專利名稱：一種駕駛模擬器用方向盤轉(zhuǎn)角測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于物體測量領(lǐng)域，特別涉及一種基于角度傳感器的方向盤轉(zhuǎn)角測量
直O(jiān)
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車作為人類重要的交通工具正在迅猛增加。駕駛模擬器 作為研究駕駛員駕駛行為的重要工具之一，也得到了大幅度的發(fā)展。駕駛模擬器利用虛擬 現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)營造一個(gè)虛擬的駕駛訓(xùn)練環(huán)境，駕駛員通過操縱模擬器的操作部件與虛擬的 駕駛環(huán)境進(jìn)行交互，從而開展駕駛訓(xùn)練以及駕駛員駕駛行為的研究。在駕駛模擬器中，當(dāng)駕駛員操縱操作部件，與操作部件直接相連的傳感器會(huì)引起 電信號的變化。信號采集及處理子系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的頻率定期采集傳感器上的電信號，并進(jìn) 行濾波模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理。處理后的信號作為車輛動(dòng)力學(xué)模型子系統(tǒng)的輸入，經(jīng)過車輛動(dòng)力 學(xué)模型模擬運(yùn)算，計(jì)算出車輛的當(dāng)前狀態(tài)。車輛動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算出的結(jié)果送入顯示系統(tǒng)進(jìn) 行圖形顯示、送入音響系統(tǒng)進(jìn)行聲音模擬以及送入儀表系統(tǒng)進(jìn)行儀表顯示。方向盤作為駕駛模擬器的操縱部件之一，能否準(zhǔn)確采集方向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)與駕駛模 擬器的仿真程度有著密切的關(guān)系。目前市場上成熟的駕駛模擬器的方向盤的測量裝置精度 都不是很高，從而不能協(xié)調(diào)配合駕駛模擬場景的切換與操縱部件的操作。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種駕駛模擬器用的方向盤轉(zhuǎn)角測量裝置，當(dāng)駕駛員 在駕駛模擬器上進(jìn)行模擬駕駛時(shí)，該裝置能夠準(zhǔn)確的采集模擬駕駛過程中方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角 度及轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而為模擬駕駛仿真場景提供所需要的渲染數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)—種駕駛模擬器用方向盤轉(zhuǎn)角測量裝置，包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù) 據(jù)接收單元，數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)接收單元依次相連；所述的數(shù)據(jù)采集單元 采用BI角度傳感器SX-4300A ；所述的數(shù)據(jù)處理單元采用AVR單片機(jī)ATMEGA16 ；所述的數(shù)據(jù) 接收單元采用USB-4716數(shù)據(jù)采集卡。所述的角度傳感器SX-4300A套接于汽車方向盤轉(zhuǎn)向柱上，當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與轉(zhuǎn) 向柱相接觸的傳感器上的活動(dòng)套也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，向數(shù)據(jù)處理單元的輸出變化的模擬電壓信號。所述的角度傳感器SX-4300A的輸出端與單片機(jī)的ADCO和ADCl端口相連接，從而 將其輸出的模擬電壓信號送入單片機(jī)的ADCO和ADCl端口進(jìn)行相應(yīng)的模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換； 單片機(jī)ATMEGA16接收角度傳感器所傳送的電壓信號且將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號后，根據(jù) 預(yù)先編寫好的程序計(jì)算出方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。所述的單片機(jī)ATMEGA16通過串口通訊協(xié)議USB2. O與數(shù)據(jù)采集卡相連接。本實(shí)用新型根據(jù)高精度角度傳感器采集方向盤的轉(zhuǎn)向信息，并將轉(zhuǎn)向信息傳送給高性能單片機(jī)進(jìn)行處理，從而得出方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并將得到的結(jié)果傳送給 數(shù)據(jù)采集卡。這種采集方法具有控制準(zhǔn)確，響應(yīng)迅速，價(jià)格低廉，適合在駕駛模擬器上廣泛 使用。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向計(jì)算原理圖。圖3為單片機(jī)引腳連接圖。圖4為本實(shí)用新型的工作流程圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型具體內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
