一種用于虛擬場景中騎行健身的力反饋單車控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種單車控制電路，尤其涉及一種用于虛擬場景中騎行健身的力反饋單車控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]科學(xué)證明，騎車是一種非常好的有氧代謝運(yùn)動(dòng)，不僅能提高心肺功能，預(yù)防大腦老化，改善體質(zhì)還可以瘦身減肥，塑造身形，另外經(jīng)常運(yùn)動(dòng)還可以減輕心理壓力。但是現(xiàn)有大型健身房或者私人家庭中的騎行健身裝置多為力反饋單車，這種鍛煉方式單一枯燥，大量的重復(fù)運(yùn)動(dòng)很容易讓人產(chǎn)生厭倦情緒，健身者往往很難完成健身計(jì)劃，使塑形效果大打折扣。
[0003]當(dāng)今虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality:VR)作為一種綜合計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)。它通過給用戶同時(shí)提供視覺、聽覺、觸覺等各種直觀而又自然的實(shí)時(shí)感知交互體驗(yàn)，讓使用者如同身臨其境一般，可以實(shí)時(shí)、主動(dòng)、不受限制地觀察三維空間內(nèi)的事物。
[0004]現(xiàn)有的力反饋單車控制裝置中并沒有放入阻力控制模塊，當(dāng)健身者想要調(diào)節(jié)阻力時(shí)，必須停下來，然后手動(dòng)對單車的阻力進(jìn)行調(diào)整，不時(shí)地中斷給健身者帶來的體驗(yàn)感就會(huì)較差，現(xiàn)缺少一種能結(jié)合阻力的力反饋單車控制模塊優(yōu)化健身者的體驗(yàn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有力反饋單車的局限性，解決手動(dòng)調(diào)節(jié)阻力的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供了一種用于虛擬場景中騎行健身的力反饋單車控制裝置，包括新的阻力控制模塊，用于虛擬場景體驗(yàn)的力反饋單車，可用于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的騎行場景，可配合3D虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔讓健身者在欣賞風(fēng)景的同時(shí)達(dá)到塑造身形的效果。
[0006]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述功能，采用的技術(shù)方案是:
[0007]本實(shí)用新型包括安裝在單車本體上的速度檢測模塊、控制模塊、多個(gè)電磁鐵、轉(zhuǎn)向檢測模塊以及用于供電的電源模塊；控制模塊分別與速度檢測模塊、電磁鐵控制模塊、轉(zhuǎn)向檢測模塊連接，電源模塊連接速度檢測模塊、控制模塊、電磁鐵控制模塊、轉(zhuǎn)向檢測模塊進(jìn)行供電，電磁鐵控制模塊與電磁鐵連接進(jìn)行控制，多個(gè)電磁鐵安裝在單車本體配重輪的周面，電磁鐵與配重輪形成電磁感應(yīng)進(jìn)行力反饋的阻力控制。
[0008]所述的控制模塊包括控制芯片Ul和USB數(shù)據(jù)通信電路，控制芯片Ul連接有晶振復(fù)位電路；USB數(shù)據(jù)通信電路！MicroUSB接口的5、0腳接地，MicroUSB接口的4腳懸空，MicroUSB接口的2腳和3腳分別經(jīng)電阻R5、電阻R4后連接控制芯片Ul的PA12腳和PAll引腳，I腳接5V電源，2腳經(jīng)電阻R3連接到三極管Ql的集電極，三極管Ql的發(fā)射極接3.3V電源，三極管Ql的基極經(jīng)電阻Rl與控制芯片Ul的PC13引腳相連。
