一种轨道车的数据采集装置的制作方法

本实用新型涉及轨道车领域，特别涉及一种轨道车的数据采集装置。

背景技术：

传统的室内儿童电动轨道小车是伴随着欢快的音乐和绚丽缤纷的彩灯，沿着固定安装好的轨道进行周期性的往返运动，轨道车通常采用的是24V直流电机，电机的动力源和彩灯的电源，都是在项目运行时通过双轨道进行供电的，整个过程小车的启动和停止，都是通过控制单元控制轨道上的电源通断来实现的，整个控制的回路属于开环控制，且运动过程中小车的实时位置，速度等参数都无从得知，这就对项目的玩法和体验升级造成了一定的局限性。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种轨道车的数据采集装置，通过测量车轮转动参数以及车辆移动参数实现车辆运行状态信号的实时采集输出，可将当前的运行状态信号无线传输至用户终端，便于进行二次开发且用户能根据当前车辆的运行状态进行互动，提高了轨道车的多样性和趣味性。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种轨道车的数据采集装置，其包括第一传感器、第二传感器、数据处理模块和数据发送模块；所述第一传感器设置在所述轨道车的车轮侧面且与数据处理模块电连接，用于测量所述轨道车的车轮转动参数并输出第一测量信号至数据处理模块；所述第二传感器设置在所述轨道车的底部且与数据处理模块电连接，用于测量所述轨道车的移动参数并输出第二测量信号至数据处理模块；所述数据处理模块还与数据发送模块连接，用于根据所述第一测量信号和第二测量信号计算所述轨道车的运行参数并输出运行状态信号至数据发送模块，通过所述数据发送模块将所述运行状态信号无线传输至用户终端。

所述的轨道车的数据采集装置中，还包括用于给所述第一传感器、第二传感器、数据处理模块和数据发送模块供电的供电模块，所述供电模块与第一传感器、第二传感器、数据处理模块和数据发送模块电连接。

所述的轨道车的数据采集装置中，所述数据处理模块包括滤波单元、至少两个结构相同的隔离输入单元、隔离输出单元和处理单元；所述滤波单元与处理单元连接，用于对所述处理单元的供电电压进行滤波处理；所述隔离输入单元与第一传感器、第二传感器和处理单元连接，用于对所述第一测量信号和第二测量信号隔离处理后输入至处理单元；所述处理单元用于根据所述第一测量信号和第二测量信号计算所述轨道车的运行参数并输出运行状态信号至数据发送模块；所述隔离输出单元与处理单元连接，用于对所述运行状态信号隔离处理后输出至外接设备。

所述的轨道车的数据采集装置中，所述数据处理模块还包括用于为处理单元提供时钟信号的晶振单元，所述晶振单元与处理单元连接。

所述的轨道车的数据采集装置中，所述数据处理模块还包括用于复位所述运行状态信号的复位单元，所述复位单元与处理单元连接。

所述的轨道车的数据采集装置中，所述供电模块包括电压转换芯片、稳压芯片、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻和发光二极管；所述电源转换芯片的+VIN端连接24V供电端，所述电源转换芯片的+VO端为第一电压输出端，连接稳压芯片的IN端和第一电容的一端；所述第一电容的另一端和稳压芯片的GND端接参考地；所述稳压芯片的OUT端为第二电压输出端，连接第二电容的一端、第三电容的一端和第一电阻的一端；所述第二电容的另一端和第三电容的另一端均接参考地；所述第一电阻的另一端连接发光二极管的正极，所述发光二极管的负极接参考地。

