ES2930234T3 - Dispositivo y método de transmisión para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de transmisión para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos que comprende un microcontrolador y medios de generación de pulsos conectados a dicho microcontrolador, dicho microcontrolador está configurado para recibir al menos una señal de detección representativa de al menos un valor de parámetro medido y también está configurado para controlar dichos medios de generación de pulsos. de modo que dichos medios de generación de pulsos generen al menos una señal de modulación de posición de pulso (PPM) que comprenda información correspondiente a dicho al menos un valor de parámetro medido, comprendiendo dicho dispositivo de transmisión o pudiendo conectarse a una antena para la transmisión inalámbrica de dicha señal PPM,caracterizado porque dichos medios generadores de pulsos comprenden un oscilador y un amplificador de potencia conectado a dicho oscilador para amplificar los pulsos de salida de dicho oscilador y para dar salida a dicha señal PPM, y porque dicho microcontrolador está configurado, para cada pulso de dicha señal PPM a generarse, activar solo dicho oscilador por un primer periodo de tiempo T1 y luego activar también dicho amplificador de potencia solo por un segundo periodo de tiempo T2 siguiente a dicho primer periodo de tiempo T1, estando configurado también dicho microcontrolador para mantener desactivado dicho oscilador y dicho amplificador de potencia fuera del intervalo de tiempo definido por dichos primer y segundo períodos de tiempo T1 y T2.activar solo dicho oscilador durante un primer periodo de tiempo T1 y luego activar también dicho amplificador de potencia solo durante un segundo periodo de tiempo T2 siguiente a dicho primer periodo de tiempo T1, estando configurado también dicho microcontrolador para mantener desactivado dicho oscilador y dicho amplificador de potencia fuera del intervalo de tiempo definido por dichos primer y segundo periodos de tiempo T1 y T2.activar solo dicho oscilador durante un primer periodo de tiempo T1 y luego activar también dicho amplificador de potencia solo durante un segundo periodo de tiempo T2 siguiente a dicho primer periodo de tiempo T1, estando configurado también dicho microcontrolador para mantener desactivado dicho oscilador y dicho amplificador de potencia fuera del intervalo de tiempo definido por dichos primer y segundo periodos de tiempo T1 y T2. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y método de transmisión para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos

La presente invención se refiere en general a un dispositivo y a un método para la transmisión inalámbrica de uno o más parámetros medidos, tales como el valor de la presión interna de un neumático de un vehículo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En el estado de la técnica se conocen dispositivos para la transmisión de parámetros tales como la temperatura, la presión, la humedad, la deformación, etc., que pueden convertir estos parámetros en cadenas de datos que, a continuación, se transmiten de forma inalámbrica, por ejemplo a través de señales de radiocomunicaciones.

Estos dispositivos de transmisión inalámbrica comprenden habitualmente una disposición de transmisión para entregar por vía aérea cadenas de datos, que incluyen al menos un valor de un parámetro medido por un sensor asociado, a un receptor asociado adaptado para decodificar estas cadenas de datos. La comunicación entre el transmisor y el receptor se produce a través de una técnica específica de modulación, y las modulaciones conocidas utilizadas en este tipo de dispositivos son la modulación por desplazamiento de amplitud (ASK), la modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) y la modulación por desplazamiento de fase (PSK).

La principal razón para adoptar una arquitectura de comunicación inalámbrica en estos dispositivos es la posibilidad de desplegarlos en cualquier lugar, tal como en estructuras giratorias o vibratorias o en ubicaciones a las que no se puede acceder durante un uso normal o en cualquier lugar donde no sea posible o factible implementar una transmisión por cable.

Un ejemplo típico de aplicación de estos dispositivos inalámbricos de transmisión es el mantenimiento de vehículos de carretera. Recientemente, con el desarrollo de la telemetría, se han desarrollado sistemas para la medición y/o el análisis automáticos de parámetros de vehículos y, en particular, también de parámetros relacionados con neumáticos, tales como la presión (Sistema de Monitorización de la Presión de los Neumáticos - TPMS).

Sin embargo, estos sistemas no son utilizados regularmente por los profesionales de la automoción, ya que requieren un alto consumo de energía, debido al suministro continuo de alimentación de los componentes electrónicos involucrados, el cual debe garantizarse con el fin de poder monitorizar estos parámetros.

De hecho, debido a la ausencia de cables, el suministro de energía suficiente a estos dispositivos para garantizar la transmisión de toda la información necesaria y una buena recepción de las señales inalámbricas es normalmente uno de los problemas que afecta a los dispositivos conocidos para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos.

Por esta razón, en los planteamientos adoptados generalmente para el diseño de la parte física de estos dispositivos, uno de los principales problemas a abordar está relacionado con su eficiencia energética: un elevado consumo energético, el cual puede ser necesario para una transmisión inalámbrica fiable, haría que estos dispositivos resultasen inservibles e incómodos en condiciones normales de funcionamiento, ya que estarían operativos solo por un corto periodo de tiempo, lo que haría necesario sustituir su batería con frecuencia o incluso sustituir el propio dispositivo. Si bien estas operaciones de sustitución pueden no ser aceptables en condiciones normales de funcionamiento, se vuelven completamente inviables cuando los dispositivos se montan en ubicaciones a las que no se puede acceder de manera normal, tales como el interior de un neumático.