[0009]所述的速度檢測模塊:包括霍爾傳感器，霍爾傳感器經(jīng)中斷測速電路連接控制模塊，霍爾傳感器安裝在與單車本體腳踏相連的主動(dòng)輪盤上，速度檢測模塊通過霍爾傳感器檢測與單車腳踏相連的輪盤轉(zhuǎn)速。
[0010]所述的中斷測速電路:霍爾傳感器接口 Pl的2腳經(jīng)電阻R16接三極管Q2的發(fā)射極，霍爾傳感器接口 Pl的2腳經(jīng)電阻R17接三極管Q2的基極，霍爾傳感器接口 Pl的2腳經(jīng)電容ClO接地，三極管Q2的基極經(jīng)電阻R18接地，三極管Q2的發(fā)射極與3.3V電源連接，三極管Q2的集電極經(jīng)電阻R15與控制模塊中控制芯片Ul的PBO引腳連接。
[0011]所述的電磁鐵由線圈、鐵芯和供電電路組成，鐵芯與配重輪接觸間隙為1mm，在間隙內(nèi)生成磁感應(yīng)強(qiáng)度為IT的磁場。
[0012]所述的電磁鐵控制模塊包括譯碼器U7和多個(gè)電路結(jié)構(gòu)相同的線圈連接電路，多個(gè)電磁鐵經(jīng)各自的線圈連接電路連接到譯碼器U7 ;譯碼器U7的20至23引腳分別連接控制模塊中控制芯片Ul的17?14腳，譯碼器U7的18、19、12腳接地，譯碼器U7的24腳接3.3V電源，譯碼器U7的I至16引腳作為控制信號(hào)輸出端接各自的線圈連接電路。
[0013]所述的線圈連接電路包括:譯碼器U7的控制信號(hào)輸出端經(jīng)電阻R19接三極管Q3的發(fā)射極，經(jīng)電阻R22接三極管Q3的基極，三極管Q3的集電極連接光耦元件U6的I腳，光耦元件U6的2腳和3腳分別經(jīng)電阻R26、電阻R27后接地，光耦元件U6的3腳與場效應(yīng)管Q4的柵極連接，場效應(yīng)管Q4的源極接地，場效應(yīng)管Q4的漏極經(jīng)二極管D4接24V電源，光耦元件U6的4腳經(jīng)電阻R21接24V電源，場效應(yīng)管Q4的漏極接電磁鐵。
[0014]所述的轉(zhuǎn)向檢測模塊采用角度傳感器，角度傳感器安裝在單車本體的車把上。
[0015]所述的電源電路包括24V轉(zhuǎn)5V電源電路和5V轉(zhuǎn)3.3V電源電路；24V轉(zhuǎn)5V源電路:包括電源管理芯片U2，電源管理芯片U2的I腳與保險(xiǎn)絲電路的24V電源引腳相連，I腳經(jīng)電解電容C5接地，3腳和5腳直接接地，2腳依次經(jīng)電感L1、電感L2后與電解電容C6的一端連接輸出5V電源；5V轉(zhuǎn)3.3V電源電路:包括電源芯片U5，電源芯片U5的3腳與5V電源，3腳經(jīng)電解電容C15接地，I腳直接接地，2腳和4腳連接后在分別經(jīng)電容C17、電容C18、電容C19接地，2腳和4腳連接后輸出3.3V電壓。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0017]本實(shí)用新型將阻力控制模塊植入電路中，不再是之前手動(dòng)改變阻力，方便健身者使用，更增強(qiáng)帶來真實(shí)感。
[0018]本實(shí)用新型力反饋單車控制裝置將騎行場景中的坡度帶來的騎行感受實(shí)時(shí)反映給健身者，解決了現(xiàn)有力反饋單車鍛煉形式單一枯燥的問題，幫助健身者輕松達(dá)到健身塑形的效果。
[0019]本實(shí)用新型改進(jìn)了傳統(tǒng)力反饋單車鍛煉形式單一枯燥的問題，提供健身者前所未有的騎行體驗(yàn)，讓健身者輕松完成健身塑形計(jì)劃。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型的各個(gè)模塊連接結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖2是本實(shí)用新型單片機(jī)控制模塊的電路圖。
