CN205395672U - 一种轮胎压力监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及汽车行驶安全监测领域，具体涉及一种轮胎压力监测装置，包括轮胎内置模块和车身主机模块，轮胎内置模块包括用于监测轮胎的胎压值和温度值的传感器，轮胎内置模块与车身主机模块通讯，轮胎内置模块还包括无线供电接收单元、车身主机模块包括无线供电发射单元，无线供电发射单元与无线供电接收单元通过强磁耦合共振实现无线供电，无线供电接收单元分别与传感器、微控制器连接。本实用新型提供一种轮胎压力监测装置，相对于传统轮胎监测技术，轮胎内置压力传感器采用无线供电技术，免去了更换电池的麻烦，单个传感器能检测胎压和温度值，解决多个传感器占用空间较大的问题，通过蓝牙模块与手机终端传递信息或报警。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车行驶安全监测领域，具体涉及一种轮胎压力监测装置。
背景技术
我国已接近成为仅次于美国的全球第二大汽车销售国，到2020年，中国汽车销量将能够全面超越美国成为世界第一。据交通部门统计，高速公路约46％的交通事故是由于轮胎故障引发的，而其中75％是因为胎压过低、漏气造成的爆胎，并且，高速行驶情况下，爆胎而导致的死亡率达到了70％以上。保持标准的轮胎气压行使和及时发现轮胎漏气是防止爆胎的关键，因此在汽车行驶过程中对轮胎胎压实时监测是保障安全行驶的一个重要研究课题。
2001年7月美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)出台相应法案规定，2003年11月后新出厂的轻型汽车将逐步引入轮胎气压监测***，并制定了轮胎压力监测***的技术规范。2002年，美国约翰逊公司的轮胎压力实时监测***被国际汽车工程评为当年20个最有价值的汽车产品之首。这个***包括一个特殊设计的车内后视镜、四个胎压传感器和发射、接收设备。***工作时胎压数据是通过集成在轮胎气门阀内的发射机传送给风挡内的集成接收机，然后在后视镜上利用射频技术显示出来。这个***在工作时可以将每个轮胎的压力数据实时显示，有较高的实用性和可行性。德国西门子VDO汽车配件公司自主开发的轮胎哨兵(TireGuard)监测装置，英国ALR汽车配件公司生产和销售的轮胎守护神(TireShield)监测装置，法国米其林集团公司与威柏可(Wabco)公司合作开发的一种轮胎充气内压监测装置，是专供商用车使用的监测装置，德国BEAU公司与美国Lear公司联合推出的轮胎压力实时监测***，将电子门锁装置与***集成在一起，是近期推出的一种极具价格竞争力的整体解决方案。
据中国汽车工业协会相关市场调查表明，国内轮胎爆胎预警***的相关产品已有推出，但大多技术性能不甚完善或***简易，产品也没有形成一定的规模，存在以下缺点：(1)***工作寿命短；(2)***在低温或高温环境下稳定性不够；(3)工作可靠性较差；(4)检测精度不够。而性能可靠、功能完善、技术成熟并且形成规模的产品均是一些国外知名公司(如美国李尔、西门子VDO、英国施奈德、德国贝鲁)的品牌产品，但价格较为昂贵。国内自主研制的汽车轮胎压力监测装置的轮胎内置压力传感器一般采用电池供电，胎压信息通过无线传输技术发送到车内主机，主机配有显示屏和声光报警电路，对汽车轮胎胎压进行实时监测。
实用新型内容
本实用新型提供一种轮胎压力监测装置，解决现有轮胎压力监测需要电池供电，不方便更换，寿命较短的问题，具体技术方案如下：
一种轮胎压力监测装置，包括轮胎内置模块和车身主机模块，所述轮胎内置模块包括用于监测轮胎的胎压值和温度值的传感器，所述轮胎内置模块与车身主机模块通讯，所述轮胎内置模块还包括无线供电接收单元、所述车身主机模块包括无线供电发射单元，所述无线供电发射单元与无线供电接收单元通过强磁耦合共振实现无线供电，所述无线供电接收单元分别与传感器、微控制器连接。