參照圖1，本實(shí)用新型包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)接收單元，所述的 數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)接收單元依次相連。其中角度傳感器為SX-4300A，角度 傳感器SX-4300A套接于汽車方向盤轉(zhuǎn)向柱上，當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與轉(zhuǎn)向柱相接觸的傳感器 上的活動(dòng)套也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，從而輸出變化的模擬電壓信號。角度傳感器的輸出端與單片機(jī)的 ADCO和ADCl端口相連接，從而將其輸出的模擬電壓信號送入單片機(jī)的ADCO和ADCl端口進(jìn) 行相應(yīng)的模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換；單片機(jī)ATMEGA16接收角度傳感器所傳送的電壓信號且將其 轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號后，根據(jù)預(yù)先編寫好的程序計(jì)算出方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。單 片機(jī)通過串口通訊協(xié)議USB2. 0與數(shù)據(jù)采集卡相連接，從而將其處理后的計(jì)算結(jié)果傳送給 數(shù)據(jù)采集卡，用于做進(jìn)一步的處理。參照圖2，角度傳感器SX-4300A套接在轉(zhuǎn)向柱的外部，采用駕駛模擬器的12V 電源對其進(jìn)行供電。當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)后，活動(dòng)套上由N極和S極構(gòu)成的轉(zhuǎn)子在齒輪作用 下發(fā)生旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子內(nèi)部設(shè)有2個(gè)電磁傳感器，分別用于檢測磁場方向?yàn)镹極到S極， 相位角錯(cuò)開90度的模擬電壓信號，如圖中的電壓波形Pl與P2。結(jié)合Pl與P2就可 以計(jì)算出方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。其計(jì)算方法如下設(shè)方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為
ice(-360,360)。其中設(shè)定方向盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為負(fù)；設(shè)角度傳感器輸出
的電壓值Pl和P2與輸入電壓的比值分別為外為，則
權(quán)利要求1.一種駕駛模擬器用方向盤轉(zhuǎn)角測量裝置，包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù) 接收單元，其特征在于數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)接收單元依次相連；所述的數(shù) 據(jù)采集單元采用BI角度傳感器SX-4300A ；所述的數(shù)據(jù)處理單元采用AVR單片機(jī)ATMEGA16 ； 所述的數(shù)據(jù)接收單元采用USB-4716數(shù)據(jù)采集卡。
2.如權(quán)利要求1所述的駕駛模擬器用方向盤轉(zhuǎn)角測量裝置，其特征在于所述的角度 傳感器SX-4300A套接在汽車方向盤轉(zhuǎn)向柱上。
3.如權(quán)利要求1所述的駕駛模擬器用方向盤轉(zhuǎn)角測量裝置，其特征在于所述的角度 傳感器SX-4300A的輸出端與單片機(jī)的ADCO和ADCl端口相連接，從而將其輸出的模擬電壓 信號送入單片機(jī)的ADCO和ADCl端口進(jìn)行相應(yīng)的模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換；單片機(jī)ATMEGA16接收 角度傳感器所傳送的電壓信號且將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號后，根據(jù)預(yù)先編寫好的程序計(jì)算 出方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
4.如權(quán)利要求1所述的駕駛模擬器用方向盤轉(zhuǎn)角測量裝置，其特征在于所述的單片 機(jī)ATMEGA16通過串口通訊協(xié)議USB2. 0與數(shù)據(jù)采集卡相連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種駕駛模擬器用方向盤轉(zhuǎn)角測量裝置，包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)接收單元，其特征在于數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)接收單元依次相連；所述的數(shù)據(jù)采集單元采用BI角度傳感器SX-4300A；所述的數(shù)據(jù)處理單元采用AVR單片機(jī)ATMEGA16；所述的數(shù)據(jù)接收單元采用USB-4716數(shù)據(jù)采集卡。本實(shí)用新型根據(jù)高精度角度傳感器采集方向盤的轉(zhuǎn)向信息，并將轉(zhuǎn)向信息傳送給高性能單片機(jī)進(jìn)行處理，從而得出方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并將得到的結(jié)果傳送給數(shù)據(jù)采集卡。這種采集方法具有控制準(zhǔn)確，響應(yīng)迅速，價(jià)格低廉，適合在駕駛模擬器上廣泛使用。
文檔編號G01B7/30GK201885683SQ20102062225
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者于鵬程, 吳初娜, 毛錦 申請人:長安大學(xué)