非接触式汽车驾驶模拟器信号处理装置制造方法
【专利摘要】非接触式汽车驾驶模拟器信号处理装置，它涉及汽车驾驶模拟设备【技术领域】，本实用新型分别采用条形磁铁、霍尔角度传感器、线性霍尔传感器和开关霍尔传感器对汽车驾驶模拟器各个部件进行测量，汽车驾驶模拟器中的方向盘、离合器、脚刹、油门、手刹和档位这些使用频率最高的部件，全部采用磁铁和非接触式的霍尔传感器进行测量。另外，由于方向盘采用角度传感器，因此不需要安装蜗轮蜗杆装置，故而不会出现由于涡轮蜗杆装置导致的方向盘手感变差问题，也不存在使用光电编码器而出现的对安装精度要求高且容易丢失数据的问题。
【专利说明】非接触式汽车驾驶模拟器信号处理装置
[0001]【技术领域】:
[0002]本实用新型涉及汽车驾驶模拟设备【技术领域】，具体涉及非接触式汽车驾驶模拟器信号处理装置。
[0003]【背景技术】:
[0004]现有汽车驾驶模拟器通常分为简易汽车驾驶模拟器和互动汽车驾驶模拟器。
[0005]简易汽车驾驶模拟器通常包含方向盘、离合器、脚刹、油门、手刹、转向灯、雨刮、档位等操作部件，并且在方向盘、离合器、脚刹、油门、手刹和档位等部件上安装有开关元器件(例如光耦开关、开关霍尔等)，然后通过信号处理电路将这些操作部件的操作信号以指示灯的形式显示在汽车驾驶模拟器的显示面板上。简易汽车驾驶模拟器对操作部件的信号进行了简单采集并显示，不能输入到计算机内从而与模拟驾驶程序连接。
[0006]现有的互动汽车驾驶模拟器通常在方向盘、离合器、脚刹、油门、手刹、转向灯、雨刮、档位等操作部件上安装有传感器，然后将传感器的信号经过电路板采集处理后送入计算机，与模拟驾驶程序相连，从而实现操作部件与模拟驾驶软件的互动。
[0007]通常可以将汽车驾驶模拟器中的传感器分为开关型传感器和多值型传感器。开关传感器有:示宽灯、近光灯、远光灯、左转灯、右转灯、雨刮慢、雨刮快、车门、安全带、雾灯、倒挡、一档、二档、三档、四档和五档等，这些信号只有通和断两种状态，用开关传感器即可。多值传感器有:方向盘、离合器、脚刹、油门和手刹，为了获得更好的信号精度，这些传感器通常输出连续的模拟信号或多级的数字信号。
[0008]由于汽车前大灯、转向灯、雨刮等通常采用汽车组合开关，而档位通常采用开关霍尔传感器，点火钥匙通常采用真车配件，车门、安全带、雾灯等传感器信号也是采用开关传感器。因此各种互动汽车驾驶模拟器的开关信号处理大体相同，主要区别体现在方向盘、离合器、脚刹、油门和手刹上。
[0009]以下描述现有常用几种互动汽车驾驶模拟器信号处理装置。
[0010]现有方案1:方向盘、离合器、脚刹、油门和手刹全部安装位移传感器。如果全部采用高精度位移传感器，则成本较高。如果为了降低成本而采用廉价位移传感器，往往导致信号精确度不够，特别是方向盘精度不够。另外，方向盘是旋转运动，要带动直线运动的位移传感器，必须采用蜗轮蜗杆装置(即方向机)，将方向盘的旋转运动转化为直线运动，而安装了蜗轮蜗杆装置的方向盘，容易导致手感变差。
[0011]现有方案2:方向盘采用光电编码器；离合器、脚刹和油门各采用一个线性霍尔传感器(以下简称为:线性霍尔)和一个柱状磁铁，在踩踏板的过程中，磁铁在线性霍尔的一侧运动，从最贴近线性霍尔到远离线性霍尔，或者从远离线性霍尔，到接近线性霍尔。手刹采用一个开关霍尔传感器(以下简称开关霍尔)和一个柱状磁铁。这个方案的优点就是价格低廉，方向盘精度较高。缺点是方向盘上的光电编码器对安装精度要求较高，抵抗方向盘振动的能力较差。离合、脚刹和油门踏板中由于磁铁只在线性霍尔一侧活动，由于行程较短，同样对安装精度要求较高。手刹采用开关霍尔，只能表示拉起和放下两种状态。
