CN203083523U - 一种汽车驾驶模拟器中机械踏板开度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车驾驶模拟器中机械踏板开度检测装置，其中，踏板固定于驾驶舱；踏板顶杆分别与踏板和电阻尺连接；电阻尺固定在固定支架上；阻力弹簧套嵌在踏板顶杆上，与踏板和驾驶舱外壳连接；电阻尺包含三个接口，第一接口与电源连接，第二接口和第三接口与信号调理模块连接，第二接口接地；信号调理模块与数据采集模块连接，当踏板的开度变化时，信号调理模块接收电阻尺第二接口和第三接口输出的信号，并将所接收的信号处理为单信号后输出至数据采集模块；数据采集模块将信号调理模块输出的单信号进行处理后，换算为踏板的开度，实现踏板的开度检测。本实用新型能够使驾驶体验更真实、踏板结构更简单、开度精度更高、成本更低。

Description

一种汽车驾驶模拟器中机械踏板开度检测装置

技术领域

本实用新型涉及电子测量技术领域，更具体地说，涉及一种汽车驾驶模拟器中机械踏板开度检测装置。

背景技术

汽车驾驶模拟器，是一种能正确模拟汽车驾驶动作，获得实车驾驶感觉的仿真设备。开发型汽车驾驶模拟器基于实时仿真平台搭建，有着强大的实时运算能力和丰富的IO资源，从而借助于驾驶模拟器，能对“人-车-路-环境”相互作用关系进行研究，具有安全性高、再现性好、可开发性强、成本低等显著特点，在车辆技术研究、安全技术开发和驾驶员行为研究领域得到了广泛应用。

踏板是车辆驾驶中的重要操控部件。驾驶员通过对踏板的操控，可以控制车辆的加减速、制动和换挡。在汽车驾驶模拟器中，仿真系统的输入均为电信号。因此，人对驾驶模拟器的踏板进行操控时，需要将踏板的开度转化成电信号，经过实时仿真系统的采集和处理，实现对虚拟车辆的操控，达到虚拟驾驶的目的。

因此，安装踏板的类型、踏板的操控体验和踏板开度的检测装置时评价驾驶模拟器操控性的重要指标。目前，在驾驶模拟器中常用到的踏板方案主要采用电子油门踏板、增加角度传感器等方法，但均存在着真实性较差、体验感较差、安装不方便和成本较高等问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种汽车驾驶模拟器中机械踏板开度检测装置，以实现使驾驶体验更真实、踏板结构更简单、开度精度更高、成本更低。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种汽车驾驶模拟器中机械踏板开度检测装置，包括：踏板、驾驶舱外壳、阻力弹簧、踏板顶杆、电阻尺、固定支架、信号调理模块和数据采集模块；其中：

所述踏板固定于驾驶舱；

所述踏板顶杆一端与所述踏板连接，另一端与所述电阻尺连接；

所述电阻尺固定在所述固定支架上；

所述阻力弹簧套嵌在所述踏板顶杆上，一端与所述踏板连接，另一端与所述驾驶舱外壳连接；

所述电阻尺包含第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与电源连接，所述第二接口和第三接口分别与所述信号调理模块连接，所述第二接口还接地；

当所述踏板的开度变化时，接收所述电阻尺第二接口和第三接口输出的信号的所述信号调理模块，将所接收的信号处理为单信号后输出至与其连接的所述数据采集模块；

所述数据采集模块将所述信号调理模块输出的单信号进行处理后，换算为所述踏板的开度，实现所述踏板的开度检测。

优选地，所述信号调理模块包括：分压电路、放大电路、滤波电路和电压跟随电路；其中：

所述分压电路与所述放大电路电连接，所述分压电路接收所述电阻尺第二接口和第三接口发送的信号，并将所述信号发送至所述放大电路，所述放大电路将接收到的所述信号转换为单信号；

所述转换后的单信号经过所述滤波电路滤波和所述电压跟随电路保持后输出至所述数据采集模块。

优选地，所述信号调理模块还包括：第一跳线开关；

所述第一跳线开关连接于所述分压电路和放大电路之间，根据输入电压的大小和范围选择不同的量程，将所述信号引入对应的所述分压电路。

优选地，所述分压电路由第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻、第六分压电阻、第七分压电阻、第八分压电阻、第九分压电阻和第十分压电阻组成；其中：

所述第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻和第五分压电阻依次串联，第一分压电阻和第二分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第一脚电连接，第二分压电阻和第三分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第三脚电连接，第四分压电阻和第五分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第五脚电连接；

