdílet s dalšími součástmi, jako jsou zobrazovací jednotky a systémy správy baterií, a optimalizovat tak jejich výkon.

4. Nevýhody a úvahy

Snímače točivého momentu přinášejí mnoho výhod, ale mají také některé nevýhody, které stojí za zmínku:

1. Vyšší náklady: Ve srovnání s jednoduchými snímači kadence jsou snímače točivého momentu kvůli své složitosti dražší.
2. Požadavky na kalibraci: Pro zajištění přesných údajů musí být přesně kalibrovány.
3. Citlivost: Protože měří mikrodeformace, mohou vnější vibrace a změny teploty ovlivnit výkon, pokud nejsou kompenzovány.
4. Potenciál opotřebení (typy tenzometrů): Mechanické namáhání může časem způsobit degradaci tenzometrických snímačů, ačkoli u kvalitních komponent je to vzácné.

Pro výrobce OEM/ODM nákladních kol, jako jsme my, je třeba tyto faktory zohlednit při vývoji výrobku. Například pečlivě vybíráme sestavy spodního držáku, které kombinují odolnost s přesným snímáním točivého momentu.

5. Aplikace snímačů točivého momentu

Snímače krouticího momentu se používají v celé řadě průmyslových odvětví, ale jejich úloha v oblasti elektrokola a nákladní kola je obzvláště transformační.

5.1 Systémy s podporou šlapání

• Snímače krouticího momentu jsou základem pedálový asistent (pedelec) funkčnost.
• Dbají na to, aby asistence síly byla přirozená a přiměřená.

5.2 Těžká nákladní kola

• U nákladních kol typu Long John, Longtail a trike je přesná zpětná vazba točivého momentu nezbytná pro stabilitu a jistotu jezdce.
• Jezdci často převážejí děti, potraviny nebo obchodní zboží, proto předvídatelná podpora motoru zvyšuje bezpečnost.

5.3 Flotila a dodávková kola

• Logistické společnosti se spoléhají na snímače krouticího momentu. snížení únavy jezdce a zajistit konzistentní výkon v různých terénních podmínkách a při různém zatížení.

5.4 Další aplikace elektronické mobility

• Elektrické skútry a mopedy používají podobné senzory pro ovládání plynu a rekuperačního brzdění.

(Můžete také najít náš článek o Ackermanovy mechanismy řízení u nákladních kol důležité, protože snímače točivého momentu a geometrie řízení spolupracují na zajištění stabilní jízdy při zatížení.)

6. Srovnání: Snímače krouticího momentu vs. snímače kadence

Verdikt: U nákladních kol jsou snímače točivého momentu téměř vždy lepší volbou, protože umožňují plynulejší startování a efektivnější využití baterie při přepravě nákladu.

7. Integrace do designu nákladních kol

Ve společnosti Regen integrujeme snímače krouticího momentu během procesu. fáze návrhu spodního držáku, s ohledem na faktory, jako jsou:

• Geometrie rámu: Tuhost v oblasti spodního držáku ovlivňuje přesnost snímače.
• Úrovně točivého momentu motoru: Pro většinu nákladních kol přizpůsobujeme snímače středovému pohonu nebo nábojovým motorům s rozsahem 60-100 Nm.
• Elektrická architektura: Údaje ze snímače krouticího momentu se zpracovávají společně s informacemi o rychlosti, kadenci a teplotě motoru prostřednictvím sběrnice CAN.

Úzce spolupracujeme s našimi týmy inženýrů a průmyslových designérů, abychom zajistili, že sestava snímače točivého momentu zůstane zachována. utěsnění proti vlhkosti a prachu (IP65 nebo vyšší). To má zásadní význam pro kola používaná v městské logistice, kde se nelze vyhnout dešti a nečistotám.

8. Závěr

Snímače točivého momentu nemusí být na první pohled vidět, ale patří k nejdůležitějším součástem moderních elektrokol a nákladních kol. Jsou to:

• Zajistí přirozenější a citlivější jízdu.
• Zlepšení účinnosti baterie.
• Zvyšuje bezpečnost, zejména při přenášení těžkých břemen.

Při vývoji řešení nákladních kol na míru pro zákazníky OEM/ODM jsou snímače točivého momentu vždy součástí diskuse. Výběr správného typu (tenzometrický nebo magnetoelastický), zajištění správné kalibrace a integrace se zbytkem elektrického systému jsou rozhodujícími kroky pro dodání vysoce kvalitního výrobku.

Pokud uvažujete o projektu nového nákladního kola a chcete diskutovat o snímačích točivého momentu, výběru motoru a celkovém pocitu z jízdy, náš tým inženýrů a ID vám může poskytnout podporu. Nabízíme bezplatné konzultace prostřednictvím videa, telefonu nebo e-mailu, abychom vám pomohli učinit správná rozhodnutí pro váš cílový trh.

Nakonec

Chcete se dozvědět více o integraci snímačů točivého momentu do svého dalšího projektu nákladního kola? Kontaktujte nás a prodiskutovat s vámi vaše požadavky. Náš tým Regen se specializuje na OEM/ODM řešení pro nákladní kola, od vývoje rámu až po integraci elektrického systému.