1 引言

汽車系統（包括防抱死制動系統 (ABS)、里程表、速度表和牽引控制系統）中的許多關鍵功能都需要測量每個車輪的轉速。同樣，在電動自行車中，不僅需要使用此功能來測量自行車的行駛速度，還需要監測踏板曲柄組中的旋轉速度。這些數據不僅對計算騎手能量輸出的健身訓練計算機有用，而且還能確認騎手是否在積極蹬踏。在微控制器啟用電機輸出之前需要該信號，該信號還用于根據已編程的騎手輔助設置來設定電機轉速。

在許多踏頻監測系統中，實現該功能的方法是在踏板曲柄組上安裝一個帶有多個嵌入式磁體的圓盤。圖 1-1 展示了使用 12 個磁體的示例。以交替極性安裝磁體后，可以使用 TMAG5110 等 2D 磁鎖存器來跟蹤每個磁體的通道，并在磁體旋轉時提供一系列脈沖。

當配置為 2D 鎖存器時，每對磁體可能會產生多達 4 個過渡狀態，如圖所示，每轉共產生 24 個狀態。或者，單個 1D 鎖存器只能檢測 12 種狀態，每個磁極一種狀態。如果旨在實現 50% 的占空比，則每種狀態可以表示大約 15 度的旋轉。雖然這只是一個相對較小的旋轉量，但當較重的自行車停在上坡道上時，對騎手而言可能具有挑戰性。此外，磁體成本和安裝難度也導致此設計不太可取。

使用安裝在底部支架上的電機時，另一種可能性是將踏頻檢測裝置移至電機內部。在這些總成中，踏板通過離合器連接到電機輸出端。騎手向前踩踏板之前，離合器是分離的，這樣可以保護騎手，避免因迫使踏板與電機一起旋轉而受傷。在該系統中，可使用光學傳感器將踏頻傳感器移至電機總成內部。然而，即使在這種情況下，隨著時間的推移，電機運行時產生的污垢和油脂仍有可能污染傳感器。

無論是內置到系統中，還是作為外部模塊連接，反向偏置磁傳感器均可用于提供這一功能，其分辨率比傳統設計更高，而且不會受到光污染物的影響。在反向偏置配置中，磁體相對于磁傳感器保持在固定位置，如圖 1-2 所示。

然后，永磁體產生的磁場可以自由地與周圍環境相互作用。將靜止磁體放置在鐵磁齒輪或磁阻板附近時，該磁體產生的磁場會被吸入齒輪的齒中。齒輪的每個齒尖和齒根通過時，與磁體的距離會發生變化，因此傳感器處的磁通密度強度會沿多個軸振蕩。圖 1-3 中的模擬磁場行為展示了這種相互作用。在這里，磁場向磁體右側附近的鏈輪齒扭曲。