[0012]现有方案3:方向盘采用高精度位移传感器，离合器、脚刹、油门和手刹采用由10个开关霍尔组成的传感器。这种方案的优点是方向盘精度较高，整体方案成本较低。但是采用10个开关霍尔组成的传感器精度较低，且信号不连续。由于方向盘采用位移传感器，因此同样存在因为使用了蜗轮蜗杆导致方向盘手感变差的问题。
[0013]现有方案4:方向盘采用高精度位移传感器，离合器、脚刹、油门和手刹采用条形磁铁和线性霍尔组成的传感器。这种方案的优点是方向盘精度较高。由于方向盘采用位移传感器，因此同样存在因为使用了蜗轮蜗杆导致方向盘手感变差的问题。
[0014]现有方案5:方向盘采用光电编码器，离合器、脚刹、油门和手刹采用条形磁铁和线性霍尔组成的传感器。这种方案的优点是方向盘精度较高，但是光电编码器遇到方向盘振动时容易丢失数据，从而出现信号偏差。
[0015]以上方案中，通常来说，方向盘采用的是位移传感器或光电编码器。方向盘采用位移传感器，就必须使用蜗轮蜗杆装置将方向盘的旋转运动转化为直线运动，而蜗轮蜗杆装置容易导致方向盘手感变差。另外，如果采用接触式位移传感器，则传感器的使用寿命相对较短。采用光电编码器则不需要使用蜗轮蜗杆装置，但是光电编码器对安装位置要求较高，方向盘振动幅度较大时，容易丢失数据或损害传感器。
[0016]实用新型内容:
[0017]本实用新型的目的是提供非接触式汽车驾驶模拟器信号处理装置，它设置合理、操作方便，设备分别采用条形磁铁、霍尔角度传感器、线性霍尔传感器和开关霍尔传感器对各个部件进行测量。汽车驾驶模拟器中的方向盘、离合器、脚刹、油门、手刹和档位这些使用频率最高的部件，全部采用非接触式的霍尔传感器进行测量。另外，由于方向盘采用角度传感器，因此不需要安装蜗轮蜗杆装置，故而不会出现由于蜗轮蜗杆装置导致的方向盘手感变差问题，也不存在使用光电编码器而出现的对安装精度要求高且容易丢失数据的问题。
[0018]为了解决【背景技术】所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案:它包含信号处理电路板E1、第一线性霍尔传感器X1、第一条形磁铁Tl、第一线路板P1、第二线性霍尔传感器X2、第二条形磁铁T2、第二线路板P2、第三线性霍尔传感器X3、第三条形磁铁T3、第三线路板P3、第四线性霍尔传感器X4、第四条形磁铁T4、第四线路板P4、霍尔角度传感器J1、第五条形磁铁T5、第六条形磁铁T6、第五线路板P5、档位柱形磁铁Zl、一档开关霍尔传感器K1、二档开关霍尔传感器K2、三档开关霍尔传感器K3、四档开关霍尔传感器K4、五档开关霍尔传感器K5、倒挡开关霍尔传感器K6、第六线路板P6、汽车组合开关ZK、安全带开关Gl、雾灯开关G2和车门开关G3。第一线性霍尔传感器Xl焊接在第一线路板Pl上，第一条形磁铁Tl安装在与离合器踏板相连的连杆上，且第一条形磁铁Tl安装在第一线性霍尔传感器Xl的外侧，第二线性霍尔传感器X2焊接在第二线路板P2上，第二条形磁铁T2安装在与脚刹踏板相连的连杆上，且第二条形磁铁T2安装在第二线性霍尔传感器X2的外侧，第三线性霍尔传感器X3焊接在第三线路板P3上，第三条形磁铁T3安装在与油门踏板相连的连杆上，且第三条形磁铁T3安装在第三线性霍尔传感器X3的外侧，第四线性霍尔传感器X4焊接在第四线路板P4上，第四条形磁铁T4安装在与手刹拉杆相连的连杆上，且第四条形磁铁T4安装在第四线性霍尔传感器X4的外侧，霍尔角度传感器Jl焊接在第五线路板P5上，第五条形磁铁T5和第六条形磁铁T6粘合在一起后安装在第五线路板P5和霍尔角度传感器Jl的正下方，第五条形磁铁T5和第六条形磁铁T6安装在与方向盘旋转轴随动的旋转轴上，柱形磁铁Zl安装在档位杆的下端，且一档开关霍尔传感器K1、二档开关霍尔传感器K2、三档开关霍尔传感器K3、四档开关霍尔传感器K4、五档开关霍尔传感器K5、倒挡开关霍尔传感器K6均焊接在第六线路板P6上，柱形磁铁Zl在一档开关霍尔传感器K1、二档开关霍尔传感器K2、三档开关霍尔传感器K3、四档开关霍尔传感器K4、五档开关霍尔传感器K5、倒挡开关霍尔传感器K6的中间，第一线路板Pl、第二线路板P2、第三线路板P3、第四线路板P4、第五线路板P5和第六线路板P6都通过线束与信号处理电路板El相连，组合开关ZK通过线束与El相连，安全带开关Gl、雾灯开关G2和车门开关G3也通过线束与El相连，信号处理电路板El通过USB线将传感器信号送入计算机。