Dicha desventaja se debe al hecho de que los dispositivos conocidos para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos se alimentan mediante fuentes de energía que tienen ciertos límites de capacidad. Estas fuentes de energía pueden ser pilas de litio, es decir, una batería agotable, que puede tener un tamaño de diámetro que oscila entre 24 y 48 milímetros.

Además, en un dispositivo de transmisión inalámbrica alimentado por una batería agotable, el propio tamaño de la batería afecta a las dimensiones mecánicas generales del dispositivo: el factor de forma mecánico de este dispositivo depende directamente de la densidad de las pilas de litio, o más genéricamente, de la batería, que se mide en centímetros cúbicos.

En otra disposición, las pilas de la batería de los dispositivos de transmisión inalámbrica se sustituyen por recolectores de energía, generalmente más pequeños que las baterías. En este caso, aun cuando la fuente de alimentación es potencialmente inagotable, la eficiencia energética global del dispositivo cobra relevancia, ya que la potencia disponible es baja o relativamente limitada.

En otras áreas específicas, los dispositivos inalámbricos de transmisión son de tipo "pasivo", en donde se suministra energía por medio del campo electromagnético generado por un lector electrónico asociado y los dispositivos están dispuestos para aprovechar este campo electromagnético inductivo con el fin de alimentar la circuitería electrónica interna como respuesta a una frecuencia de radiocomunicaciones modulada. Sin embargo, en este caso se demanda una gran cantidad de energía al lector, lo que da como resultado un sistema ineficiente en general.

El documento WO 2011/073928 da a conocer un dispositivo para monitorizar una rueda de un vehículo y un método de comunicación correspondiente; sin embargo, el problema mencionado anteriormente sigue todavía sin resolverse.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

El objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo y un método que sean capaces de mejorar la técnica anterior en uno o más de los aspectos indicados anteriormente.

Dentro del alcance de este objetivo, uno de los objetos de la invención es proporcionar un dispositivo y un método que permitan transmitir de forma inalámbrica parámetros medidos, tales como parámetros que caracterizan un neumático de un vehículo, al tiempo que manteniendo un bajo consumo de energía y, en consecuencia, una alta eficiencia energética.

En particular, uno de los objetos de esta invención es proporcionar un dispositivo y un método que permitan generar un pulso para transmitir de forma inalámbrica parámetros medidos y que puedan reducir requisitos de energía correspondientes a los componentes del dispositivo y, en consecuencia, al aparato que comprende dicho dispositivo.

Además, uno de los objetos de la presente invención es proporcionar un dispositivo que permita la reducción de su factor de forma mecánico, es decir, la reducción de su tamaño y de su peso, en particular en relación con la fuente de energía a adoptar, en comparación con las soluciones conocidas, para permitir un agarre mejorado y duradero a la superficie de fijación del dispositivo.

Otro de los objetos de la presente invención es proporcionar un método para la comunicación entre el dispositivo de transmisión inalámbrica y el receptor asociado que sea lo suficientemente eficiente en términos de consumo de energía para lograr una operatividad duradera y redundante del sistema.

Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un dispositivo que sea altamente fiable, relativamente fácil de proporcionar y con costes competitivos.

Este objetivo, así como estos y otros objetos que se pondrán más claramente de manifiesto en lo sucesivo en la presente, se logran mediante un dispositivo transmisor para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos, comprendiendo dicho dispositivo transmisor un microcontrolador y medios generadores de pulsos conectados a dicho microcontrolador, estando configurado dicho microcontrolador para recibir al menos una señal de detección representativa de al menos un valor de un parámetro medido, estando también configurado dicho microcontrolador para controlar dichos medios generadores de pulsos de modo que dichos medios generadores de pulsos generen al menos una señal de modulación por posición de pulsos (PPM) que comprende información correspondiente a dicho al menos un valor de parámetro medido, de manera que además dicho dispositivo transmisor comprende o es conectable a una antena para la transmisión inalámbrica de dicha señal de PPM, comprendiendo dichos medios generadores de pulsos un oscilador y un amplificador de potencia conectado al oscilador para amplificar los pulsos a los que se da salida desde dicho oscilador y para dar salida a la señal de PPM, caracterizado por que dicho microcontrolador está configurado, para cada pulso de la señal de PPM a generar, para activar únicamente dicho oscilador durante un primer periodo de tiempo T1 y a continuación para activar también dicho amplificador de potencia únicamente durante un segundo periodo de tiempo T2 que sucede a dicho primer periodo de tiempo T1, estando configurado también dicho microcontrolador para mantener desactivados dicho oscilador y dicho amplificador de potencia fuera del intervalo de tiempo definido por dichos primer y segundo periodos de tiempo T1, T2.