所述第六分压电阻、第七分压电阻、第八分压电阻、第九分压电阻和第十分压电阻依次串联，第六分压电阻和第七分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第七脚电连接，第八分压电阻和第九分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第九脚电连接，第九分压电阻和第十分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第十一脚电连接。

优选地，所述放大电路为INA128U；

所述INA128U的负输入端与所述第一跳线开关的第二脚、第四脚和第六脚电连接，接收经过所述第一跳线开关输出的双端信号；

所述INA128U的输出端与所述滤波电路电连接，输出将所述双端信号转换后的单端信号。

优选地，所述放大电路还包括第一调节电阻和第二调节电阻；其中：

所述第一调节电阻和第二调节电阻并联后与所述INA128U的放大倍数脚电连接，调节所述INA128U的放大倍数。

优选地，所述滤波电路包括滤波电阻、第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容和第二跳线开关；其中：

所述滤波电阻的输入端与所述INA128U的输出端电连接，输出端与所述第二跳线开关的第二脚、第四脚和第六脚电连接；

所述第一滤波电容分别与所述第二跳线开关的第一脚和地连接，第二滤波电容分别与所述第二跳线开关的第三脚和地连接，第三滤波电容分别与所述第二跳线开关的第五脚和地连接，通过所述第二跳线开关选择不同的滤波电容，选择不同的截止频率进行滤波。

优选地，所述电压跟随电路为AD712JR；

所述AD712JR的正输入端与所述第二跳线开关的第二脚、第四脚和第六脚电连接，接收经过所述第二跳线开关选择后输出的信号；

所述AD712JR的输出端与负输入端电连接，将经过保持后的信号输出至所述数据采集模块。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型公开的一种汽车驾驶模拟器中机械踏板开度检测装置，通过采用电阻尺作为踏板开度的传感器，安装方便且美观大方，通过采用阻力弹簧使得踏板的触感与真实踏板基本一致，通过电阻尺输出的双端信号经过信号调理模块调理后，提高了抗干扰能力和输出精度，使得踏板开度的检测法更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种汽车驾驶模拟器中机械踏板开度检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型公开的信号调理模块的结构示意图；

图3为本实用新型公开的另一种信号调理模块的结构示意图；

图4为本实用新型公开的信号调理模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种汽车驾驶模拟器中机械踏板开度检测装置，以实现使驾驶体验更真实、踏板结构更简单、开度精度更高、成本更低。

如图1所示，一种汽车驾驶模拟器中机械踏板开度检测装置，包括：踏板1、驾驶舱外壳3、阻力弹簧2、踏板顶杆4、电阻尺5、固定支架9、信号调理模块6和数据采集模块7；其中：

踏板1固定于驾驶舱，可任意进行踩踏；

踏板顶杆4一端与踏板1连接，另一端与电阻尺5连接；

电阻尺5固定在固定支架9上，保持位置不变；

阻力弹簧2套嵌在踏板顶杆4上，一端与踏板1连接，另一端与驾驶舱外壳3连接；

电阻尺5包含第一接口10、第二接口11和第三接口13，第一接口11与电源连接，接入+5V电源，第二接口11和第三接口13分别与信号调理模块6连接，第二接口11还接地；

信号调理模块6与数据采集模块7连接，当踏板1的开度变化时，电阻尺5的长度亦会发生变化，将踏板1的开度转化为电压信号从第二接口11和第三接口13输出；

信号调理模块6接收电阻尺5第二接口11和第三接口13输出的信号，并将所接收的信号处理为单信号后输出至数据采集模块7；

数据采集模块7将信号调理模块6输出的单信号进行处理后，换算为踏板1的开度，实现所述踏板的开度检测；

当踏板1的开度发生变化时，阻力弹簧2亦发生伸缩，模拟踏板阻力，使得踩踏踏板1的触感与真实踏板基本一致。

具体的，如图2所示，信号调理模块包括：分压电路101、放大电路102、滤波电路103和电压跟随电路104；其中：

分压电路101与放大电路102电连接，分压电路101接收电阻尺第二接口和第三接口发送的信号，并将所述信号发送至放大电路102，放大电路102将接收到的所述信号转换为单信号；

所述转换后的单信号经过滤波电路103滤波和电压跟随电路104保持后输出至数据采集模块。

本实用新型在上述信号调理模块的基础上还公开了一种信号调理模块，具体如图3所示，包括：分压电路201、放大电路202、滤波电路203、电压跟随电路204、第一跳线开关205；其中：

第一跳线开关205连接于分压电路201和放大电路202之间，根据输入电压的大小和范围选择不同的量程将电阻尺第二接口和第三接口输出的信号信号引入对应的分压电路201；

