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专利名称：一种驾驶模拟器用方向盘转角测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于物体测量领域，特别涉及一种基于角度传感器的方向盘转角测量
直O
背景技术：
随着经济的飞速发展，汽车作为人类重要的交通工具正在迅猛增加。驾驶模拟器 作为研究驾驶员驾驶行为的重要工具之一，也得到了大幅度的发展。驾驶模拟器利用虚拟 现实仿真技术营造一个虚拟的驾驶训练环境，驾驶员通过操纵模拟器的操作部件与虚拟的 驾驶环境进行交互，从而开展驾驶训练以及驾驶员驾驶行为的研究。在驾驶模拟器中，当驾驶员操纵操作部件，与操作部件直接相连的传感器会引起 电信号的变化。信号采集及处理子系统根据设定的频率定期采集传感器上的电信号，并进 行滤波模数转换等处理。处理后的信号作为车辆动力学模型子系统的输入，经过车辆动力 学模型模拟运算，计算出车辆的当前状态。车辆动力学模型计算出的结果送入显示系统进 行图形显示、送入音响系统进行声音模拟以及送入仪表系统进行仪表显示。方向盘作为驾驶模拟器的操纵部件之一，能否准确采集方向盘转角数据与驾驶模 拟器的仿真程度有着密切的关系。目前市场上成熟的驾驶模拟器的方向盘的测量装置精度 都不是很高，从而不能协调配合驾驶模拟场景的切换与操纵部件的操作。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种驾驶模拟器用的方向盘转角测量装置，当驾驶员 在驾驶模拟器上进行模拟驾驶时，该装置能够准确的采集模拟驾驶过程中方向盘的转动角 度及转动方向，从而为模拟驾驶仿真场景提供所需要的渲染数据。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现—种驾驶模拟器用方向盘转角测量装置，包括数据采集单元、数据处理单元和数 据接收单元，数据采集单元、数据处理单元和数据接收单元依次相连；所述的数据采集单元 采用BI角度传感器SX-4300A ；所述的数据处理单元采用AVR单片机ATMEGA16 ；所述的数据 接收单元采用USB-4716数据采集卡。所述的角度传感器SX-4300A套接于汽车方向盘转向柱上，当方向盘转动时，与转 向柱相接触的传感器上的活动套也随之转动，向数据处理单元的输出变化的模拟电压信号。所述的角度传感器SX-4300A的输出端与单片机的ADCO和ADCl端口相连接，从而 将其输出的模拟电压信号送入单片机的ADCO和ADCl端口进行相应的模拟数字信号转换； 单片机ATMEGA16接收角度传感器所传送的电压信号且将其转换成数字电压信号后，根据 预先编写好的程序计算出方向盘的转动角度和转动方向。所述的单片机ATMEGA16通过串口通讯协议USB2. O与数据采集卡相连接。本实用新型根据高精度角度传感器采集方向盘的转向信息，并将转向信息传送给高性能单片机进行处理，从而得出方向盘的转动角度和转动方向，并将得到的结果传送给 数据采集卡。这种采集方法具有控制准确，响应迅速，价格低廉，适合在驾驶模拟器上广泛 使用。

图1为本实用新型的结构示意图。图2为转动角度和转动方向计算原理图。图3为单片机引脚连接图。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具体内容作进一步详细说明。
具体实施方式
参照图1，本实用新型包括数据采集单元、数据处理单元和数据接收单元，所述的 数据采集单元、数据处理单元和数据接收单元依次相连。其中角度传感器为SX-4300A，角度 传感器SX-4300A套接于汽车方向盘转向柱上，当方向盘转动时，与转向柱相接触的传感器 上的活动套也随之转动，从而输出变化的模拟电压信号。角度传感器的输出端与单片机的 ADCO和ADCl端口相连接，从而将其输出的模拟电压信号送入单片机的ADCO和ADCl端口进 行相应的模拟数字信号转换；单片机ATMEGA16接收角度传感器所传送的电压信号且将其 转换成数字电压信号后，根据预先编写好的程序计算出方向盘的转动角度和转动方向。单 片机通过串口通讯协议USB2. 0与数据采集卡相连接，从而将其处理后的计算结果传送给 数据采集卡，用于做进一步的处理。参照图2，角度传感器SX-4300A套接在转向柱的外部，采用驾驶模拟器的12V 电源对其进行供电。当方向盘转动后，活动套上由N极和S极构成的转子在齿轮作用 下发生旋转。转子内部设有2个电磁传感器，分别用于检测磁场方向为N极到S极， 相位角错开90度的模拟电压信号，如图中的电压波形Pl与P2。结合Pl与P2就可 以计算出方向盘的转动角度和转动方向。其计算方法如下设方向盘的转动角度为
ice(-360,360)。其中设定方向盘顺时针转动为正，逆时针转动为负；设角度传感器输出
的电压值Pl和P2与输入电压的比值分别为外为，则
权利要求1.一种驾驶模拟器用方向盘转角测量装置，包括数据采集单元、数据处理单元和数据 接收单元，其特征在于数据采集单元、数据处理单元和数据接收单元依次相连；所述的数 据采集单元采用BI角度传感器SX-4300A ；所述的数据处理单元采用AVR单片机ATMEGA16 ； 所述的数据接收单元采用USB-4716数据采集卡。
2.如权利要求1所述的驾驶模拟器用方向盘转角测量装置，其特征在于所述的角度 传感器SX-4300A套接在汽车方向盘转向柱上。
3.如权利要求1所述的驾驶模拟器用方向盘转角测量装置，其特征在于所述的角度 传感器SX-4300A的输出端与单片机的ADCO和ADCl端口相连接，从而将其输出的模拟电压 信号送入单片机的ADCO和ADCl端口进行相应的模拟数字信号转换；单片机ATMEGA16接收 角度传感器所传送的电压信号且将其转换成数字电压信号后，根据预先编写好的程序计算 出方向盘的转动角度和转动方向。
4.如权利要求1所述的驾驶模拟器用方向盘转角测量装置，其特征在于所述的单片 机ATMEGA16通过串口通讯协议USB2. 0与数据采集卡相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种驾驶模拟器用方向盘转角测量装置，包括数据采集单元、数据处理单元和数据接收单元，其特征在于数据采集单元、数据处理单元和数据接收单元依次相连；所述的数据采集单元采用BI角度传感器SX-4300A；所述的数据处理单元采用AVR单片机ATMEGA16；所述的数据接收单元采用USB-4716数据采集卡。本实用新型根据高精度角度传感器采集方向盘的转向信息，并将转向信息传送给高性能单片机进行处理，从而得出方向盘的转动角度和转动方向，并将得到的结果传送给数据采集卡。这种采集方法具有控制准确，响应迅速，价格低廉，适合在驾驶模拟器上广泛使用。
文档编号G01B7/30GK201885683SQ20102062225
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者于鹏程, 吴初娜, 毛锦 申请人:长安大学