专利名称：一种现实转速转换成模拟速度的方法
技术领域：
本发明涉及机械学科机电一体化技术领域，具体是指一种现实转速转换成模拟速度的方法。
背景技术：
在现有的机电一体化系统设计中，速度转换大多是为了通过不同的测试手段获得机械运转的某个速度量，包括转速和线速度。目前，已经有许多此类的速度传感器、速度测量仪或者速度转换方法，包括(1)线速度测量仪，它的传感器部分由槽形光电开关和滚轮组成，速度转换显示部分为数字式显示电路，包括脉冲分配电路、振荡分频电路、整形电路、电子开关、计数器、译码驱动电路和显示器；(2)可以将汽车速度转换为电平信号的汽车速度采样器，它由微型发电机、汽车里程表传动软轴、汽车齿轮箱直接相连，测得汽车速度的电平信号，其目的是最终测得汽车的实际行驶速度；(3)可保持显示特定瞬时速度机动车用数显式速度里程表，它通过旋转的软轴及遮光栅片将速度转换成光电脉冲，经过同步加法计数器、锁定/译码/驱动器、双D触发器、与非门和非门等数字逻辑电路，检测和显示正常行车速度、保持并显示超过特定减速运动时的初始瞬时速度值和解除保持和显示的此瞬时速度；(4)采用电子计算器进行汽车路码计量的全电子路码表，它的转速传感器带一个霍尔元件电路，将汽车行驶速度转换成电脉冲信号，并通过电路计算器和电流表分别显示汽车的里程和车速，并具有记忆、存贮和运算功能；(5)转速仪设备，它的速度传感器把车辆的行驶速度转换为旋转速度，分配器用于分配和传送传感器检测到的旋转速度，速度表用于指示旋转速度，速度检测部分用于产生与所测旋转速度相关的多个电信号，它的速度指示器包括多个发光装置，用于响应电信号并接通；(6)使用陀螺传感器检测摄录机位移量的方法，其步骤为确定角速度的一个参考数值，以比特为单位在一个存储中记录一个预定的数值，该预定数值根据单位垂直同步信号期内角速度与参考数值之间的差分决定，判断记录在存储器中的预定数值是否符合一个预定的频率比特模型，如果预定数值不符合频率比特模型，则中断对角速度位移量的检测，如果预定值符合频率比特模型，则将模拟角速度转换为数字角速度。
随着社会的发展，各种新功能机电产品不断涌现，也出现了新形式的速度转换要求。例如，随着虚拟现实技术(VR)的发展和应用，出现了许多VR机电产品，包括一些虚拟实境的模拟实验台，以替代价格昂贵的实物实验台。但在已有的这些新功能VR机电产品中，所应用的速度转换方法都是采用传感器与虚拟视景进行交互，其共同特点是都采用了多个速度传感器，增加了成本。

发明内容
本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种现实转速转换成模拟速度的方法，该方法应用简单，成本低廉。
本发明所述一种现实转速转换成模拟速度的方法，其特征是，通过机械传动机构的传动，带动微型发电机，产生连续的模拟电压，然后采样，得到以此电压相对应的离散脉冲序列，再用模/数(A/D)转换器将离散脉冲变为离散的数字信号，由微机处理并显示所需要的模拟速度。所述模拟速度是指VR机电产品(如VR实验台、VR健身器材)的虚拟实境的转速或线速度。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1.采用本发明方法和现有的实验台或其它机电产品结合，可以开发各种虚拟实验台或者各种VR机电产品。
2.本发明方法采用的是一般的微型发电机和一些现有的电路，与采用编码器或者其它传感器的方法相比，成本较低。
3.本发明方法所使用的电路可以直接以现有的机电产品的电路为接口，使用方便。
4.基于本发明方法，现实转速越快，带动的小发电机产生的电压就越高，模拟速度越快，反之亦然，数模转换器根据产生的电压可得到不同的数字量，经计算机软件处理产生不同的模拟运行速度，让人产生一种身临其境的感觉。


图1为本发明实施例的结构方框图；图2为本发明实施例的电路原理图；图3为本发明实施例的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步详细的说明。