具体的，所述轮胎内置模块还包括微控制器和射频发射单元，所述传感器与微控制器连接，所述微控制器连接射频发射单元。
具体的，所述车身主机模块还包括主控制器、射频接收单元和DC/DC转换模块，所述射频接收单元与主控制器连接，所述无线供电发射单元通过DC/DC转换模块与车载蓄电池连接。
具体的，所述车身主机模块还包括蓝牙模块，所述主控制器通过蓝牙模块连接与手机终端通讯。
具体的，所述无线供电发射单元包括高频信号产生电路和功率放大电路，所述高频信号产生电路与功率放大电路连接。
具体的，所述功率放大电路采用两级放大形式的OTL互补对称功率放大电路。
具体的，所述无线供电接收单元包括用于接收电能的串联谐振回路电路，接收的电能经过桥式整流、滤波、稳压后得到直流电压，为传感器和微控制器供电。
有效效果
本实用新型提供一种轮胎压力监测装置，相对于传统轮胎监测技术，轮胎内置压力传感器采用无线供电技术，免去了更换电池的麻烦，也避免了汽车行驶途中电池没电造成的安全隐患，同时降低了使用费用，单个传感器能检测胎压和温度值，解决多个传感器占用空间较大的问题，通过蓝牙模块与手机终端传递信息或报警，还可以根据汽车所属自然环境的不同修改胎压报警门限值。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型模块连接示意图；
图2为高频信号产生电路；
图3为功率放大电路；
图4为无线供电接收单元电路图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1、图2所示的一种轮胎压力监测装置，包括轮胎内置模块和车身主机模块，所述轮胎内置模块包括用于监测轮胎的胎压值和温度值的传感器，所述轮胎内置模块与车身主机模块通讯，所述轮胎内置模块还包括无线供电接收单元、所述车身主机模块包括无线供电发射单元，所述无线供电发射单元与无线供电接收单元通过强磁耦合共振实现无线供电，所述无线供电接收单元分别与传感器、微控制器连接，所述轮胎内置模块还包括微控制器和射频发射单元，所述传感器与微控制器连接，所述微控制器连接射频发射单元，所述车身主机模块还包括主控制器、射频接收单元和DC/DC转换模块，所述射频接收单元与主控制器连接，所述无线供电发射单元通过DC/DC转换模块与车载蓄电池连接，所述车身主机模块还包括蓝牙模块，所述主控制器通过蓝牙模块连接与手机终端通讯，所述无线供电发射单元包括高频信号产生电路和功率放大电路，所述高频信号产生电路与功率放大电路连接，所述功率放大电路采用两级放大形式的OTL互补对称功率放大电路，所述无线供电接收单元包括用于接收电能的串联谐振回路电路，接收的电能经过桥式整流、滤波、稳压后得到直流电压，为传感器和微控制器供电。
微控制器采用Freescale公司设计生产的M68HC08系列8位单片机MC68HC908RF2，它是轮胎内置模块的核心器件，既作为测量监控的微控制器，其标准工作电压为3V，最低可工作在1.8V电压下，芯片工作温度范围-40℃—+80℃，能够承受恶劣的室外环境。MC68HC908RF2微控制器部分的工作并不需要外部晶振，因为带有一个内部时钟发生器ICG，可以得到一个满足其可靠工作要求的时钟频率。同时还内置有射频发射器与其匹配的***器件一起构成射频发射单元。
传感器采用Freescale公司的8引脚集成传感器MPXY8020A，它在一个芯片上集成了可变电容的压力传感单元、温度传感单元和数字接口电路(具有唤醒特性)，能够同时对轮胎的压力和温度数据进行测量，并实现测量结果的数字化输出。该传感器具有2.1V-3.6V的宽范围工作电压，工作温度为-4℃一+125℃，功耗低，能够在封闭的轮胎内部可靠工作。