[0019]本实用新型工作原理:将该装置安装在汽车驾驶模拟器上，作为汽车驾驶模拟器的传感信号检测系统。当方向盘旋转时，带动方向盘旋转轴上的小齿轮旋转，小齿轮带动大齿轮旋转，大齿轮带动大齿轮上的旋转轴旋转，从而使得安装在大齿轮旋转轴上的两块条形磁铁旋转，霍尔角度传感器与这两块条形磁铁相对位置发生变化，从而产生不同的电压，用于表不方向盘的旋转角度。
[0020]离合器、脚刹、油门和手刹这四个操作部件通过连杆机构，将旋转运动转化为直线运动。条形磁铁安装在连杆上，线性霍尔传感器安装在条形磁铁的侧方。操作这些操作部件时，安装在连杆上的条形磁铁位置变化，而线性霍尔的位置是不变的，从而线性霍尔传感器输出不同的电压信号，用于表示离合器、脚刹、油门和手刹的位置变化。
[0021]档位采用6个开关霍尔传感器检测档位值，其他开关值如电源、点火、近光灯、远光灯等，采用组合开关；安全带可以采用真车安全带，车门也可以采用一个开关传感器；雾灯可以采用雾灯开关。
[0022]用于测量方向盘角度的霍尔角度传感器所在的线路板，用于测量离合器、脚刹、油门和手刹行程的线性霍尔传感器所在的线路板，用于测量档位信号的开关霍尔所在的线路板，还有组合开关、安全带开关、雾灯开关、车门开关等，通过线束与信号处理线路板相连，在信号处理线路板进行信号处理后，通过USB线送入计算机。
[0023]本实用新型具有以下有益效果:它能提供价格低廉且使用寿命很长的汽车模拟器传感器解决方案，方向盘采用条形磁铁和霍尔角度传感器测量转角，离合、脚刹、油门和手刹采用条形磁铁和线性霍尔传感器测量行程，档位采用柱状磁铁和开关霍尔传感器，电源开关、点火开关、示宽灯开关、近光灯开关、远光灯开关、左转开关、右转开关、危险报警闪光灯开关、慢速雨刮开关、快速雨刮开关采用真车组合开关，车门、安全带、雾灯等传感器信号采用开关传感器。汽车驾驶模拟器中，方向盘、离合器、脚刹、油门、手刹和档位这些使用频率最高的部件，全部采用非接触式的霍尔传感器，成本低，使用寿命长。另外，由于方向盘采用角度传感器，因此不需要安装蜗轮蜗杆装置，因此不会出现由于蜗轮蜗杆装置导致的方向盘手感变差问题，也不存在使用光电编码器而出现的对安装精度要求高且容易丢失数据的问题。
[0024]【专利附图】
【附图说明】:
[0025]图1为本实用新型的结构示意图，
[0026]图2为本实用新型中用于测量方向盘转角的装置的俯视图
[0027]图3为图2的正视结构示意图；
[0028]图4为图2的侧面结构示意图。
[0029]【具体实施方式】:
[0030]参看图1-图4，本【具体实施方式】采用以下技术方案:它包含信号处理电路板E1、第一线性霍尔传感器X1、第一条形磁铁Tl、第一线路板P1、第二线性霍尔传感器X2、第二条形磁铁T2、第二线路板P2、第三线性霍尔传感器X3、第三条形磁铁T3、第三线路板P3、第四线性霍尔传感器X4、第四条形磁铁T4、第四线路板P4、霍尔角度传感器J1、第五条形磁铁T5、第六条形磁铁T6、第五线路板P5、档位柱形磁铁Z1、一档开关霍尔传感器K1、二档开关霍尔传感器K2、三档开关霍尔传感器K3、四档开关霍尔传感器K4、五档开关霍尔传感器K5、倒挡开关霍尔传感器K6、第六线路板P6、汽车组合开关ZK、安全带开关G1、雾灯开关G2和车门开关G3。