[0022]圖3是本實(shí)用新型USB通信電路的電路圖。
[0023]圖4是電磁鐵控制模塊中的譯碼器電路圖。
[0024]圖5是電磁鐵控制模塊中線圈連接電路的電路圖。
[0025]圖6是本實(shí)用新型的24V轉(zhuǎn)5V電源電路的電路圖。
[0026]圖7是本實(shí)用新型的5V轉(zhuǎn)3.3V電源電路的電路圖。
[0027]圖8是本實(shí)用新型的中斷測速電路圖。
[0028]圖9是單車中電磁鐵安裝位置示意圖。
[0029]圖10是單車中角度傳感器和霍爾傳感器安裝位置示意圖。
[0030]圖中:1、電磁鐵，2、霍爾傳感器，3、角度傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032]如圖1所示，本實(shí)用新型包括安裝在單車本體上的速度檢測模塊、控制模塊、多個(gè)電磁鐵、轉(zhuǎn)向檢測模塊以及用于供電的電源模塊；控制模塊分別與速度檢測模塊、電磁鐵控制模塊、轉(zhuǎn)向檢測模塊連接，電源模塊連接速度檢測模塊、控制模塊、電磁鐵控制模塊、轉(zhuǎn)向檢測模塊進(jìn)行供電，電磁鐵控制模塊與電磁鐵I連接進(jìn)行控制，多個(gè)電磁鐵I安裝在單車本體配重輪的周面，如圖10所示，電磁鐵與配重輪形成電磁感應(yīng)進(jìn)行力反饋的阻力控制。
[0033]速度檢測模塊通過霍爾傳感2器檢測與單車腳踏相連的輪盤轉(zhuǎn)速。阻力反饋模塊包括皮帶傳動(dòng)、配重輪和電磁鐵I?？刂颇K通過帶單片機(jī)的集成電路處理騎行速度信息和阻力信息，通過相應(yīng)變換后分別傳遞給虛擬騎行場景和阻力反饋模塊，保證力反饋單車和虛擬騎行場景的同步。
[0034]如圖2所示，上述控制模塊包括控制芯片Ul和USB數(shù)據(jù)通信電路，控制芯片Ul連接有晶振復(fù)位電路；如圖3所示，USB數(shù)據(jù)通信電路！MicroUSB接口的5、0腳接地，MicroUSB接口的4腳懸空，MicroUSB接口的2腳和3腳分別經(jīng)電阻R5、電阻R4后連接控制芯片Ul的PA12腳和PAll引腳，I腳接5V電源，2腳經(jīng)電阻R3連接到三極管Ql的集電極，三極管Ql的發(fā)射極接3.3V電源，三極管Ql的基極經(jīng)電阻Rl與控制芯片Ul的PC13引腳相連。
[0035]上述速度檢測模塊:包括霍爾傳感器2，霍爾傳感器經(jīng)中斷測速電路連接控制模塊，霍爾傳感器2安裝在與單車本體腳踏相連的主動(dòng)輪盤上，如圖10所示，速度檢測模塊通過霍爾傳感器2檢測與單車腳踏相連的輪盤轉(zhuǎn)速，通過控制模塊進(jìn)行基于用戶設(shè)置的單車齒比變換后，將健身者的實(shí)際騎行速度輸出到虛擬騎行場景中驅(qū)動(dòng)虛擬單車運(yùn)動(dòng)。
[0036]如圖8所示，上述中斷測速電路:霍爾傳感器接口 Pl的2腳經(jīng)電阻R16接三極管Q2的發(fā)射極，霍爾傳感器接口 Pl的2腳經(jīng)電阻R17接三極管Q2的基極，霍爾傳感器接口Pl的2腳經(jīng)電容ClO接地，三極管Q2的基極經(jīng)電阻R18接地，三極管Q2的發(fā)射極與3.3V電源連接，三極管Q2的集電極經(jīng)電阻R15與控制模塊中控制芯片Ul的PBO引腳連接。
[0037]上述電磁鐵I由線圈、鐵芯和供電電路組成，鐵芯與配重輪接觸間隙為1mm，在間隙內(nèi)生成磁感應(yīng)強(qiáng)度為IT的磁場。
[0038]如圖4和圖5所示，上述電磁鐵控制模塊包括譯碼器U7和多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的線圈連接電路，多個(gè)電磁鐵經(jīng)各自的線圈連接電路連接到譯碼器U7 ;譯碼器U7的20至23引腳分別連接控制模塊中控制芯片Ul的17?14腳，譯碼器U7的18、19、12腳接地，譯碼器U7的24腳接3