CN102861432A

CN102861432A - 游戏设备力反馈系统

Info

Publication number: CN102861432A
Application number: CN2012103195962A
Authority: CN
Inventors: 申东�; 倪剑; 蒋惟堃; 何可; 李勉; 谢庆; 欧阳健; 张鹏; 丁熊
Original assignee: Shanghai Jiuyu Network Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Jiuyu Network Technology Co Ltd
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2013-01-09

Abstract

本发明涉及电子技术领域，具体地说是一种游戏设备力反馈系统。游戏设备力反馈系统包括上位机、驱动板、直流电机和电子编码器，上位机与驱动板的USB接口连接，驱动板的电机驱动接口与直流电机连接，驱动板的编码器接口与电子编码器连接，直流电机与电子编码器同轴连接。本发明同现有技术相比，采用直流电机、电子编码器和驱动板的结构，使驱动板接收上位机的信息并通过脉冲宽度调制PWM波形控制直流电机转动，驱动板接收电子编码器生成的坐标值并进行定位，从而使力反馈系统控制简单、定位准确、成本低。

Description

游戏设备力反馈系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体地说是一种游戏设备力反馈系统。

背景技术

目前，现有的力反馈大多通过交流伺服电机或者机械原理来实现的。交流伺服电机缺点是成本高，控制比较复杂，驱动器参数需要现场PID参数设定，需要更多连线；机械式力反馈缺点是成本太高，制造工艺复杂。因此，设计一种控制简单且定位准确的游戏设备力反馈系统是至关重要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种控制简单且定位准确的游戏设备力反馈系统。

为了达到上述目的，本发明设计了一种游戏设备力反馈系统，包括上位机，其特征在于：游戏设备力反馈系统包括上位机、驱动板、直流电机和电子编码器，上位机与驱动板的USB接口连接，驱动板的电机驱动接口与直流电机连接，驱动板的编码器接口与电子编码器连接，直流电机与电子编码器同轴连接；所述的驱动板分为控制部分和驱动部分，控制部分与驱动部分之间设有光耦一和光耦二，所述的控制部分包括5V电源接口、控制芯片STM32F102和USB接口，5V电源接口与控制芯片STM32F102的电源端连接，控制芯片STM32F102与USB接口连接，控制芯片STM32F102的输入端与光耦一的输出端连接，控制芯片STM32F102的输出端与光耦二的输入端连接；所述的驱动部分包括5V电源接口、48V电源接口、编码器接口、驱动芯片、驱动桥和电机驱动接口，5V电源接口分别与编码器接口以及驱动芯片的电源端连接，48V电源接口与驱动桥的电源端连接，编码器接口的输出端与光耦一的输入端连接，光耦二的输出端与驱动芯片的输入端连接，驱动芯片的输出端与驱动桥的输入端连接，驱动桥的输出端与电机驱动接口的输入端连接。

所述的游戏设备力反馈系统依次完成如下步骤：步骤1，系统初始化；步骤2，控制芯片STM32F102确定直流电机极点坐标并控制直流电机回到中间位置；步骤3，上位机将动作命令发送给驱动板的控制芯片STM32F102；步骤4，控制芯片STM32F102判断是否有动作要求，如果有动作要求，则继续进行步骤5，如果没有动作要求，则继续进行步骤7；步骤5，电子编码器生成的坐标值通过驱动板发送给上位机；步骤6，上位机将命令发送给驱动板的控制芯片STM32F102，控制芯片STM32F102将0-5V的控制信号发送给驱动芯片，由驱动芯片将0-5V的控制信号放大至0-48V的驱动信号，0-48V的驱动信号驱动直流电机运动；步骤7，将控制芯片STM32F102将含有电机力反馈等级和位置信息的参数发往上位机。

所述的驱动板与所述的直流电机之间分别采用脉冲宽度调制PWM_A线路以及脉冲宽度调制PWM_B线路连接；如果脉冲宽度调制PWM_A线路为低电平输出、脉冲宽度调制PWM_B线路为正常脉冲宽度调制输出，则直流电机正转；如果脉冲宽度调制PWM_A线路为正常脉冲宽度调制输出、脉冲宽度调制PWM_B线路为低电平输出，则直流电机反转。

