非接觸式汽車駕駛模擬器信號處理裝置制造方法
【專利摘要】非接觸式汽車駕駛模擬器信號處理裝置，它涉及汽車駕駛模擬設備【技術領域】，本實用新型分別采用條形磁鐵、霍爾角度傳感器、線性霍爾傳感器和開關霍爾傳感器對汽車駕駛模擬器各個部件進行測量，汽車駕駛模擬器中的方向盤、離合器、腳剎、油門、手剎和檔位這些使用頻率最高的部件，全部采用磁鐵和非接觸式的霍爾傳感器進行測量。另外，由于方向盤采用角度傳感器，因此不需要安裝蝸輪蝸桿裝置，故而不會出現(xiàn)由于渦輪蝸桿裝置導致的方向盤手感變差問題，也不存在使用光電編碼器而出現(xiàn)的對安裝精度要求高且容易丟失數(shù)據(jù)的問題。
【專利說明】非接觸式汽車駕駛模擬器信號處理裝置
[0001]【技術領域】:
[0002]本實用新型涉及汽車駕駛模擬設備【技術領域】，具體涉及非接觸式汽車駕駛模擬器信號處理裝置。
[0003]【背景技術】:
[0004]現(xiàn)有汽車駕駛模擬器通常分為簡易汽車駕駛模擬器和互動汽車駕駛模擬器。
[0005]簡易汽車駕駛模擬器通常包含方向盤、離合器、腳剎、油門、手剎、轉向燈、雨刮、檔位等操作部件，并且在方向盤、離合器、腳剎、油門、手剎和檔位等部件上安裝有開關元器件(例如光耦開關、開關霍爾等)，然后通過信號處理電路將這些操作部件的操作信號以指示燈的形式顯示在汽車駕駛模擬器的顯示面板上。簡易汽車駕駛模擬器對操作部件的信號進行了簡單采集并顯示，不能輸入到計算機內從而與模擬駕駛程序連接。
[0006]現(xiàn)有的互動汽車駕駛模擬器通常在方向盤、離合器、腳剎、油門、手剎、轉向燈、雨刮、檔位等操作部件上安裝有傳感器，然后將傳感器的信號經(jīng)過電路板采集處理后送入計算機，與模擬駕駛程序相連，從而實現(xiàn)操作部件與模擬駕駛軟件的互動。
[0007]通常可以將汽車駕駛模擬器中的傳感器分為開關型傳感器和多值型傳感器。開關傳感器有:示寬燈、近光燈、遠光燈、左轉燈、右轉燈、雨刮慢、雨刮快、車門、安全帶、霧燈、倒擋、一檔、二檔、三檔、四檔和五檔等，這些信號只有通和斷兩種狀態(tài)，用開關傳感器即可。多值傳感器有:方向盤、離合器、腳剎、油門和手剎，為了獲得更好的信號精度，這些傳感器通常輸出連續(xù)的模擬信號或多級的數(shù)字信號。
[0008]由于汽車前大燈、轉向燈、雨刮等通常采用汽車組合開關，而檔位通常采用開關霍爾傳感器，點火鑰匙通常采用真車配件，車門、安全帶、霧燈等傳感器信號也是采用開關傳感器。因此各種互動汽車駕駛模擬器的開關信號處理大體相同，主要區(qū)別體現(xiàn)在方向盤、離合器、腳剎、油門和手剎上。
[0009]以下描述現(xiàn)有常用幾種互動汽車駕駛模擬器信號處理裝置。
[0010]現(xiàn)有方案1:方向盤、離合器、腳剎、油門和手剎全部安裝位移傳感器。如果全部采用高精度位移傳感器，則成本較高。如果為了降低成本而采用廉價位移傳感器，往往導致信號精確度不夠，特別是方向盤精度不夠。另外，方向盤是旋轉運動，要帶動直線運動的位移傳感器，必須采用蝸輪蝸桿裝置(即方向機)，將方向盤的旋轉運動轉化為直線運動，而安裝了蝸輪蝸桿裝置的方向盤，容易導致手感變差。
