測速裝置及汽車的製作方法

2023-07-31 10:04:36 1

本實用新型涉及測速技術領域，尤其涉及一種測速裝置及汽車。

背景技術：

車速是車輛的重要參數之一，常用於各種需要車速信號的設備或系統中。隨著汽車行業的發展，為了滿足人們對車輛的不同需求，通常需要在原有汽車上外接其他設備，例如車輛計價器，這些設備需要使用汽車的行駛速度，以便實現計價或者其他功能。

現有技術中，這些外接設備一般都是通過外接信號線與汽車內部設置的車速傳感裝置連接，以便獲得汽車的車速信號。

但是，這種獲取車速信號的方式需要對汽車進行破拆並布線，會影響汽車的外觀，布線不合適時又會影響其他設備的穩定性。而外部設部通過單獨的加速度計傳感器直接測量車速時，又會在顛簸路面出現測不準的問題。

技術實現要素：

本實用新型提供一種測速裝置及汽車，以解決現有技術外接設備直接通過加速度計傳感器測速測不準的問題。

本實用新型提供一種測速裝置，包括：加速度計傳感器，用於測量汽車的加速度；陀螺儀傳感器，與汽車車輪的徑向平面呈預設夾角，用於測量車輪的角速度；控制器，控制器與加速度計傳感器以及陀螺儀傳感器通信連接，用於根據預設公式將加速度計傳感器以及陀螺儀傳感器測得的加速度和角速度信息換算成車輪脈衝數及汽車的行駛速度；電源，與加速度計傳感器、陀螺儀傳感器以及控制器電連接。

如上所述的測速裝置，其中，加速度計傳感器設置在車輪的軸心方向上。

如上所述的測速裝置，其中，加速度計傳感器和陀螺儀傳感器集成為一六軸傳感器。

如上所述的測速裝置，其中，包括電路板，六軸傳感器安裝在電路板上。

如上所述的測速裝置，其中，電路板設置有導電的夾持部，夾持部與電路板之間形成有用於固定電源的容納腔。

如上所述的測速裝置，其中，包括殼體，電路板安裝在殼體內，且與殼體的徑向平面形成預設夾角。

如上所述的測速裝置，其中，包括由殼體的內壁向內延伸形成的安裝凸臺，安裝凸臺與殼體的徑向平面形成預設夾角；電路板固定在安裝凸臺上。

如上所述的測速裝置，其中，預設夾角的範圍為82度到89度。

如上所述的測速裝置，其中，還包括通信模塊，通信模塊與控制器通信連接，用於將行駛速度傳輸給外部設備。

本實用新型還提供一種汽車，包含車體、測速裝置和外部設備；測速裝置可拆卸地安裝在車輪上；測速裝置與外部設備通信連接，用於為外部設備提供行駛速度。

本實用新型提供的測速裝置及汽車通過加速度計傳感器和陀螺儀傳感器來獲取車速信號，通過陀螺儀傳感器獲取的角速度對汽車加速度計傳感器獲取到的加速度進行校正，可以獲得顛簸路面準確的車速。

附圖說明

圖1為本實用新型測速裝置的結構框圖；

圖2為本實用新型測速裝置的安裝示意圖；

圖3為本實用新型測速裝置的結構示意圖；

圖4為本實用新型測速裝置殼體的結構示意圖；

圖5為圖4的局部剖視圖。

附圖標記說明：

1：測速裝置； 11：六軸傳感器；

111：加速度計傳感器； 112：陀螺儀傳感器；

12：控制器； 13：電路板；

131：夾持部； 14：電源；

15：通信模塊； 16：殼體；

161：安裝凸臺； φ：預設夾角；

2：車輪徑向平面。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細說明，應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本實用新型，本實用新型不局限於下述的具體實施方式。