第一线性霍尔传感器Xl焊接在第一线路板Pl上，第一条形磁铁Tl安装在与离合器踏板相连的连杆上，且第一条形磁铁Tl安装在第一线性霍尔传感器Xl的外侧，第二线性霍尔传感器X2焊接在第二线路板P2上，第二条形磁铁T2安装在与脚刹踏板相连的连杆上，且第二条形磁铁T2安装在第二线性霍尔传感器X2的外侧，第三线性霍尔传感器X3焊接在第三线路板P3上，第三条形磁铁T3安装在与油门踏板相连的连杆上，且第三条形磁铁T3安装在第三线性霍尔传感器X3的外侧，第四线性霍尔传感器X4焊接在第四线路板P4上，第四条形磁铁T4安装在与手刹拉杆相连的连杆上，且第四条形磁铁T4安装在第四线性霍尔传感器X4的外侧，霍尔角度传感器Jl焊接在第五线路板P5上，第五条形磁铁T5和第六条形磁铁T6粘合在一起后安装在第五线路板P5和霍尔角度传感器Jl的正下方，第五条形磁铁T5和第六条形磁铁T6安装在与方向盘旋转轴随动的旋转轴上，柱形磁铁Zl安装在档位杆的下端，且一档开关霍尔传感器K1、二档开关霍尔传感器K2、三档开关霍尔传感器K3、四档开关霍尔传感器K4、五档开关霍尔传感器K5、倒挡开关霍尔传感器K6均焊接在第六线路板P6上，柱形磁铁Zl在一档开关霍尔传感器K1、二档开关霍尔传感器K2、三档开关霍尔传感器K3、四档开关霍尔传感器K4、五档开关霍尔传感器K5、倒挡开关霍尔传感器K6的中间，第一线路板P1、第二线路板P2、第三线路板P3、第四线路板P4、第五线路板P5和第六线路板P6都通过线束与信号处理电路板El相连，组合开关ZK通过线束与El相连，安全带开关Gl、雾灯开关G2和车门开关G3也通过线束与El相连，信号处理电路板El通过USB线将传感器信号送入计算机。
[0031]所述的组合开关ZK上通常有电源开关、点火开关、示宽灯开关、近光灯开关、远光灯开关、左转开关、右转开关、危险报警闪光灯开关、慢速雨刮开关、快速雨刮开关。
[0032]本【具体实施方式】工作原理:将该装置安装在汽车驾驶模拟器上，作为汽车驾驶模拟器的传感信号检测系统。当方向盘旋转时，带动方向盘旋转轴上的小齿轮旋转，小齿轮带动大齿轮旋转，大齿轮带动大齿轮上的旋转轴旋转，从而使得安装在大齿轮旋转轴上的两块条形磁铁旋转，霍尔角度传感器与这两块条形磁铁相对位置发生变化，从而产生不同的电压，用于表不方向盘的旋转角度。
[0033]离合器、脚刹、油门和手刹这四个操作部件通过连杆机构，将旋转运动转化为直线运动。条形磁铁安装在连杆上，线性霍尔传感器安装在条形磁铁的侧方。操作这些操作部件时，安装在连杆上的条形磁铁位置变化，而线性霍尔的位置是不变的，从而线性霍尔传感器输出不同的电压信号，用于表示离合器、脚刹、油门和手刹的位置变化。
[0034]档位采用6个开关霍尔传感器检测档位值，其他开关值如电源、点火、近光灯、远光灯等，采用组合开关；安全带可以采用真车安全带，车门也可以采用一个开关传感器；雾灯可以采用雾灯开关。
[0035]用于测量方向盘角度的霍尔角度传感器所在的线路板，用于测量离合器、脚刹、油门和手刹行程的线性霍尔传感器所在的线路板，用于测量档位信号的开关霍尔所在的线路板，还有组合开关、安全带开关、雾灯开关、车门开关等，通过线束与信号处理线路板相连，在信号处理线路板进行信号处理后，通过USB线送入计算机。
[0036]在具体实施过程中，也可以将与手刹拉杆相连的条形磁铁四更换为柱状磁铁，将线性霍尔四更换为开关霍尔，另外也可以将第五条形磁铁和第六条形磁铁粘合在一起后，安装在第五线路板和霍尔角度传感器的正上方。