所述的轨道车的数据采集装置中，所述滤波单元包括第二电阻、第四电容和第五电容；所述隔离输入单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电容、第一光耦和三极管；所述隔离输出单元包括第七电阻、第八电阻、二极管、MOS管和第二光耦；所述处理单元包括处理芯片；所述第二电阻的一端连接第二电压输出端，所述第二电阻的另一端连接第四电容的一端、第五电容的一端和处理芯片的VDDA端；所述第四电容的另一端和第五电容的另一端均接参考地；所述第三电阻的一端连接第一传感器或第二传感器，所述第三电阻的另一端连接第一光耦的第1脚和第六电容的一端；所述第一光耦的第2脚和第六电容的另一端接地，所述第一光耦的第4脚通过第四电阻连接第一电压输出端，所述第一光耦的第3脚通过第五电阻连接三极管的基极；所述三极管的发射极接参考地，所述三极管的集电极通过第六电阻连接第二电压输出端、还连接所述处理芯片的PA0端；所述第七电阻的一端连接处理芯片的PB10端，所述第七电阻的另一端连接第二光耦的第1脚，所述第二光耦的第2脚接参考地，所述第二光耦的第3脚接地，所述第二光耦的第4脚连接MOS管的栅极、还通过第八电阻连接24V供电端；所述MOS管的源极连接24V供电端，所述MOS管的漏极连接二极管的负极和外接设备，所述二极管的正极接地。

所述的轨道车的数据采集装置中，所述晶振单元包括第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第八电阻、第一晶振和第二晶振；所述第七电容的一端连接处理芯片的PC14端和第一晶振的一端，所述第八电容的一端连接处理芯片的PC15端和第一晶振的另一端，所述第七电容的另一端和第八电容的另一端均接参考地；所述第九电容的一端连接第二晶振的一端、第八电阻的一端和处理芯片的SOC_IN端，所述第十电容的一端连接第二晶振的另一端、第八电阻的另一端和处理芯片的SOC_OUT端，所述第九电容的另一端和第十电容的另一端均接参考地。

所述的轨道车的数据采集装置中，所述复位单元包括第九电阻和第十一电容；所述第九电阻的一端连接第二电压输出端，所述第九电阻的另一端连接第十一电容的一端和处理芯片的NRST端，所述第十一电容的另一端接参考地。

所述的轨道车的数据采集装置中，所述数据发送模块包括无线传输芯片、第十电阻和开关；所述无线传输芯片的第2脚连接第二电压输出端，所述无线传输芯片的第3脚连接处理芯片的PA9/TXD端，所述无线传输芯片的第4脚连接处理芯片的PA10/RXD端，所述无线传输芯片的第10脚连接第十电阻的一端和开关的一端，所述第十电阻的另一端连接第二电压输出端，所述开关的另一端接地。

相较于现有技术，本实用新型提供的轨道车的数据采集装置包括第一传感器、第二传感器、数据处理模块和数据发送模块；所述第一传感器设置在所述轨道车的车轮侧面且与数据处理模块电连接，用于测量所述轨道车的车轮转动参数并输出第一测量信号至数据处理模块；所述第二传感器设置在所述轨道车的底部且与数据处理模块电连接，用于测量所述轨道车的移动参数并输出第二测量信号至数据处理模块；所述数据处理模块还与数据发送模块连接，用于根据所述第一测量信号和第二测量信号计算所述轨道车的运行参数并输出运行状态信号至数据发送模块，通过所述数据发送模块将所述运行状态信号无线传输至用户终端。通过测量车轮转动参数以及车辆移动参数实现车辆运行状态信号的实时采集输出，可将当前的运行状态信号无线传输至用户终端，便于进行二次开发且用户能根据当前车辆的运行状态进行互动，提高了轨道车的多样性和趣味性。