圖1為本實用新型測速裝置的結構框圖，圖2為本實用新型測速裝置的安裝示意圖，圖3為本實用新型測速裝置的結構示意圖。

請結合圖1至圖3，本實施例提供的測速裝置1，包括：加速度計傳感器111，用於測量汽車的加速度；陀螺儀傳感器112，與汽車車輪徑向平面2呈預設夾角φ，用於測量車輪的角速度；控制器12，控制器12與加速度計傳感器111以及陀螺儀傳感器112通信連接，用於根據預設公式將加速度計傳感器111以及陀螺儀傳感器112測得的加速度和角速度信息換算成車輪脈衝數及汽車的行駛速度；電源14，與加速度計傳感器111、陀螺儀傳感器112以及控制器12電連接。

具體地，加速度計傳感器111輸出的是正弦波，路況平坦時，其輸出的波形比較穩定，路況顛簸時，其波形不規則。當加速度計傳感器111的周期性變化比較穩定的時候,就能根據其脈衝數計算出實際行駛速度。陀螺儀傳感器112一般量程較小，如果使其測量方向與車輪角速度方向一致時，測量結果可能會超出其量程，但是通過將陀螺儀傳感器112的測量方向旋轉到與車輪角速度方向成預設角度φ，即將陀螺儀傳感器112安裝在與汽車車輪徑向平面2呈預設夾角φ的位置上，其測得的角速度相當於實際車輪角速度乘以預設夾角φ的餘弦，就能保證陀螺儀傳感器112測得的數據不超過其量程。但是由於預設夾角φ隨著使用時間的增加會發生變化，所以陀螺儀傳感器112測得的角速度準確性無法得到保證，但是其測得的角速度的變化趨勢較為準確，即角加速度的值是準確的。

當路況平坦時，控制器12把加速度計傳感器111的輸出轉換成車速信號輸出；當路況顛簸時，加速度計傳感器111輸出的波形不穩定，這時可以依靠陀螺儀傳感器112將其根據預設公式恢復成該時間段的穩定波形。即控制器12依靠陀螺儀傳感器112測得的角速度波形，根據角速度與角加速度的公式得到角加速度的波形，根據角加速度與加速度的公式可以得到該顛簸時間段加速度的波形，以此替換加速度計傳感器111在該顛簸時間段的波形。由此，加速度計傳感器111測量的波形可以恢復為穩定的波形，根據其脈衝數可以得到實際車速。上述控制器12工作過程中所依靠的預設公式為角速度與角加速度的公式以及角加速度與加速度的公式可以參見教科書、技術手冊或者其他公開的技術資料。

控制器可以是現有技術中任意一種如單片機、ARM晶片等，在此不做具體限定。

測速裝置1設置有電源14，電源14與加速度計傳感器111、陀螺儀傳感器112和控制器12電連接，輸出為3.3V的直流電，可以實現裝置的獨立供電。另外，電源可以是現有的供電設備，如紐扣電池或太陽能電池等，在此不做具體限定。

由上述可知，本實施例提供的測速裝置通過加速度計傳感器、陀螺儀傳感器來獲取汽車的加速度和角加速度，控制器用陀螺儀傳感器獲取的角速度對汽車加速度計傳感器獲取的加速度進行校正，可以獲得顛簸路面準確的車速。

進一步，加速度計傳感器111設置在車輪的軸心方向上。這個位置向心加速度為零，加速度計傳感器111測量到的值就是重力加速度。車輪轉動時輸出的波形為從負9.8平方米/秒到正9.8平方米/秒的周期性變化的正弦波，便於控制器12進行處理。具體地，如果由於安裝限制等問題，加速度計傳感器無法準確安裝在軸心方向，可將其安裝在儘量靠近軸心的位置。

在本實施例中，加速度計傳感器111和陀螺儀傳感器112集成為一六軸傳感器11。具體地，六軸傳感器11可以測量三個方向的加速度和三個方向的角速度，能夠滿足測量車速的需求。由於六軸傳感器11將加速度計傳感器111和陀螺儀傳感器112集成為一體，安裝及使用更加方便。

在本實施例中，測速裝置1還包括電路板13，六軸傳感器11安裝在電路板13上。電路板13設置有導電的夾持部131，夾持部131與電路板13之間形成有用於固定電源14的容納腔。