分压电路201将接收到的信号发送至放大电路202，放大电路202将接收到的所述信号转换为单信号，并将转换后的单信号发送至滤波电路203；

滤波电路203将放大电路202输出的单信号滤波后输出电压跟随电路204，信号经过电压跟随电路204保持后输出至数据采集模块。

具体的，分压电路201由第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻、第六分压电阻、第七分压电阻、第八分压电阻、第九分压电阻和第十分压电阻组成；其中：

所述第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻和第五分压电阻依次串联，第一分压电阻和第二分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第一脚电连接，第二分压电阻和第三分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第三脚电连接，第四分压电阻和第五分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第五脚电连接；

所述第六分压电阻、第七分压电阻、第八分压电阻、第九分压电阻和第十分压电阻依次串联，第六分压电阻和第七分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第七脚电连接，第八分压电阻和第九分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第九脚电连接，第九分压电阻和第十分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第十一脚电连接。

具体的，滤波电路203包括滤波电阻、第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容和第二跳线开关；其中：

所述滤波电阻的输入端与所述INA128U的输出端电连接，输出端与所述第二跳线开关的第二脚、第四脚和第六脚电连接；

所述第一滤波电容分别与所述第二跳线开关的第一脚和地连接，第二滤波电容分别与所述第二跳线开关的第三脚和地连接，第三滤波电容分别与所述第二跳线开关的第五脚和地连接，通过所述第二跳线开关选择不同的滤波电容，选择不同的截止频率进行滤波。

具体的，放大电路202为INA128U；

所述INA128U的负输入端与所述第一跳线开关的第二脚、第四脚和第六脚电连接，正输入端与所述第一跳线开关的第八脚、第十脚和第十二脚电连接，接收经过所述第一跳线开关输出的双端信号；

所述INA128U的输出端与所述滤波电路电连接，输出将所述双端信号转换后的单端信号。

具体的，放大电路202还包括第一调节电阻和第二调节电阻；其中：

所述第一调节电阻和第二调节电阻并联后与所述INA128U的放大倍数脚电连接，调节所述INA128U的放大倍数。

如图4所示，为信号调理模块的电路图，第一分压电阻R1_1、第二分压电阻R1_2、第三分压电阻R1_3、第四分压电阻R1_4、第五分压电阻R1_5、第六分压电阻R1_6、第七分压电阻R1_7、第八分压电阻R1_8、第九分压电阻R1_9和第十分压电阻R1_10组成；其中：

第一分压电阻R1_1、第二分压电阻R1_2、第三分压电阻R1_3、第四分压电阻R1_4和第五分压电阻R1_5依次串联，第一分压电阻R1_1和第二分压电阻R1_2的串联中点与第一跳线开关S1_1的1脚电连接，第二分压电阻R1_2和第三分压电阻R1_3的串联中点与第一跳线开关S1_1的3脚电连接，第四分压电阻R1_4和第五分压电阻R1_5的串联中点与第一跳线开关S1_1的5脚电连接；

第六分压电阻R1_6、第七分压电阻R1_7、第八分压电阻R1_8、第九分压电阻R1_9和第十分压电阻R1_10依次串联，第六分压电阻R1_6和第七分压电阻R1_7的串联中点与第一跳线开关S1_1的7脚电连接，第八分压电阻R1_8和第九分压电阻R1_9的串联中点与第一跳线开关S1_1的9脚电连接，第九分压电阻R1_9和第十分压电阻R1_10的串联中点与第一跳线开关S1_1的11脚电连接。

INA128U的负输入端2脚与第一跳线开关S1_1的2脚、4脚和6脚电连接，正输入端3脚与第一跳线开关S1_1的8脚、10脚和12脚电连接；

INA128U的输出端6脚与滤波电阻R1_13的输入端电连接；

第一调节电阻R1_12和第二调节电阻R1_13并联后与INA128U的放大倍数脚1脚和8脚电连接；

第一电容C1_1分别与地和INA128U的4脚电连接；

第二电容C1_2分别与地和INA128U的7脚电连接；

滤波电阻R1_13的输出端与第二跳线开关W1的2脚、4脚和6脚电连接；

第一滤波电容C1_3分别与第二跳线开关W1的1脚和地连接，第二滤波电容C1_4分别与第二跳线开关W1的3脚和地连接，第三滤波电容C1_5分别与第二跳线开关W1的5脚和地连接;