附图说明

图1为本实用新型提供的轨道车的数据采集装置的结构框图。

图2和图3为本实用新型提供的轨道车的数据采集装置中第一传感器与车轮的结构示意图。

图4和图5为本实用新型提供的轨道车的数据采集装置中供电模块的电路图。

图6为本实用新型提供的轨道车的数据采集装置中滤波单元的电路图。

图7为本实用新型提供的轨道车的数据采集装置中隔离输入单元的电路图。

图8为本实用新型提供的轨道车的数据采集装置中隔离输出单元的电路图。

图9为本实用新型提供的轨道车的数据采集装置中处理单元的电路图。

图10和图11为本实用新型提供的轨道车的数据采集装置中晶振单元的电路图。

图12为本实用新型提供的轨道车的数据采集装置中复位单元的电路图。

图13为本实用新型提供的轨道车的数据采集装置中数据发送模块的电路图。

具体实施方式

本实用新型的目的在于提供一种轨道车的数据采集装置，通过测量车轮转动参数以及车辆移动参数实现车辆运行状态信号的实时采集输出，可将当前的运行状态信号无线传输至用户终端，便于进行二次开发且用户能根据当前车辆的运行状态进行互动，提高了轨道车的多样性和趣味性。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1、图2和图3，本实用新型提供的轨道车的数据采集装置包括第一传感器10、第二传感器20、数据处理模块30和数据发送模块40，其中所述第一传感器10设置在所述轨道车的车轮侧面且与数据处理模块30电连接，用于测量所述轨道车的车轮转动参数并输出第一测量信号至数据处理模块30；所述第二传感器20设置在所述轨道车的底部且与数据处理模块30电连接，用于测量所述轨道车的移动参数并输出第二测量信号至数据处理模块30；所述数据处理模块30还与数据发送模块40连接，用于根据所述第一测量信号和第二测量信号计算所述轨道车的运行参数并输出运行状态信号至数据发送模块40，通过所述数据发送模块40将所述运行状态信号无线传输至用户终端。通过测量车轮转动参数以及车辆移动参数实现车辆运行状态信号的实时采集输出，可将当前的运行状态信号无线传输至用户终端，便于进行二次开发且用户能根据当前车辆的运行状态进行互动，提高了轨道车的多样性和趣味性。

具体实施时，所述第一传感器10为光电传感器，所述第二传感器20为电感式传感器，其中所述轨道车的车轮开有预设个通孔，本实施例中为8个，所述光电传感器固定安装在轨道车的车轮侧面，即光电传感器是不随着车轮转动而转动的，其红外发射头对准通孔的圆形，在车轮转动时光电传感器在每一个通孔经过时都会检测到信号，将其作为车轮转动参数输出至数据处理模块30，通过所述数据处理模块30可计算得到相邻两个通孔依次经过光电传感器的间隔时间△t，而由已知的车轮半径可以换算出通孔之间的线间距△s，因此通过公式v=△s/△t，即可计算出小车的实时运行速度。

而所述电感式传感器则安装在轨道车底部的钣金件上，同时在轨道车的行驶轨道上，每间隔一定的间距安装有横梁铁片，在轨道车的运行过程中，通过电感式传感器感应到安装在轨道上的横梁铁片并输出感应信号，将其做轨道车的移动参数输出至数据处理模块30，所述数据处理模块30根据当前感应到的横梁铁片的数量以及固定间距可计算得出当前轨道车的运行位置，因此通过两个传感器的感应采集并经过数据处理后，输出至数据发送模块40的运行状态信号中，至少包括了实时的运行速度以及运行位置这两个运行参数，实现了轨道车运行时的数据采集，可针对采集的数据对游玩项目进行二次开发，且将运行状态信号无线传输至用户终端，例如VR眼镜等，使得VR眼镜的互动内容和车体的实时运行状态相互匹配，实现用户与轨道车之间的浸入式互动，VR体验更加真实，提升了轨道车的趣味性。

进一步地，所述数据采集装置还包括用于给所述第一传感器10、第二传感器20、数据处理模块30和数据发送模块40供电的供电模块50，所述供电模块50与第一传感器10、第二传感器20、数据处理模块30和数据发送模块40电连接，通过所述供电模块50将24V直线电机输出的电压进行电压转换已经稳压等处理后，给其他模块提供稳定的工作电压，保证整个装置工作的稳定性。

