CN202032999U - 一种驾驶模拟器的踏板行程测量装置 - Google Patents

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吴初娜
于鹏程
孙纯
何定
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Abstract

本实用新型公开了一种驾驶模拟器的踏板行程测量装置，包括驾驶模拟器的踏板，在踏板上连接有行程采集板，该行程采集板与数据处理单元连接，数据处理单元上与数据存储单元连接。本实用新型采用带有A，B两个霍尔传感器的采集板采集踏板的行程信息，并将该信息以数字电压脉冲的形式传送给单片机进行运算处理，计算得出当前的踏板行程，并将得到的结果通过串口传送给数据存储软件，以进行数据存储。这种踏板行程测量方法控制准确，响应迅速，适合在驾驶模拟器上广泛使用。

Description

一种驾驶模拟器的踏板行程测量装置
技术领域
本实用新型涉及电子测量技术领域，尤其涉及一种驾驶模拟器的踏板行程测量装置。 
背景技术
近年来，随着汽车保有量的增多，汽车安全驾驶已经成为了研究的热点。随着虚拟现实技术的发展，驾驶模拟器作为研究安全驾驶行为的重要工具之一，也得到了大幅度的发展。驾驶模拟器所具有的沉浸感、交互感等特性，为安全高效地开展驾驶行为研究提供了良好的平台。 
研究驾驶员的驾驶行为主要是研究驾驶员在驾驶过程中对方向盘、加速踏板、制动踏板和离合踏板的操作过程，因此在驾驶员模拟驾驶过程中，需要对上述四个操作部件的操作数据进行测量和采集。所采集的数据除了可以用于分析驾驶行为外，也可以通过串口发送给驾驶模拟器的上位机软件，用于驾驶场景的渲染，生成动态驾驶画面。因此，踏板行程的准确测量与研究成果的可靠性、驾驶模拟器的真实度有着密切的关系。 
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种驾驶模拟器的踏板行程测量装置，在驾驶员模拟驾驶的过程中，该装置能够实时准确的测量驾驶员驾驶操作时的踏板行程，从而为驾驶行为研究提供必要的数据支持。 
为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现： 
一种驾驶模拟器的踏板行程测量装置，包括驾驶模拟器的踏板，其特征在于，在踏板上连接有行程采集板，该行程采集板与数据处理单元连接，数据处理单元上与数据存储单元连接。
本实用新型的其他特点是： 
所述行程采集单元包括槽型轨道、条形磁盘和采集板。其中，槽型轨道固定在踏板延长臂下面的支架上；条形磁盘固定在踏板的延长臂上后放入槽型轨道；采集板固定在槽型轨道上。其可以实时的测量当前的踏板行程并以数字电压信号的形式输出，输送给数据处理单元。
本实用新型采用带有A，B两个霍尔传感器的采集板采集踏板的行程信息，并将该信息以脉冲的形式传送给单片机进行运算处理，计算得出当前的踏板行程，并将得到的结果通过串口传送给数据存储软件，以进行数据存储。这种踏板行程测量方法控制准确，响应迅速，适合在驾驶模拟器上广泛使用。 
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。 
图2a是条形磁盘示意图，图2b是采集板示意图； 
图3为踏板行程测量原理图。
图4为本实用新型的工作流程图； 
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施方式
参照图1，实施例给出的驾驶模拟器的踏板行程测量装置，包括：驾驶模拟器的踏板，在踏板上连接有包括槽型轨道、条形磁盘和采集板构成的行程采集板，该行程采集板与数据处理单元连接，数据处理单元上与数据存储单元连接。 
其中，槽型轨道固定在踏板延长臂下面的支架上，条形磁盘固定在踏板的延长臂上后放入槽型轨道；采集板固定在槽型轨道上。 
数据处理单元采用AVR单片机ATMEGA16，其实时的接收行程采集单元所传送的数字电压信号并进行相应的运算处理后，计算得出踏板的行程，并将处理结果通过串口通讯协议USB2.0发送给数据存储单元。 