AD712JR的正输入端3脚与第二跳线开关W1的2脚、4脚和6脚电连接，输出端1脚与负输入端2脚电连接；

第三电容C1_6分别与地和AD712JR的8脚电连接；

第四电容C1_7分别与地和AD712JR的4脚电连接。

具体的，正常工作时，根据输入电压的范围选择量程范围；本电路包含三个档位，分别是±12.5V、±25V、±60V，通过第一跳线开关S1_1选择，将信号引入不同的分压电路；输入信号经过分压处理，进入INA128U电路，其中，INA128U仪表放大器的放大倍数根据R1_11和R1_12的值进行调节；本采集装置选择的放大倍数为1，R1_11和R1_12分别悬空；INA128U的电源为±15V，利用外部系统引入；INA128U的输入为双端，输出为单端，进而将输入信号转换为单端信号；转换后的单端信号进入由滤波电阻R1_13、第二跳线开关W1、滤波电容C1_3、C1_4和C1_5组成的RC低通滤波电路，波共有3种截止频率可以选择，分别是20Hz、300Hz和10KHz；利用第二跳线开关W1选择滤波电容不同的滤波电容C1_3、C1_4和C1_5，可以选择不同的截止频率；经过滤波后的信号通过电压跟随器AD712JR后，输出信号为OUTPUT，从而可以直接进入数据采集模块。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种汽车驾驶模拟器中机械踏板开度检测装置，其特征在于，包括：踏板、驾驶舱外壳、阻力弹簧、踏板顶杆、电阻尺、固定支架、信号调理模块和数据采集模块；其中：

所述踏板固定于驾驶舱；

所述踏板顶杆一端与所述踏板连接，另一端与所述电阻尺连接；

所述电阻尺固定在所述固定支架上；

所述阻力弹簧套嵌在所述踏板顶杆上，一端与所述踏板连接，另一端与所述驾驶舱外壳连接；

所述电阻尺包含第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与电源连接，所述第二接口和第三接口分别与所述信号调理模块连接，所述第二接口还接地；

当所述踏板的开度变化时，接收所述电阻尺第二接口和第三接口输出的信号的所述信号调理模块，将所接收的信号处理为单信号后输出至与其连接的所述数据采集模块；

所述数据采集模块将所述信号调理模块输出的单信号进行处理后，换算为所述踏板的开度，实现所述踏板的开度检测。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号调理模块包括：分压电路、放大电路、滤波电路和电压跟随电路；其中：

所述分压电路与所述放大电路电连接，所述分压电路接收所述电阻尺第二接口和第三接口发送的信号，并将所述信号发送至所述放大电路，所述放大电路将接收到的所述信号转换为单信号；

所述转换后的单信号经过所述滤波电路滤波和所述电压跟随电路保持后输出至所述数据采集模块。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述信号调理模块还包括：第一跳线开关；

所述第一跳线开关连接于所述分压电路和放大电路之间，根据输入电压的大小和范围选择不同的量程，将所述信号引入对应的所述分压电路。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述分压电路由第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻、第六分压电阻、第七分压电阻、第八分压电阻、第九分压电阻和第十分压电阻组成；其中：

所述第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻和第五分压电阻依次串联，第一分压电阻和第二分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第一脚电连接，第二分压电阻和第三分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第三脚电连接，第四分压电阻和第五分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第五脚电连接；

所述第七分压电阻、第八分压电阻、第九分压电阻和第十分压电阻依次串联，第六分压电阻和第七分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第七脚电连接，第八分压电阻和第九分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第九脚电连接，第九分压电阻和第十分压电阻的串联中点与所述第一跳线开关的第十一脚电连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述放大电路为INA128U；

所述INA128U的负输入端与所述第一跳线开关的第二脚、第四脚和第六脚电连接，正输入端与所述第一跳线开关的第八脚、第十脚和第十二脚电连接，接收经过所述第一跳线开关输出的双端信号；

所述INA128U的输出端与所述滤波电路电连接，输出将所述双端信号转换后的单端信号。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述放大电路还包括第一调节电阻和第二调节电阻；其中：

所述第一调节电阻和第二调节电阻并联后与所述INA128U的放大倍数脚电连接，调节所述INA128U的放大倍数。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述滤波电路包括滤波电阻、第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容和第二跳线开关；其中：

所述滤波电阻的输入端与所述INA128U的输出端电连接，输出端与所述第二跳线开关的第二脚、第四脚和第六脚电连接；

所述第一滤波电容分别与所述第二跳线开关的第一脚和地连接，第二滤波电容分别与所述第二跳线开关的第三脚和地连接，第三滤波电容分别与所述第二跳线开关的第五脚和地连接，通过所述第二跳线开关选择不同的滤波电容，选择不同的截止频率进行滤波。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电压跟随电路为AD712JR；

所述AD712JR的正输入端与所述第二跳线开关的第二脚、第四脚和第六脚电连接，接收经过所述第二跳线开关选择后输出的信号；

所述AD712JR的输出端与负输入端电连接，将经过保持后的信号输出至所述数据采集模块。

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