本发明实施例是一款健身自行车和汽车及摩托车游戏结合的游戏健身自行车，它也是一种VR机电产品。
如图1和3所示，本发明实施例采用市售一款健身自行车的结构。微型发电机2与健身自行车1固定连接，整流电路板2、滤波分压电路板3、A/D转换电路板4安装在游戏方向盘5的壳内，游戏方向盘5安装在健身自行车1的车把的底板上，游戏方向盘5与微机6用USB线7连接。游戏健身者踩踏健身自行车1，健身自行车1的飞轮8通过与微型发电机(磨电机)2轴相连接的橡胶轮9组成的传动轮传动(传动比约1∶16)带动微型发电机2轴转动，产生交流电压V，经过桥式整流电路3的整流，再经过滤波分压电路4中的电容C滤波与分压电阻R的分压，就可以得到一个连续的、有限定范围的电压模拟信号。电压模拟信号经过游戏方向盘5的模/数(A/D)转换电路5处理之后，就可以传送信号给微机6系统由计算机软件实现游戏功能，即虚拟视景环境的摩托车或赛车游戏功能。采用市售集成电路A/D转换芯片，它们内部包含了控制电路、数据输出缓冲器和比较器等，使用很方便。在实际的设计过程中，可根据不同需要，增加诸如放大器、采样保持等一些功能电路，以保证数据转换精度。磨电机轴以650r/s转速旋转，也就是健身自行车以约40r/s速度旋转，将产生5V交流电压。经过一个整流、滤波和分压电路，变成直流电压，并且把电压控制在0～5V之间。
如图2所示，市售游戏方向盘5中有一个用于产生油门功能的可变电阻，通过模拟踩油门动作产生电阻值变化，从而产生模拟油门大小的电压模拟量，通过操纵方向盘中的模/数(A/D)转换电路5处理，转换成游戏中的汽车或摩托车的模拟速度。本发明实施例中，把该可变电阻屏蔽，把上述微型发电机(磨电机)2产生的电压经过整流电路3、滤波分压电路4处理后，直接输入游戏方向盘的电路中，利用游戏方向盘自带的模/数(A/D)转换电路5以及配套的其他数据处理电路，来实现游戏健身自行车的游戏功能。同时，保留游戏方向盘的其他功能电路，来实现其它的游戏功能，包括倒车和转向功能等。
试验表明，随着健身自行车飞轮转速增加，游戏中汽车或摩托车的速度也在增加，反之亦然。如果游戏健身者踩车使健身车速度达到40r/s，微机显示器上游戏中的摩托车的速度将逐渐达到一种极速状态。锻炼者可以戴上耳机，在逼真的模拟游戏环境中，体验赛车或飙车的感觉。游戏健身者除了锻炼腿部之外，双手还可以进行汽车或摩托车游戏的其他功能操作。游戏健身者经过几个比赛回合，不仅可以达到锻炼的效果，同时还进行游戏娱乐，使得原有健身自行车的单纯的健身锻炼功能变成健身与游戏的复合功能，极大地提高了健身者的游戏兴趣和健身效率。
如上所述，即可较好地实现本发明。
权利要求
1.一种现实转速转换成模拟速度的方法，其特征是，通过机械传动机构的传动，带动微型发电机，产生连续的模拟电压，然后采样，得到以此电压相对应的离散脉冲序列，再用模/数转换器将离散脉冲变为离散的数字信号，由微机处理并显示所需要的模拟速度。
2.根据权利要求1所述的一种现实转速转换成模拟速度的方法，其特征是，所述模拟速度是指VR机电产品的虚拟实境的转速或线速度。
全文摘要
本发明是一种现实转速转换成模拟速度的方法，它通过机械传动机构的传动，带动微型发电机，产生连续的模拟电压，然后采样，得到以此电压相对应的离散脉冲序列，再用模/数(A/D)转换器将离散脉冲变为离散的数字信号，由微机处理并显示所需要的模拟速度。采用本发明和现有的实验台或其它机电产品结合，可以开发各种虚拟实验台或者各种其它VR机电产品。本发明采用的是一般的微型发电机和一些现有的电路，与采用编码器或者其它传感器的方法相比，成本较低。本发明所使用的电路可以直接以现有的机电产品的电路为接口，使用方便。
文档编号G01P3/489GK1514249SQ0314000
公开日2004年7月21日 申请日期2003年7月30日 优先权日2003年7月30日
发明者陈扬枝, 陈和恩 申请人:华南理工大学