需要说明的是，本实用新型采用强磁耦合共振技术实现无线供电，只要保证无线供电发射单元中的发射端高频信号频率、串联谐振回路谐振频率、轮胎内置模块中的无线供电接收单元串联谐振回路的谐振频率三者频率相同，能量就以共振的形式被高效传输。
无线供电发射单元包括高频信号产生电路(如图2所示)和功率放大电路(如图3所示)两部分。高频信号产生电路采用压控振荡器MC1648P产生高频信号，MC1648P的VCC端通过DC/DC转换器连接车载蓄电池，通过调节电感L1或变容二极管D1的电容值即可改变输出信号频率，其中电容二极管D1的电容值通过调节可变电阻R13来改变电容二极管的反向电压值，进而改变变容二极管的电容值。VOUT是输出的高频信号，幅值为400mv。压控振荡器MC1648P输出电压信号VOUT功率较低，需要进一步进行功率放大，采用OTL互补对称功率放大电路，采用两级放大形式，三极管Q1对VOUT高频信号进行初级放大，采用共射极放大电路，Q2和Q3是功率放大对管，对高频信号进行功率放大。L0、C0、R0构成串联谐振回路，L0是能量发射线圈，当此串联谐振回路的谐振频率等于高频信号VOUT的频率时，电路发生谐振，高频信号在L0上产生交变的磁场，从而将电能以磁场能量形式发射出去。
无线供电接收单元的电路图如图4所示，其中L0’、C1、C2组成的串联谐振回路是电能接收端，当其谐振频率与无线供电发射单元的磁场频率相同时，无线供电发射单元以共振形式被高效传输过来的电能即被接收。接收的电能经过桥式整流、滤波、稳压后得到3.3V直流电压，为传感器和微控制器供电。
本实用新型提供一种轮胎压力监测装置，相对于传统轮胎监测技术，轮胎内置压力传感器采用无线供电技术，免去了更换电池的麻烦，也避免了汽车行驶途中电池没电造成的安全隐患，同时降低了使用费用，单个传感器能检测胎压和温度值，解决多个传感器占用空间较大的问题，通过蓝牙模块与手机终端传递信息或报警，还可以根据汽车所属自然环境的不同修改胎压报警门限值。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种轮胎压力监测装置，其特征在于，包括轮胎内置模块和车身主机模块，所述轮胎内置模块包括用于监测轮胎的胎压值和温度值的传感器，所述轮胎内置模块与车身主机模块通讯，所述轮胎内置模块还包括无线供电接收单元、所述车身主机模块包括无线供电发射单元，所述无线供电发射单元与无线供电接收单元通过强磁耦合共振实现无线供电，所述无线供电接收单元分别与传感器、微控制器连接。
2.如权利要求1所述的轮胎压力监测装置，其特征在于，所述轮胎内置模块还包括微控制器和射频发射单元，所述传感器与微控制器连接，所述微控制器连接射频发射单元。
3.如权利要求2所述的轮胎压力监测装置，其特征在于，所述车身主机模块还包括主控制器、射频接收单元和DC/DC转换模块，所述射频接收单元与主控制器连接，所述无线供电发射单元通过DC/DC转换模块与车载蓄电池连接。
4.如权利要求3所述的轮胎压力监测装置，其特征在于，所述车身主机模块还包括蓝牙模块，所述主控制器通过蓝牙模块连接与手机终端通讯。
5.如权利要求1所述的轮胎压力监测装置，其特征在于，所述无线供电发射单元包括高频信号产生电路和功率放大电路，所述高频信号产生电路与功率放大电路连接。
6.如权利要求5所述的轮胎压力监测装置，其特征在于，所述功率放大电路采用两级放大形式的OTL互补对称功率放大电路。
7.如权利要求1所述的轮胎压力监测装置，其特征在于，所述无线供电接收单元包括用于接收电能的串联谐振回路电路，接收的电能经过桥式整流、滤波、稳压后得到直流电压，为传感器和微控制器供电。
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