[0011]現(xiàn)有方案2:方向盤采用光電編碼器；離合器、腳剎和油門各采用一個線性霍爾傳感器(以下簡稱為:線性霍爾)和一個柱狀磁鐵，在踩踏板的過程中，磁鐵在線性霍爾的一側運動，從最貼近線性霍爾到遠離線性霍爾，或者從遠離線性霍爾，到接近線性霍爾。手剎采用一個開關霍爾傳感器(以下簡稱開關霍爾)和一個柱狀磁鐵。這個方案的優(yōu)點就是價格低廉，方向盤精度較高。缺點是方向盤上的光電編碼器對安裝精度要求較高，抵抗方向盤振動的能力較差。離合、腳剎和油門踏板中由于磁鐵只在線性霍爾一側活動，由于行程較短，同樣對安裝精度要求較高。手剎采用開關霍爾，只能表示拉起和放下兩種狀態(tài)。
[0012]現(xiàn)有方案3:方向盤采用高精度位移傳感器，離合器、腳剎、油門和手剎采用由10個開關霍爾組成的傳感器。這種方案的優(yōu)點是方向盤精度較高，整體方案成本較低。但是采用10個開關霍爾組成的傳感器精度較低，且信號不連續(xù)。由于方向盤采用位移傳感器，因此同樣存在因為使用了蝸輪蝸桿導致方向盤手感變差的問題。
[0013]現(xiàn)有方案4:方向盤采用高精度位移傳感器，離合器、腳剎、油門和手剎采用條形磁鐵和線性霍爾組成的傳感器。這種方案的優(yōu)點是方向盤精度較高。由于方向盤采用位移傳感器，因此同樣存在因為使用了蝸輪蝸桿導致方向盤手感變差的問題。
[0014]現(xiàn)有方案5:方向盤采用光電編碼器，離合器、腳剎、油門和手剎采用條形磁鐵和線性霍爾組成的傳感器。這種方案的優(yōu)點是方向盤精度較高，但是光電編碼器遇到方向盤振動時容易丟失數(shù)據(jù)，從而出現(xiàn)信號偏差。
[0015]以上方案中，通常來說，方向盤采用的是位移傳感器或光電編碼器。方向盤采用位移傳感器，就必須使用蝸輪蝸桿裝置將方向盤的旋轉運動轉化為直線運動，而蝸輪蝸桿裝置容易導致方向盤手感變差。另外，如果采用接觸式位移傳感器，則傳感器的使用壽命相對較短。采用光電編碼器則不需要使用蝸輪蝸桿裝置，但是光電編碼器對安裝位置要求較高，方向盤振動幅度較大時，容易丟失數(shù)據(jù)或損害傳感器。
[0016]實用新型內容:
[0017]本實用新型的目的是提供非接觸式汽車駕駛模擬器信號處理裝置，它設置合理、操作方便，設備分別采用條形磁鐵、霍爾角度傳感器、線性霍爾傳感器和開關霍爾傳感器對各個部件進行測量。汽車駕駛模擬器中的方向盤、離合器、腳剎、油門、手剎和檔位這些使用頻率最高的部件，全部采用非接觸式的霍爾傳感器進行測量。另外，由于方向盤采用角度傳感器，因此不需要安裝蝸輪蝸桿裝置，故而不會出現(xiàn)由于蝸輪蝸桿裝置導致的方向盤手感變差問題，也不存在使用光電編碼器而出現(xiàn)的對安裝精度要求高且容易丟失數(shù)據(jù)的問題。
[0018]為了解決【背景技術】所存在的問題，本實用新型是采用以下技術方案:它包含信號處理電路板E1、第一線性霍爾傳感器X1、第一條形磁鐵Tl、第一線路板P1、第二線性霍爾傳感器X2、第二條形磁鐵T2、第二線路板P2、第三線性霍爾傳感器X3、第三條形磁鐵T3、第三線路板P3、第四線性霍爾傳感器X4、第四條形磁鐵T4、第四線路板P4、霍爾角度傳感器J1、第五條形磁鐵T5、第六條形磁鐵T6、第五線路板P5、檔位柱形磁鐵Zl、一檔開關霍爾傳感器K1、二檔開關霍爾傳感器K2、三檔開關霍爾傳感器K3、四檔開關霍爾傳感器K4、五檔開關霍爾傳感器K5、倒擋開關霍爾傳感器K6、第六線路板P6、汽車組合開關ZK、安全帶開關Gl、霧燈開關G2和車門開關G3。