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Misurazione di coppia, velocità e direzione per veicoli elettrici leggeri

LA SFIDA

Methode ha ricevuto una richiesta di sviluppare una soluzione per il mercato delle biciclette LEV (Veicolo Elettrico Leggero) capace di migliorare la qualità della misurazione della coppia e di aggiungere la possibilità di misurare la velocità e la direzione in un singolo dispositivo di rilevamento.

LA SOLUZIONE

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Abbiamo sviluppato un sensore personalizzato che ha la capacità di misurare tutti e tre questi elementi integrando sensori di velocità del mozzo della ruota che consentono al sistema di misurare la coppia e rilevare la direzione.

LE CIRCOSTANZE

Un fabbricante di bici elettriche leggere ha chiesto a Methode di creare un singolo dispositivo in grado di migliorare la qualità del sistema di misura della coppia, e di aggiungere la possibilità di misurare velocità e direzione con precisione. Lo spazio limitato a disposizione per racchiudere questo dispositivo di rilevamento nella staffa che ospita l'ingranaggio dei pedali complica ulteriormente la soluzione. In precedenza il mercato aveva usato un dispositivo a nastro estensimetrico montato sul telaio della bicicletta, che poteva soltanto proiettare la coppia applicata, non quella effettiva. Inoltre, le variazioni di peso del pilota e gli impatti del telaio a causa delle asperità del terreno aggravavano le incongruenze. Queste mancanze di regolarità, che erano integrate nel sistema di monitoraggio e controllo per l'attivazione del sistema di assistenza elettronica, facevano sì che ai ciclisti non venisse fornita un'esperienza di guida senza sforzo. Infine, in termini di misurazione, il segnale doveva essere preciso e ripetibile, in modo che non fosse più necessario il controllo di compensazione matematico usato con i sistemi più vecchi.

Methode ha fornito un sensore progettato su misura che comprende coppia, velocità e direzione in un quadro commercialmente accettabile. Il sensore funziona su una gamma di coppia strettamente definita ed ha la capacità di un sovraccarico di coppia di "tre X" senza degradazioni residue del sensore. In questo modo, quando il ciclista spinge sui pedali, una misurazione assoluta della coppia viene eseguita ed inviata al sistema di controllo per attivare il motore elettrico e assistere in caso di necessità. Quando il sensore invia un segnale analogico il controller può leggere le modifiche sull'albero a gomiti con una risoluzione al di sotto del millisecondo su qualsiasi strada e in qualsiasi condizione atmosferica. Poiché il sensore di velocità non necessita di una ruota obiettivo sull'albero, esso può essere incorporato all'interno di un unico pacchetto che include il sensore di coppia e di direzione, anche nel limitato spazio disponibile all'interno della staffa inferiore di una bicicletta. Questo segnale di velocità viene poi presentato al controller in un formato digitale per l'elaborazione. Un vantaggio collaterale dell'uso della velocità nello schema di controllo sta nel fatto che quando esso viene usato insieme con la misurazione della coppia, il sistema può fornire al ciclista la lettura del numero di cavalli o di calorie bruciate. La direzione è un semplice segnale digitale che fornisce al controller le informazioni per determinare il livello dell'eventuale assistenza elettrica.





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