所述的电子编码器采用ABZ三相位的1000脉冲的增量式正交编码器，所述的电子编码器在生成的坐标值时依次完成如下步骤：步骤1，电子编码器初始化；步骤2，直流电机顺时针转动至右极点，电子编码器确定最小码值Pmin，最小码值Pmin对应坐标为100；步骤3，直流电机逆时针转动至左极点，电子编码器确定最大值Pmax，最大码值Pmax对应坐标为1000；步骤4，直流电机转到任意位置，电子编码器得到码值P；步骤5，通过计算公式：A=(1000-100)*P/（Pmax-Pmin）换算出码值P所对应的坐标值A；步骤6，将坐标值A通过编码器接口传输给驱动板，驱动板将接收到的坐标值A通过USB接口发送给上位机，完成后返回步骤4继续进行。

本发明同现有技术相比，采用直流电机、电子编码器和驱动板的结构，使驱动板接收上位机的信息并通过脉冲宽度调制PWM波形控制直流电机转动，驱动板接收电子编码器生成的坐标值并进行定位，从而使力反馈系统控制简单、定位准确、成本低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明驱动板的结构示意图。

图3为本发明的工作流程图。

图4为本发明电子编码器的工作流程图。

具体实施方式

现结合附图对本发明做进一步描述。

参见图1，本发明设计了一种游戏设备力反馈系统，包括上位机。游戏设备力反馈系统包括上位机、驱动板、直流电机和电子编码器，上位机与驱动板的USB接口连接，驱动板的电机驱动接口与直流电机连接，驱动板的编码器接口与电子编码器连接，直流电机与电子编码器同轴连接。其中，上位机为个人电脑或工业主机。直流电机的轴与游戏设备方向盘的轴之间采用皮带连接。

本发明采用直流电机是因为直流电机成本低，响应速度快，噪声小且功率大，配合电子编码器能够实现准确定位。

参见图2，驱动板分为控制部分和驱动部分。由于直流电机转动会产生电动势，尤其当有人用手拨动方向盘使直流电机逆向转动时，电动势更大，电动势会影响控制芯片STM32F102，并对电子编码器产生很大干扰，造成电子编码器产生漏码情况，从而导致定位就不准确。所以，本发明在驱动板控制部分和驱动部分之间设了光耦一和光耦二，使直流电机产生的电动势无法干扰到驱动板控制部分。控制部分包括5V电源接口、控制芯片STM32F102和USB接口，5V电源接口与控制芯片STM32F102的电源端连接，控制芯片STM32F102与USB接口连接，控制芯片STM32F102的输入端与光耦一的输出端连接，控制芯片STM32F102的输出端与光耦二的输入端连接；驱动部分包括5V电源接口、48V电源接口、编码器接口、驱动芯片、驱动桥和电机驱动接口，5V电源接口分别与编码器接口以及驱动芯片的电源端连接，48V电源接口与驱动桥的电源端连接，编码器接口的输出端与光耦一的输入端连接，光耦二的输出端与驱动芯片的输入端连接，驱动芯片的输出端与驱动桥的输入端连接，驱动桥的输出端与电机驱动接口的输入端连接。

参见图2，驱动板与直流电机之间分别采用脉冲宽度调制PWM_A线路以及脉冲宽度调制PWM_B线路连接；如果脉冲宽度调制PWM_A线路为低电平输出、脉冲宽度调制PWM_B线路为正常脉冲宽度调制输出，则直流电机正转；如果脉冲宽度调制PWM_A线路为正常脉冲宽度调制输出、脉冲宽度调制PWM_B线路为低电平输出，则直流电机反转。

参见图3，游戏设备力反馈系统依次完成如下步骤：步骤1，系统初始化；步骤2，控制芯片STM32F102确定直流电机极点坐标并控制直流电机回到中间位置；步骤3，上位机将动作命令发送给驱动板的控制芯片STM32F102；步骤4，控制芯片STM32F102判断是否有动作要求，如果有动作要求，则继续进行步骤5，如果没有动作要求，则继续进行步骤7；步骤5，电子编码器生成的坐标值通过驱动板发送给上位机；步骤6，上位机将命令发送给驱动板的控制芯片STM32F102，控制芯片STM32F102将0-5V的控制信号发送给驱动芯片，由驱动芯片将0-5V的控制信号放大至0-48V的驱动信号，0-48V的驱动信号驱动直流电机运动；步骤7，控制芯片STM32F102将含有电机力反馈等级和位置信息的参数发往上位机。