第一線性霍爾傳感器Xl焊接在第一線路板Pl上，第一條形磁鐵Tl安裝在與離合器踏板相連的連桿上，且第一條形磁鐵Tl安裝在第一線性霍爾傳感器Xl的外側，第二線性霍爾傳感器X2焊接在第二線路板P2上，第二條形磁鐵T2安裝在與腳剎踏板相連的連桿上，且第二條形磁鐵T2安裝在第二線性霍爾傳感器X2的外側，第三線性霍爾傳感器X3焊接在第三線路板P3上，第三條形磁鐵T3安裝在與油門踏板相連的連桿上，且第三條形磁鐵T3安裝在第三線性霍爾傳感器X3的外側，第四線性霍爾傳感器X4焊接在第四線路板P4上，第四條形磁鐵T4安裝在與手剎拉桿相連的連桿上，且第四條形磁鐵T4安裝在第四線性霍爾傳感器X4的外側，霍爾角度傳感器Jl焊接在第五線路板P5上，第五條形磁鐵T5和第六條形磁鐵T6粘合在一起后安裝在第五線路板P5和霍爾角度傳感器Jl的正下方，第五條形磁鐵T5和第六條形磁鐵T6安裝在與方向盤旋轉軸隨動的旋轉軸上，柱形磁鐵Zl安裝在檔位桿的下端，且一檔開關霍爾傳感器K1、二檔開關霍爾傳感器K2、三檔開關霍爾傳感器K3、四檔開關霍爾傳感器K4、五檔開關霍爾傳感器K5、倒擋開關霍爾傳感器K6均焊接在第六線路板P6上，柱形磁鐵Zl在一檔開關霍爾傳感器K1、二檔開關霍爾傳感器K2、三檔開關霍爾傳感器K3、四檔開關霍爾傳感器K4、五檔開關霍爾傳感器K5、倒擋開關霍爾傳感器K6的中間，第一線路板Pl、第二線路板P2、第三線路板P3、第四線路板P4、第五線路板P5和第六線路板P6都通過線束與信號處理電路板El相連，組合開關ZK通過線束與El相連，安全帶開關Gl、霧燈開關G2和車門開關G3也通過線束與El相連，信號處理電路板El通過USB線將傳感器信號送入計算機。
[0019]本實用新型工作原理:將該裝置安裝在汽車駕駛模擬器上，作為汽車駕駛模擬器的傳感信號檢測系統(tǒng)。當方向盤旋轉時，帶動方向盤旋轉軸上的小齒輪旋轉，小齒輪帶動大齒輪旋轉，大齒輪帶動大齒輪上的旋轉軸旋轉，從而使得安裝在大齒輪旋轉軸上的兩塊條形磁鐵旋轉，霍爾角度傳感器與這兩塊條形磁鐵相對位置發(fā)生變化，從而產(chǎn)生不同的電壓，用于表不方向盤的旋轉角度。
[0020]離合器、腳剎、油門和手剎這四個操作部件通過連桿機構，將旋轉運動轉化為直線運動。條形磁鐵安裝在連桿上，線性霍爾傳感器安裝在條形磁鐵的側方。操作這些操作部件時，安裝在連桿上的條形磁鐵位置變化，而線性霍爾的位置是不變的，從而線性霍爾傳感器輸出不同的電壓信號，用于表示離合器、腳剎、油門和手剎的位置變化。
[0021]檔位采用6個開關霍爾傳感器檢測檔位值，其他開關值如電源、點火、近光燈、遠光燈等，采用組合開關；安全帶可以采用真車安全帶，車門也可以采用一個開關傳感器；霧燈可以采用霧燈開關。
[0022]用于測量方向盤角度的霍爾角度傳感器所在的線路板，用于測量離合器、腳剎、油門和手剎行程的線性霍爾傳感器所在的線路板，用于測量檔位信號的開關霍爾所在的線路板，還有組合開關、安全帶開關、霧燈開關、車門開關等，通過線束與信號處理線路板相連，在信號處理線路板進行信號處理后，通過USB線送入計算機。