具体地，所述数据处理模块30包括滤波单元、至少两个结构相同的隔离输入单元、隔离输出单元和处理单元；所述滤波单元与处理单元连接，用于对所述处理单元的供电电压进行滤波处理；所述隔离输入单元与第一传感器10、第二传感器20和处理单元连接，用于对所述第一测量信号和第二测量信号隔离处理后输入至处理单元；所述处理单元用于根据所述第一测量信号和第二测量信号计算所述轨道车的运行参数并输出运行状态信号至数据发送模块40；所述隔离输出单元与处理单元连接，用于对所述运行状态信号隔离处理后输出至外接设备。

本实施例中，通过滤波单元对处理单元的供电电压进行滤波，减少供电电压纹波，确保处理单元供电稳定性，并且，至少设置两个结构相同的隔离输入单元，分别对第一测量信号和第二测量信号隔离处理后输入至处理单元，当然在其他实施例中，也可设置更多的隔离输入单元以用于输入其他的信号，例如再设置4路隔离输入单元，用于接收车辆座位上的射击按钮信号，对不同射击按钮信号隔离处理后输入到处理单元，之后在通过数据发送模块40无线传输至路由器，实现玩家在线联机互动的效果。优选地，本实用新型除了通过数据发送模块40实现无线传输之外，还通过设置隔离输出单元实现对外接设备的控制，其中隔离输出单元的数量不限制，可根据实际需求选择，例如外接设备可设置为外接灯带，通过处理单元输出PWM控制信号，经隔离输出单元隔离处理后输出至外接灯带实现互动灯光效果，进一步提高轨道车游玩的乐趣。

优选地，所述数据处理模块30还包括用于为处理单元提供时钟信号的晶振单元，以及用于复位所述运行状态信号的复位单元，所述晶振单元和复位单元均与处理单元连接，通过晶振单元提供时钟信号保证处理单元的正常工作，并且在轨道车重新启动等需要复位的情况下，可通过复位单元对运行状态信号进行复位，确保每次数据采集的正确性。

具体地，请一并参阅图4和图5，所述供电模块50包括电压转换芯片U1、稳压芯片U2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1和发光二极管D1LED；所述电源转换芯片的+VIN端连接24V供电端，所述电源转换芯片的+VO端为第一电压输出端，连接稳压芯片U2的IN端和第一电容C1的一端；所述第一电容C1的另一端和稳压芯片U2的GND端接参考地；所述稳压芯片U2的OUT端为第二电压输出端，连接第二电容C2的一端、第三电容C3的一端和第一电阻R1的一端；所述第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端均接参考地；所述第一电阻R1的另一端连接发光二极管D1LED的正极，所述发光二极管D1LED的负极接参考地，其中所述电压转换芯片U1的型号为KW3-24S05E，所述稳压芯片U2的型号为AMS1117-3.3，通过电压转换芯片U1将24V电压转换为5V后进一步通过稳压芯片U2将其转换至3.3V，为其他模块供电，当然在其他实施例中，也可采用其它具有相同实施例的电压转换芯片U1和稳压芯片U2，本实用新型对此不作限定。