数据存储单元为在PC机上以VS2008为开发平台编写的数据存储软件，其主要用于实时的接收数据处理单元所传送过来的处理结果，并将其存入数据库，以用于后期的数据分析处理。 
参照图2，条形磁盘为一长70mm，宽12mm的长方形铁块，7个直径为4mm的圆柱形磁块一字型依次镶嵌在条形铁块的中心线上，磁块之间的间隔为4mm（图2a）。条形磁盘固定在踏板延长臂后放入槽型轨道里面，与槽型轨道可以发生相对运动。 
采集板为一长60mm，宽36mm的长方形电路板，A，B两个A3144霍尔传感器相对的固定在电路板的上方（图2b）。其中，A传感器在B传感器的下方。A3144霍尔传感器是Allegro MicroSystems公司生产的宽温、开关型霍尔效应传感器，其工作温度范围可达-40℃~150℃，具有尺寸小、稳定性好、灵敏度高等特点。条形磁盘的中心线上一字型依次排列着7个圆柱形磁块，每个磁块的直径为4mm。条形磁盘固定在踏板延长臂后放入槽型轨道里面，与槽型轨道可以发生相对运动。采集板将霍尔传感器朝下固定在槽型轨道上，不能与槽型轨道发生相对运动。 
参照图3，当踏板上下踩动时，固定安装在踏板延长臂上的条形磁盘可以随之前后移动，而固定于槽型轨道上面的采集板不能前后移动，因此条形磁盘和采集板之间就有相对速度，该速度即是驾驶员踩下或抬起踏板的速度。随着条形磁盘的前后移动，霍尔传感器可以间断性的感应到条形磁盘上的磁块。当条形磁盘上的磁块移动到霍尔传感器下方时，传感器输出5V高电平；不然，传感器输出0V低电平。因此采集板上的A，B两个霍尔传感器就会输出电平高低变化的数字电压信号A1和B1。当传感器的输出脉冲如果从低电平跳变到高电平，则说明传感器检测到一个磁块。如果从高电平跳变到低电平，则说明传感器一个磁块检测完毕。磁块的直径为4mm，磁块与磁块之间的间隔也为4mm。因此输出脉冲每跳变一次，则说明踏板的行程增加或者减少了4mm。 
当踏板向下踩动时，传感器A先感应到磁块，所以A先输出高电平，然后B再输出高电平，A1的相位超前B1的相位1/4周期。相反，当踏板向上抬起时，传感器B先感应到磁块，所以B先输出高电平，然后A再输出高电平，A1的相位落后B1的相位1/4周期。当传感器输出的脉冲A1和B1发送给单片机时，单片机会对跳变次数进行计数。当A输出的脉冲先跳变到高电平时，跳变次数加1；当B输出的脉冲先跳变到高电平时，跳变次数减1。按照上述方法，如果跳变次数记为N，则踏板的行程就为4*（N-1）mm。 
参照图4，本实用新型的驾驶模拟器的踏板行程测量装置具体工作流程是，当系统上电，程序初始化之后，A，B霍尔传感器开始进入工作状态。当驾驶员踩下或抬起驾驶模拟器上的加速、制动或者离合踏板时，A，B霍尔传感器实时的感应随着踏板前后移动的条形磁盘上的磁块，并相应的输出高低变化的数字电压信号脉冲。两个霍尔传感器的输出端与单片机的两个I/O端口B0和B1相连接，从而将其输出的数字电压信号送入单片机进行处理计算。单片机接收A，B传感器所输出的A1和B1脉冲信号后，预先编写好的程序根据脉冲的跳变次数和跳变方式实时的计算出相应的踏板的行程。同时将计算结果通过串口通讯协议USB2.0传送给PC机，将其处理后的计算结果通过数据存储软件存入数据库，用于以后进一步的数据分析处理。 

Claims (4)

1.一种驾驶模拟器的踏板行程测量装置，包括驾驶模拟器的踏板，其特征在于，在踏板上连接有行程采集板，该行程采集板与数据处理单元连接，数据处理单元上与数据存储单元连接。
2.如权利要求1所述的驾驶模拟器的踏板行程测量装置，其特征在于，所述的行程采集板包括槽型轨道、条形磁盘和采集板，其中，槽型轨道固定在踏板延长臂下面的支架上；条形磁盘固定在踏板的延长臂上后放入槽型轨道；采集板固定在槽型轨道上。
3.如权利要求2所述的驾驶模拟器的踏板行程测量装置，其特征在于，所述的条形磁盘为一长70mm，宽12mm的长方形铁块，7个直径为4mm的圆柱形磁块一字型依次镶嵌在条形铁块的中心线上，磁块之间的间隔为4mm。
4.如权利要求2所述的驾驶模拟器的踏板行程测量装置，其特征在于，所述的采集板为一长60mm，宽36mm的长方形电路板，电路板的上方相对固定有两个A3144霍尔传感器（A，B）。
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