[0023]本實用新型具有以下有益效果:它能提供價格低廉且使用壽命很長的汽車模擬器傳感器解決方案，方向盤采用條形磁鐵和霍爾角度傳感器測量轉角，離合、腳剎、油門和手剎采用條形磁鐵和線性霍爾傳感器測量行程，檔位采用柱狀磁鐵和開關霍爾傳感器，電源開關、點火開關、示寬燈開關、近光燈開關、遠光燈開關、左轉開關、右轉開關、危險報警閃光燈開關、慢速雨刮開關、快速雨刮開關采用真車組合開關，車門、安全帶、霧燈等傳感器信號采用開關傳感器。汽車駕駛模擬器中，方向盤、離合器、腳剎、油門、手剎和檔位這些使用頻率最高的部件，全部采用非接觸式的霍爾傳感器，成本低，使用壽命長。另外，由于方向盤采用角度傳感器，因此不需要安裝蝸輪蝸桿裝置，因此不會出現(xiàn)由于蝸輪蝸桿裝置導致的方向盤手感變差問題，也不存在使用光電編碼器而出現(xiàn)的對安裝精度要求高且容易丟失數(shù)據(jù)的問題。
[0024]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0025]圖1為本實用新型的結構示意圖，
[0026]圖2為本實用新型中用于測量方向盤轉角的裝置的俯視圖
[0027]圖3為圖2的正視結構示意圖；
[0028]圖4為圖2的側面結構示意圖。
[0029]【具體實施方式】:
[0030]參看圖1-圖4，本【具體實施方式】采用以下技術方案:它包含信號處理電路板E1、第一線性霍爾傳感器X1、第一條形磁鐵Tl、第一線路板P1、第二線性霍爾傳感器X2、第二條形磁鐵T2、第二線路板P2、第三線性霍爾傳感器X3、第三條形磁鐵T3、第三線路板P3、第四線性霍爾傳感器X4、第四條形磁鐵T4、第四線路板P4、霍爾角度傳感器J1、第五條形磁鐵T5、第六條形磁鐵T6、第五線路板P5、檔位柱形磁鐵Z1、一檔開關霍爾傳感器K1、二檔開關霍爾傳感器K2、三檔開關霍爾傳感器K3、四檔開關霍爾傳感器K4、五檔開關霍爾傳感器K5、倒擋開關霍爾傳感器K6、第六線路板P6、汽車組合開關ZK、安全帶開關G1、霧燈開關G2和車門開關G3。第一線性霍爾傳感器Xl焊接在第一線路板Pl上，第一條形磁鐵Tl安裝在與離合器踏板相連的連桿上，且第一條形磁鐵Tl安裝在第一線性霍爾傳感器Xl的外側，第二線性霍爾傳感器X2焊接在第二線路板P2上，第二條形磁鐵T2安裝在與腳剎踏板相連的連桿上，且第二條形磁鐵T2安裝在第二線性霍爾傳感器X2的外側，第三線性霍爾傳感器X3焊接在第三線路板P3上，第三條形磁鐵T3安裝在與油門踏板相連的連桿上，且第三條形磁鐵T3安裝在第三線性霍爾傳感器X3的外側，第四線性霍爾傳感器X4焊接在第四線路板P4上，第四條形磁鐵T4安裝在與手剎拉桿相連的連桿上，且第四條形磁鐵T4安裝在第四線性霍爾傳感器X4的外側，霍爾角度傳感器Jl焊接在第五線路板P5上，第五條形磁鐵T5和第六條形磁鐵T6粘合在一起后安裝在第五線路板P5和霍爾角度傳感器Jl的正下方，第五條形磁鐵T5和第六條形磁鐵T6安裝在與方向盤旋轉軸隨動的旋轉軸上，柱形磁鐵Zl安裝在檔位桿的下端，且一檔開關霍爾傳感器K1、二檔開關霍爾傳感器K2、三檔開關霍爾傳感器K3、四檔開關霍爾傳感器K4、五檔開關霍爾傳感器K5、倒擋開關霍爾傳