用于虚拟场景中骑行健身的力反馈单车控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种单车控制电路，尤其涉及一种用于虚拟场景中骑行健身的力反馈单车控制装置。
【背景技术】
[0002]科学证明，骑车是一种非常好的有氧代谢运动，不仅能提高心肺功能，预防大脑老化，改善体质还可以瘦身减肥，塑造身形，另外经常运动还可以减轻心理压力。但是现有大型健身房或者私人家庭中的骑行健身装置多为力反馈单车，这种锻炼方式单一枯燥，大量的重复运动很容易让人产生厌倦情绪，健身者往往很难完成健身计划，使塑形效果大打折扣。
[0003]当今虚拟现实(Virtual Reality:VR)作为一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术而发展起来的计算机领域的新技术。它通过给用户同时提供视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互体验，让使用者如同身临其境一般，可以实时、主动、不受限制地观察三维空间内的事物。
[0004]现有的力反馈单车控制装置中并没有放入阻力控制模块，当健身者想要调节阻力时，必须停下来，然后手动对单车的阻力进行调整，不时地中断给健身者带来的体验感就会较差，现缺少一种能结合阻力的力反馈单车控制模块优化健身者的体验。
【发明内容】
[0005]针对现有力反馈单车的局限性，解决手动调节阻力的问题，本发明的目的在于提供了一种用于虚拟场景中骑行健身的力反馈单车控制装置，包括新的阻力控制模块，用于虚拟场景体验的力反馈单车，可用于虚拟现实技术的骑行场景，可配合3D虚拟现实头盔让健身者在欣赏风景的同时达到塑造身形的效果。
[0006]本发明为实现上述功能，采用的技术方案是:
[0007]本发明包括安装在单车本体上的速度检测模块、控制模块、多个电磁铁、转向检测模块以及用于供电的电源模块；控制模块分别与速度检测模块、电磁铁控制模块、转向检测模块连接，电源模块连接速度检测模块、控制模块、电磁铁控制模块、转向检测模块进行供电，电磁铁控制模块与电磁铁连接进行控制，多个电磁铁安装在单车本体配重轮的周面，电磁铁与配重轮形成电磁感应进行力反馈的阻力控制。
[0008]所述的控制模块包括控制芯片Ul和USB数据通信电路，控制芯片Ul连接有晶振复位电路；USB数据通信电路！MicroUSB接口的5、0脚接地，MicroUSB接口的4脚悬空，MicroUSB接口的2脚和3脚分别经电阻R5、电阻R4后连接控制芯片Ul的PA12脚和PAll引脚，I脚接5V电源，2脚经电阻R3连接到三极管Ql的集电极，三极管Ql的发射极接3.3V电源，三极管Ql的基极经电阻Rl与控制芯片Ul的PC13引脚相连。
[0009]所述的速度检测模块:包括霍尔传感器，霍尔传感器经中断测速电路连接控制模块，霍尔传感器安装在与单车本体脚踏相连的主动轮盘上，速度检测模块通过霍尔传感器检测与单车脚踏相连的轮盘转速。
[0010]所述的中断测速电路:霍尔传感器接口 Pl的2脚经电阻R16接三极管Q2的发射极，霍尔传感器接口 Pl的2脚经电阻R17接三极管Q2的基极，霍尔传感器接口 Pl的2脚经电容ClO接地，三极管Q2的基极经电阻R18接地，三极管Q2的发射极与3.3V电源连接，三极管Q2的集电极经电阻R15与控制模块中控制芯片Ul的PBO引脚连接。
[0011]所述的电磁铁由线圈、铁芯和供电电路组成，铁芯与配重轮接触间隙为1mm，在间隙内生成磁感应强度为IT的磁场。
[0012]所述的电磁铁控制模块包括译码器U7和多个电路结构相同的线圈连接电路，多个电磁铁经各自的线圈连接电路连接到译码器U7 ;译码器U7的20至23引脚分别连接控制模块中控制芯片Ul的17?14脚，译码器U7的18、19、12脚接地，译码器U7的24脚接3.3V电源，译码器U7的I至16引脚作为控制信号输出端接各自的线圈连接电路。
[0013]所述的线圈连接电路包括:译码器U7的控制信号输出端经电阻R19接三极管Q3的发射极，经电阻R22接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极连接光耦元件U6的I脚，光耦元件U6的2脚和3脚分别经电阻R26、电阻R27后接地，光耦元件U6的3脚与场效应管Q4的栅极连接，场效应管Q4的源极接地，场效应管Q4的漏极经二极管D4接24V电源，光耦元件U6的4脚经电阻R21接24V电源，场效应管Q4的漏极接电磁铁。
[0014]所述的转向检测模块采用角度传感器，角度传感器安装在单车本体的车把上。