[0037]本【具体实施方式】具有以下有益效果:它能提供价格低廉且使用寿命很长的汽车模拟器传感器解决方案，方向盘采用条形磁铁和霍尔角度传感器测量转角，离合、脚刹、油门和手刹采用条形磁铁和线性霍尔传感器测量行程，档位采用柱状磁铁和开关霍尔传感器，电源开关、点火开关、示宽灯开关、近光灯开关、远光灯开关、左转开关、右转开关、危险报警闪光灯开关、慢速雨刮开关、快速雨刮开关采用真车组合开关，车门、安全带、雾灯等传感器信号采用开关传感器。汽车驾驶模拟器中，方向盘、离合器、脚刹、油门、手刹和档位这些使用频率最高的部件，全部采用非接触式的霍尔传感器，成本低，使用寿命长。另外，由于方向盘采用角度传感器，因此不需要安装蜗轮蜗杆装置，因此不会出现由于蜗轮蜗杆装置导致的方向盘手感变差问题，也不存在使用光电编码器而出现的对安装精度要求高且容易丢失数据的问题。
【权利要求】
1.非接触式汽车驾驶模拟器信号处理装置，其特征在于它包含信号处理电路板(El)、第一线性霍尔传感器(XI)、第一条形磁铁(Tl)、第一线路板(P1)、第二线性霍尔传感器(X2)、第二条形磁铁(T2)、第二线路板(P2)、第三线性霍尔传感器(X3)、第三条形磁铁(T3)、第三线路板(P3)、第四线性霍尔传感器(X4)、第四条形磁铁(T4)、第四线路板(P4)、霍尔角度传感器(Jl)、第五条形磁铁(T5)、第六条形磁铁(T6)、第五线路板(P5)、档位柱形磁铁(Zl)、一档开关霍尔传感器(Kl)、二档开关霍尔传感器(K2)、三档开关霍尔传感器(K3)、四档开关霍尔传感器(K4)、五档开关霍尔传感器(K5)、倒挡开关霍尔传感器(K6)、第六线路板(P6)、汽车组合开关(ZK)、安全带开关(G1)、雾灯开关(G2)和车门开关(G3)。
2.第一线性霍尔传感器(Xl)焊接在第一线路板(Pl)上，第一条形磁铁(Tl)安装在与离合器踏板相连的连杆上，且第一条形磁铁(Tl)安装在第一线性霍尔传感器(Xl)的外侧，第二线性霍尔传感器(X2)焊接在第二线路板(P2)上，第二条形磁铁(T2)安装在与脚刹踏板相连的连杆上，且第二条形磁铁(T2)安装在第二线性霍尔传感器(X2)的外侧，第三线性霍尔传感器(X3)焊接在第三线路板(P3)上，第三条形磁铁(T3)安装在与油门踏板相连的连杆上，且第三条形磁铁(T3)安装在第三线性霍尔传感器(X3)的外侧，第四线性霍尔传感器(X4)焊接在第四线路板(P4)上，第四条形磁铁(T4)安装在与手刹拉杆相连的连杆上，且第四条形磁铁(T4)安装在第四线性霍尔传感器(X4)的外侧，霍尔角度传感器(Jl)焊接在第五线路板(P5)上，第五条形磁铁(T5)和第六条形磁铁(T6)粘合在一起后安装在第五线路板(P5)和霍尔角度传感器(Jl)的正下方，第五条形磁铁(T5)和第六条形磁铁(T6)安装在与方向盘旋转轴随动的旋转轴上，柱形磁铁(Zl)安装在档位杆的下端，且一档开关霍尔传感器(Kl)、二档开关霍尔传感器(K2)、三档开关霍尔传感器(K3)、四档开关霍尔传感器(K4)、五档开关霍尔传感器(K5)、倒挡开关霍尔传感器(K6)均焊接在第六线路板(P6)上，柱形磁铁(Zl)在一档开关霍尔传感器(Kl)、二档开关霍尔传感器(K2)、三档开关霍尔传感器(K3)、四档开关霍尔传感器(K4)、五档开关霍尔传感器(K5)、倒挡开关霍尔传感器(K6)的中间，第一线路板(P1)、第二线路板(P2)、第三线路板(P3)、第四线路板(P4)、第五线路板(P5)和第六线路板(P6)都通过线束与信号处理电路板(El)相连，组合开关(ZK)通过线束与(El)相连，安全带开关(G1)、雾灯开关(G2)和车门开关(G3)也通过线束与(El)相连，信号处理电路板(El)通过USB线将传感器信号送入计算机。
【文档编号】G09B9/04GK203838901SQ201420248361
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】曾纪国, 蔡十华 申请人:南昌墨泥软件有限公司