感器K6均焊接在第六線路板P6上，柱形磁鐵Zl在一檔開關霍爾傳感器K1、二檔開關霍爾傳感器K2、三檔開關霍爾傳感器K3、四檔開關霍爾傳感器K4、五檔開關霍爾傳感器K5、倒擋開關霍爾傳感器K6的中間，第一線路板P1、第二線路板P2、第三線路板P3、第四線路板P4、第五線路板P5和第六線路板P6都通過線束與信號處理電路板El相連，組合開關ZK通過線束與El相連，安全帶開關Gl、霧燈開關G2和車門開關G3也通過線束與El相連，信號處理電路板El通過USB線將傳感器信號送入計算機。
[0031]所述的組合開關ZK上通常有電源開關、點火開關、示寬燈開關、近光燈開關、遠光燈開關、左轉開關、右轉開關、危險報警閃光燈開關、慢速雨刮開關、快速雨刮開關。
[0032]本【具體實施方式】工作原理:將該裝置安裝在汽車駕駛模擬器上，作為汽車駕駛模擬器的傳感信號檢測系統(tǒng)。當方向盤旋轉時，帶動方向盤旋轉軸上的小齒輪旋轉，小齒輪帶動大齒輪旋轉，大齒輪帶動大齒輪上的旋轉軸旋轉，從而使得安裝在大齒輪旋轉軸上的兩塊條形磁鐵旋轉，霍爾角度傳感器與這兩塊條形磁鐵相對位置發(fā)生變化，從而產(chǎn)生不同的電壓，用于表不方向盤的旋轉角度。
[0033]離合器、腳剎、油門和手剎這四個操作部件通過連桿機構，將旋轉運動轉化為直線運動。條形磁鐵安裝在連桿上，線性霍爾傳感器安裝在條形磁鐵的側方。操作這些操作部件時，安裝在連桿上的條形磁鐵位置變化，而線性霍爾的位置是不變的，從而線性霍爾傳感器輸出不同的電壓信號，用于表示離合器、腳剎、油門和手剎的位置變化。
[0034]檔位采用6個開關霍爾傳感器檢測檔位值，其他開關值如電源、點火、近光燈、遠光燈等，采用組合開關；安全帶可以采用真車安全帶，車門也可以采用一個開關傳感器；霧燈可以采用霧燈開關。
[0035]用于測量方向盤角度的霍爾角度傳感器所在的線路板，用于測量離合器、腳剎、油門和手剎行程的線性霍爾傳感器所在的線路板，用于測量檔位信號的開關霍爾所在的線路板，還有組合開關、安全帶開關、霧燈開關、車門開關等，通過線束與信號處理線路板相連，在信號處理線路板進行信號處理后，通過USB線送入計算機。
[0036]在具體實施過程中，也可以將與手剎拉桿相連的條形磁鐵四更換為柱狀磁鐵，將線性霍爾四更換為開關霍爾，另外也可以將第五條形磁鐵和第六條形磁鐵粘合在一起后，安裝在第五線路板和霍爾角度傳感器的正上方。
[0037]本【具體實施方式】具有以下有益效果:它能提供價格低廉且使用壽命很長的汽車模擬器傳感器解決方案，方向盤采用條形磁鐵和霍爾角度傳感器測量轉角，離合、腳剎、油門和手剎采用條形磁鐵和線性霍爾傳感器測量行程，檔位采用柱狀磁鐵和開關霍爾傳感器，電源開關、點火開關、示寬燈開關、近光燈開關、遠光燈開關、左轉開關、右轉開關、危險報警閃光燈開關、慢速雨刮開關、快速雨刮開關采用真車組合開關，車門、安全帶、霧燈等傳感器信號采用開關傳感器。汽車駕駛模擬器中，方向盤、離合器、腳剎、油門、手剎和檔位這些使用頻率最高的部件，全部采用非接觸式的霍爾傳感器，成本低，使用壽命長。另外，由于方向盤采用角度傳感器，因此不需要安裝蝸輪蝸桿裝置，因此不會出現(xiàn)由于蝸輪蝸桿裝置導致的方向盤手感變差問題，也不存在使用光電編碼器而出現(xiàn)的對安裝精度要求高且容易丟失數(shù)據(jù)的問題。