具體地，六軸傳感器11、控制器12焊接在電路板13上，電源14固定在電路板13的夾持部131上，夾持部131為導電材料，可以實現電源14與電路板13之間的電連接。同時，這種連接方式的電源拆裝方便，便於維護。

圖4為本實用新型測速裝置殼體的結構示意，圖5為圖4的局部剖視圖。請結合圖4和圖5，測速裝置1還包括殼體16，電路板13安裝在殼體16中，且與殼體16的徑向平面形成預設夾角φ。殼體16的內壁向內延伸形成有安裝凸臺161，安裝凸臺161與殼體16的徑向平面形成預設夾角φ；電路板13固定在安裝凸臺161上。

具體地，殼體16還包括端蓋，端蓋與殼體16可拆卸連接，具體連接方式可以為卡接或螺接等，安裝時，先除去端蓋，再將電路板13安裝在殼體16的安裝凸臺161上，保證電路板13與安裝凸臺161平面平行，由於六軸傳感器11固定在電路板13上，安裝凸臺161與殼體16的徑向平面形成預設夾角φ，則六軸傳感器11與殼體16的徑向平面呈預設夾角φ，即陀螺儀傳感器112與殼體16的徑向平面呈預設夾角φ。優選地，殼體16或端蓋設置有連接部，通過連接部可以將測速裝置1固定在車輪上，並使殼體16的徑向平面與車輪徑向平面2平行。

殼體可以使用現有技術中的任意非導電材料經過常用的加工方法製造，如可以採用塑料經過注塑而成。優選地，殼體為塑料外殼，外形為圓柱形，但是殼體的外形可以是任意的，只要通過安裝凸臺的角度保證陀螺儀傳感器與車輪徑向平面的預設角度即可，在此不做具體限定。

本實施例中，預設夾角φ的範圍為82度到89度。具體地，陀螺儀傳感器112測得的角速度相當於實際車輪角速度乘以預設夾角φ的餘弦，當預設夾角φ的範圍為82度到89度，其餘弦值較小，對陀螺儀傳感器112量程的放大作用較大，就能保證陀螺儀傳感器112測得的數據不超過其量程。

另外，在殼體16的加工過程中，由於預設夾角φ較大，安裝凸臺161與殼體16徑向平面形成夾角接近90度，外殼16體積較大，加工困難，此時可以選擇六軸傳感器11的另一個方向來測量車輪角速度。由於六軸傳感器11可以測量三個方向的角速度，且三個方向互相垂直，當測量方向與車輪角速度方向成預設夾角φ時，六軸傳感器11的另一個測量方向與車輪角速度方向的夾角為預設夾角φ的餘角，即該測量方向的安裝平面與車輪徑向平面2的夾角為預設夾角φ的餘角，此時安裝凸臺161與殼體16徑向平面的夾角也變為預設夾角φ的餘角，殼體體積較小，加工方便。

本實施例中，測速裝置1還包括通信模塊15，通信模塊15與控制器12通信連接，用於將行駛速度傳輸給外部設備。具體地，通信模塊15可以為陶瓷天線，通過無線傳輸的方式將行駛速度傳輸給外部設備，比通過導線連接的方式更加方便，測速裝置的獨立性更強。

本實施例提供的測速裝置通過加速度計傳感器、陀螺儀傳感器來獲取加速度和角加速度，通過陀螺儀傳感器獲取的角速度對汽車加速度計傳感器獲取到的加速度進行校正，可以獲得顛簸路面準確的車速。

本實施例還提供一種汽車，包含車體、測速裝置和外部設備；測速裝置可拆卸地安裝在車輪上；測速裝置與外部設備通信連接，用於為外部設備提供行駛速度。

具體地，車體可以是現有技術中任意車型的車體結構，外部設備可以是現有技術中任意需要車速信號的設備，如車輛計價器等，在此不作具體的限定。此外，本實施例中測速裝置結構和功能與上述實施例相同，具體可參見上述實施例，在此不再進行贅述。

由上述可知，本實施例提供的汽車可以在不拆裝車體的情況下給外部設備提供準確車速信號，節省了人力成本，便於安裝和維護。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的範圍。