参见图4，电子编码器采用ABZ三相位的1000脉冲的增量式正交编码器，该电子编码器不会限制直流电机的转动范围，信号抗干扰能力强，能够实时对直流电机进行定位。电子编码器在生成的坐标值时依次完成如下步骤：步骤1，电子编码器初始化；步骤2，直流电机顺时针转动至右极点，电子编码器确定最小码值Pmin，最小码值Pmin对应坐标为100；步骤3，直流电机逆时针转动至左极点，电子编码器确定最大值Pmax，最大码值Pmax对应坐标为1000；步骤4，直流电机转到任意位置，电子编码器得到码值P；步骤5，通过计算公式：A=(1000-100)*P/（Pmax-Pmin）换算出码值P所对应的坐标值A；步骤6，将坐标值A通过编码器接口传输给驱动板，驱动板将接收到的坐标值A通过USB接口发送给上位机，完成后返回步骤4继续进行。

Claims

1.一种游戏设备力反馈系统，包括上位机，其特征在于：游戏设备力反馈系统包括上位机、驱动板、直流电机和电子编码器，上位机与驱动板的USB接口连接，驱动板的电机驱动接口与直流电机连接，驱动板的编码器接口与电子编码器连接，直流电机与电子编码器同轴连接；所述的驱动板分为控制部分和驱动部分，控制部分与驱动部分之间设有光耦一和光耦二，所述的控制部分包括5V电源接口、控制芯片STM32F102和USB接口，5V电源接口与控制芯片STM32F102的电源端连接，控制芯片STM32F102与USB接口连接，控制芯片STM32F102的输入端与光耦一的输出端连接，控制芯片STM32F102的输出端与光耦二的输入端连接；所述的驱动部分包括5V电源接口、48V电源接口、编码器接口、驱动芯片、驱动桥和电机驱动接口，5V电源接口分别与编码器接口以及驱动芯片的电源端连接，48V电源接口与驱动桥的电源端连接，编码器接口的输出端与光耦一的输入端连接，光耦二的输出端与驱动芯片的输入端连接，驱动芯片的输出端与驱动桥的输入端连接，驱动桥的输出端与电机驱动接口的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种游戏设备力反馈系统，其特征在于：所述的游戏设备力反馈系统依次完成如下步骤：步骤1，系统初始化；步骤2，控制芯片STM32F102确定直流电机极点坐标并控制直流电机回到中间位置；步骤3，上位机将动作命令发送给驱动板的控制芯片STM32F102；步骤4，控制芯片STM32F102判断是否有动作要求，如果有动作要求，则继续进行步骤5，如果没有动作要求，则继续进行步骤7；步骤5，电子编码器生成的坐标值通过驱动板发送给上位机；步骤6，上位机将命令发送给驱动板的控制芯片STM32F102，控制芯片STM32F102将0-5V的控制信号发送给驱动芯片，由驱动芯片将0-5V的控制信号放大至0-48V的驱动信号，0-48V的驱动信号驱动直流电机运动；步骤7，控制芯片STM32F102将含有电机力反馈等级和位置信息的参数发往上位机。

3.根据权利要求1所述的一种游戏设备力反馈系统，其特征在于：所述的驱动板与所述的直流电机之间分别采用脉冲宽度调制PWM_A线路以及脉冲宽度调制PWM_B线路连接；如果脉冲宽度调制PWM_A线路为低电平输出、脉冲宽度调制PWM_B线路为正常脉冲宽度调制输出，则直流电机正转；如果脉冲宽度调制PWM_A线路为正常脉冲宽度调制输出、脉冲宽度调制PWM_B线路为低电平输出，则直流电机反转。

4.根据权利要求1所述的一种游戏设备力反馈系统，其特征在于：所述的电子编码器采用ABZ三相位的1000脉冲的增量式正交编码器，所述的电子编码器在生成的坐标值时依次完成如下步骤：步骤1，电子编码器初始化；步骤2，直流电机顺时针转动至右极点，电子编码器确定最小码值Pmin，最小码值Pmin对应坐标为100；步骤3，直流电机逆时针转动至左极点，电子编码器确定最大值Pmax，最大码值Pmax对应坐标为1000；步骤4，直流电机转到任意位置，电子编码器得到码值P；步骤5，通过计算公式：A=(1000-100)*P/（Pmax-Pmin）换算出码值P所对应的坐标值A；步骤6，将坐标值A通过编码器接口传输给驱动板，驱动板将接收到的坐标值A通过USB接口发送给上位机，完成后返回步骤4继续进行。