【權利要求】
1.非接觸式汽車駕駛模擬器信號處理裝置，其特征在于它包含信號處理電路板(El)、第一線性霍爾傳感器(XI)、第一條形磁鐵(Tl)、第一線路板(P1)、第二線性霍爾傳感器(X2)、第二條形磁鐵(T2)、第二線路板(P2)、第三線性霍爾傳感器(X3)、第三條形磁鐵(T3)、第三線路板(P3)、第四線性霍爾傳感器(X4)、第四條形磁鐵(T4)、第四線路板(P4)、霍爾角度傳感器(Jl)、第五條形磁鐵(T5)、第六條形磁鐵(T6)、第五線路板(P5)、檔位柱形磁鐵(Zl)、一檔開關霍爾傳感器(Kl)、二檔開關霍爾傳感器(K2)、三檔開關霍爾傳感器(K3)、四檔開關霍爾傳感器(K4)、五檔開關霍爾傳感器(K5)、倒擋開關霍爾傳感器(K6)、第六線路板(P6)、汽車組合開關(ZK)、安全帶開關(G1)、霧燈開關(G2)和車門開關(G3)。
2.第一線性霍爾傳感器(Xl)焊接在第一線路板(Pl)上，第一條形磁鐵(Tl)安裝在與離合器踏板相連的連桿上，且第一條形磁鐵(Tl)安裝在第一線性霍爾傳感器(Xl)的外側，第二線性霍爾傳感器(X2)焊接在第二線路板(P2)上，第二條形磁鐵(T2)安裝在與腳剎踏板相連的連桿上，且第二條形磁鐵(T2)安裝在第二線性霍爾傳感器(X2)的外側，第三線性霍爾傳感器(X3)焊接在第三線路板(P3)上，第三條形磁鐵(T3)安裝在與油門踏板相連的連桿上，且第三條形磁鐵(T3)安裝在第三線性霍爾傳感器(X3)的外側，第四線性霍爾傳感器(X4)焊接在第四線路板(P4)上，第四條形磁鐵(T4)安裝在與手剎拉桿相連的連桿上，且第四條形磁鐵(T4)安裝在第四線性霍爾傳感器(X4)的外側，霍爾角度傳感器(Jl)焊接在第五線路板(P5)上，第五條形磁鐵(T5)和第六條形磁鐵(T6)粘合在一起后安裝在第五線路板(P5)和霍爾角度傳感器(Jl)的正下方，第五條形磁鐵(T5)和第六條形磁鐵(T6)安裝在與方向盤旋轉軸隨動的旋轉軸上，柱形磁鐵(Zl)安裝在檔位桿的下端，且一檔開關霍爾傳感器(Kl)、二檔開關霍爾傳感器(K2)、三檔開關霍爾傳感器(K3)、四檔開關霍爾傳感器(K4)、五檔開關霍爾傳感器(K5)、倒擋開關霍爾傳感器(K6)均焊接在第六線路板(P6)上，柱形磁鐵(Zl)在一檔開關霍爾傳感器(Kl)、二檔開關霍爾傳感器(K2)、三檔開關霍爾傳感器(K3)、四檔開關霍爾傳感器(K4)、五檔開關霍爾傳感器(K5)、倒擋開關霍爾傳感器(K6)的中間，第一線路板(P1)、第二線路板(P2)、第三線路板(P3)、第四線路板(P4)、第五線路板(P5)和第六線路板(P6)都通過線束與信號處理電路板(El)相連，組合開關(ZK)通過線束與(El)相連，安全帶開關(G1)、霧燈開關(G2)和車門開關(G3)也通過線束與(El)相連，信號處理電路板(El)通過USB線將傳感器信號送入計算機。
【文檔編號】G09B9/04GK203838901SQ201420248361
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權日:2014年5月15日
【發(fā)明者】曾紀國, 蔡十華 申請人:南昌墨泥軟件有限公司