[0015]所述的电源电路包括24V转5V电源电路和5V转3.3V电源电路；24V转5V源电路:包括电源管理芯片U2，电源管理芯片U2的I脚与保险丝电路的24V电源引脚相连，I脚经电解电容C5接地，3脚和5脚直接接地，2脚依次经电感L1、电感L2后与电解电容C6的一端连接输出5V电源；5V转3.3V电源电路:包括电源芯片U5，电源芯片U5的3脚与5V电源，3脚经电解电容C15接地，I脚直接接地，2脚和4脚连接后在分别经电容C17、电容C18、电容C19接地，2脚和4脚连接后输出3.3V电压。
[0016]本发明的有益效果是:
[0017]本发明将阻力控制模块植入电路中，不再是之前手动改变阻力，方便健身者使用，更增强带来真实感。
[0018]本发明力反馈单车控制装置将骑行场景中的坡度带来的骑行感受实时反映给健身者，解决了现有力反馈单车锻炼形式单一枯燥的问题，帮助健身者轻松达到健身塑形的效果。
[0019]本发明改进了传统力反馈单车锻炼形式单一枯燥的问题，提供健身者前所未有的骑行体验，让健身者轻松完成健身塑形计划。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的各个模块连接结构框图。
[0021]图2是本发明单片机控制模块的电路图。
[0022]图3是本发明USB通信电路的电路图。
[0023]图4是电磁铁控制模块中的译码器电路图。
[0024]图5是电磁铁控制模块中线圈连接电路的电路图。
[0025]图6是本发明的24V转5V电源电路的电路图。
[0026]图7是本发明的5V转3.3V电源电路的电路图。
[0027]图8是本发明的中断测速电路图。
[0028]图9是单车中电磁铁安装位置示意图。
[0029]图10是单车中角度传感器和霍尔传感器安装位置示意图。
[0030]图中:1、电磁铁，2、霍尔传感器，3、角度传感器。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0032]如图1所示，本发明包括安装在单车本体上的速度检测模块、控制模块、多个电磁铁、转向检测模块以及用于供电的电源模块；控制模块分别与速度检测模块、电磁铁控制模块、转向检测模块连接，电源模块连接速度检测模块、控制模块、电磁铁控制模块、转向检测模块进行供电，电磁铁控制模块与电磁铁I连接进行控制，多个电磁铁I安装在单车本体配重轮的周面，如图10所示，电磁铁与配重轮形成电磁感应进行力反馈的阻力控制。
[0033]速度检测模块通过霍尔传感2器检测与单车脚踏相连的轮盘转速。阻力反馈模块包括皮带传动、配重轮和电磁铁I。控制模块通过带单片机的集成电路处理骑行速度信息和阻力信息，通过相应变换后分别传递给虚拟骑行场景和阻力反馈模块，保证力反馈单车和虚拟骑行场景的同步。
[0034]如图2所示，上述控制模块包括控制芯片Ul和USB数据通信电路，控制芯片Ul连接有晶振复位电路；如图3所示，USB数据通信电路！MicroUSB接口的5、0脚接地，MicroUSB接口的4脚悬空，MicroUSB接口的2脚和3脚分别经电阻R5、电阻R4后连接控制芯片Ul的PA12脚和PAll引脚，I脚接5V电源，2脚经电阻R3连接到三极管Ql的集电极，三极管Ql的发射极接3.3V电源，三极管Ql的基极经电阻Rl与控制芯片Ul的PC13引脚相连。
[0035]上述速度检测模块:包括霍尔传感器2，霍尔传感器经中断测速电路连接控制模块，霍尔传感器2安装在与单车本体脚踏相连的主动轮盘上，如图10所示，速度检测模块通过霍尔传感器2检测与单车脚踏相连的轮盘转速，通过控制模块进行基于用户设置的单车齿比变换后，将健身者的实际骑行速度输出到虚拟骑行场景中驱动虚拟单车运动。
[0036]如图8所示，上述中断测速电路:霍尔传感器接口 Pl的2脚经电阻R16接三极管Q2的发射极，霍尔传感器接口 Pl的2脚经电阻R17接三极管Q2的基极，霍尔传感器接口Pl的2脚经电容ClO接地，三极管Q2的基极经电阻R18接地，三极管Q2的发射极与3.3V电源连接，三极管Q2的集电极经电阻R15与控制模块中控制芯片Ul的PBO引脚连接。
[0037]上述电磁铁I由线圈、铁芯和供电电路组成，铁芯与配重轮接触间隙为1mm，在间隙内生成磁感应强度为IT的磁场。
[0038]如图4和图5所示，上述电磁铁控制模块包括译码器U7和多个结构相同的线圈连接电路，多个电磁铁经各自的线圈连接电路连接到译码器U7 ;译码器U7的20至23引脚分别连接控制模块中控制芯片Ul的17?14脚，译码器U7的18、19、12脚接地，译码器U7的24脚接3.3V电源，译码器U7的I至16引脚作为控制信号输出端接各自的线圈连接电路