进一步地，请一并参阅图6、图7、图8和图9，所述滤波单元包括第二电阻R2、第四电容C4和第五电容C5；所述隔离输入单元包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电容R6、第一光耦U1和三极管Q1；所述隔离输出单元包括第七电阻R7、第八电阻R8R8、二极管D1、MOS管Q2和第二光耦U4；所述处理单元包括处理芯片U5；所述第二电阻R2的一端连接第二电压输出端，所述第二电阻R2的另一端连接第四电容C4的一端、第五电容C5的一端和处理芯片U5的VDDA端；所述第四电容C4的另一端和第五电容C5的另一端均接参考地；所述第三电阻R3的一端连接第一传感器10或第二传感器20，所述第三电阻R3的另一端连接第一光耦U1的第1脚和第六电容R6的一端；所述第一光耦U1的第2脚和第六电容R6的另一端接地，所述第一光耦U1的第4脚通过第四电阻R4连接第一电压输出端，所述第一光耦U1的第3脚通过第五电阻R5连接三极管Q1的基极；所述三极管Q1的发射极接参考地，所述三极管Q1的集电极通过第六电阻连接第二电压输出端、还连接所述处理芯片U5的PA0端；所述第七电阻R7的一端连接处理芯片U5的PB10端，所述第七电阻R7的另一端连接第二光耦U4的第1脚，所述第二光耦U4的第2脚接参考地，所述第二光耦U4的第3脚接地，所述第二光耦U4的第4脚连接MOS管Q2的栅极、还通过第八电阻R8R8连接24V供电端；所述MOS管Q2的源极连接24V供电端，所述MOS管Q2的漏极连接二极管D1的负极和外接设备，所述二极管D1的正极接地。通过光耦对输入的第一测量信号以及第二测量信号进行隔离处理后输入至处理芯片U5中进行计算，从而得出车辆的运行参数，本实施例中，所述处理芯片U5的型号为STM32F1，当然在其它实施例中，也可采用其它具有相同功能的芯片，本实用新型对此不作限定。

更进一步地，请一并参阅图10、图11和图12，所述晶振单元包括第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第八电阻R8R8、第一晶振Y1和第二晶振Y2；所述第七电容C7的一端连接处理芯片U5的PC14端和第一晶振Y1的一端，所述第八电容C8的一端连接处理芯片U5的PC15端和第一晶振Y1的另一端，所述第七电容C7的另一端和第八电容C8的另一端均接参考地；所述第九电容C9的一端连接第二晶振Y2的一端、第八电阻R8R8的一端和处理芯片U5的SOC_IN端，所述第十电容C10的一端连接第二晶振Y2的另一端、第八电阻R8R8的另一端和处理芯片U5的SOC_OUT端，所述第九电容C9的另一端和第十电容C10的另一端均接参考地。所述复位单元包括第九电阻R9和第十一电容C11；所述第九电阻R9的一端连接第二电压输出端，所述第九电阻R9的另一端连接第十一电容C11的一端和处理芯片U5的NRST端，所述第十一电容C11的另一端接参考地。

更进一步地，所述数据发送模块40包括无线传输芯片U6、第十电阻R10和开关S1；所述无线传输芯片U6的第2脚连接第二电压输出端，所述无线传输芯片U6的第3脚连接处理芯片U5的PA9/TXD端，所述无线传输芯片U6的第4脚连接处理芯片U5的PA10/RXD端，所述无线传输芯片U6的第10脚连接第十电阻R10的一端和开关S1的一端，所述第十电阻R10的另一端连接第二电压输出端，所述开关S1的另一端接地。通过wifi模块将处理芯片U5输出的运行状态输出以无线的方式传输至用户终端，其中所述无线传输芯片U6的型号为USR_232WIFI，当然在其它实施例中，也可采用其它具有相同功能的芯片，本实用新型对此不作限定。

综上所述，本实用新型提供的轨道车的数据采集装置包括第一传感器、第二传感器、数据处理模块和数据发送模块；所述第一传感器设置在所述轨道车的车轮侧面且与数据处理模块电连接，用于测量所述轨道车的车轮转动参数并输出第一测量信号至数据处理模块；所述第二传感器设置在所述轨道车的底部且与数据处理模块电连接，用于测量所述轨道车的移动参数并输出第二测量信号至数据处理模块；所述数据处理模块还与数据发送模块连接，用于根据所述第一测量信号和第二测量信号计算所述轨道车的运行参数并输出运行状态信号至数据发送模块，通过所述数据发送模块将所述运行状态信号无线传输至用户终端。通过测量车轮转动参数以及车辆移动参数实现车辆运行状态信号的实时采集输出，可将当前的运行状态信号无线传输至用户终端，便于进行二次开发且用户能根据当前车辆的运行状态进行互动，提高了轨道车的多样性和趣味性。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。