Este objetivo y estos objetos también se consiguen mediante un método para la generación de un pulso de una señal de modulación por posición de pulsos portadora de información sobre un parámetro medido, caracterizado por comprender los siguientes pasos: mantener en un estado desactivado un oscilador y un amplificador de potencia conectado a una salida del oscilador; a continuación, activar únicamente dicho oscilador durante un primer periodo de tiempo T1; al final de dicho primer periodo de tiempo T1 y durante un segundo periodo de tiempo T2 que sucede a dicho primer periodo de tiempo T1, mantener dicho oscilador activado y activar también dicho amplificador de potencia para generar un pulso en una salida del amplificador de potencia; al final de dicho segundo periodo de tiempo T2, desactivar tanto dicho oscilador como dicho amplificador de potencia.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Lo anterior, así como otras características y ventajas de la presente invención, resultarán más evidentes para aquellos versados en la materia a partir de la siguiente descripción de varias realizaciones preferidas, pero no exclusivas, del dispositivo según la invención, ilustradas a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 muestra una realización preferida del dispositivo para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos según la invención;

la figura 2 es un diagrama que muestra la forma de onda del pulso generado por el dispositivo para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos según la invención;

la figura 3 es un diagrama de bloques de una realización preferida de los componentes electrónicos del dispositivo para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos según la invención;

la figura 4 es un diagrama de bloques de una realización preferida del oscilador del dispositivo para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos según la invención;

la figura 5 es un diagrama de bloques de una realización preferida de los medios de detección conectados o conectables al dispositivo para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos según la invención;

la figura 6 es un diagrama de bloques de una realización preferida de la fuente de energía del dispositivo para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos según la invención;

la figura 7 es un diagrama de bloques simplificado de una realización del dispositivo para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos comprendido en el aparato según la invención;

la figura 8 es un diagrama de bloques simplificado de una realización del dispositivo de recepción inalámbrica comprendido en el aparato según la invención;

la figura 9 muestra la topología de una realización preferida del circuito electrónico del dispositivo para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos según la invención;

la figura 10 es una tabla de los componentes que se pueden utilizar en la realización preferida del circuito electrónico del dispositivo para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos según la invención mostrado en la figura 9.

DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES PREFERIDAS

La siguiente descripción detallada y las figuras adjuntas describen e ilustran varias realizaciones ejemplificativas de la invención. La descripción y las figuras sirven para permitir que un experto en la materia materialice y use la invención, y no pretenden limitar la presente invención ni sus aplicaciones o usos. También debe entenderse que a lo largo de las figuras, los números de referencia correspondientes indican partes y características similares o correspondientes.

Con referencia a las figuras citadas, un dispositivo para transmitir de forma inalámbrica parámetros medidos según la presente invención, designado de manera general con el número de referencia 10, comprende sustancialmente un microcontrolador 15 y medios generadores 33 de pulsos conectados al microcontrolador 15.

El microcontrolador 15 está configurado para recibir una o más señales de detección representativas de uno o más valores de parámetros medidos, tales como el valor de la presión interna de un neumático. El microcontrolador 15 también está configurado para controlar los medios generadores 33 de pulsos conectados a él, de modo que generen una o más señales de modulación por posición de pulsos (PPM) que comprenden información codificada correspondiente a los valores de parámetros medidos recibidos previamente por el microcontrolador 15 a través de las señales de detección.

Las señales de detección representativas de los valores de parámetros medidos se originan en medios 25 de detección conectados o conectables al microcontrolador 15, que pueden detectar uno o más valores de parámetros y generar las señales de detección correspondientes destinadas al microcontrolador 15.

Estos medios 25 de detección comprenden preferentemente un transductor 26, 27, 28 ó 29 para cada parámetro a detectar, y los transductores 26, 27, 28 y 29 pueden estar conectados o ser conectables al microcontrolador 15 por separado, por ejemplo mediante cables, o juntos, por ejemplo a través de un bus. Uno de los transductores puede ser un sensor de presión de aire, un sensor de temperatura, un sensor de deformación o un sensor de vibraciones.

Para realizar la transmisión inalámbrica de las señales de PPM que son generadas por los medios generadores 33 de pulsos controlados por el microcontrolador 15 y que transportan los valores de parámetros medidos, el dispositivo transmisor 10 comprende además, o es conectable a, una antena 50 para transmitir una señal.

El dispositivo transmisor 10 para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos está incluido en un aparato para monitorizar parámetros, que además comprende un dispositivo 80 de recepción inalámbrica capaz de recibir las señales de PPM inalámbricas generadas por el dispositivo transmisor 10. Por ejemplo, el aparato puede incorporarse en un vehículo, para monitorizar magnitudes físicas, tales como parámetros de neumáticos, leídos a través de los dispositivos transmisores 10. El dispositivo receptor 80 comprende preferiblemente un regulador 81 de voltaje, un microcontrolador 82 y un receptor 83; el dispositivo receptor 80 comprende además, o está conectado o es conectable a, una antena 84 para recibir una señal de radiocomunicaciones.

En una realización preferida, el dispositivo transmisor 10 se fabrica utilizando la solución tecnológica conocida como Sistema en Paquete [System in Package] (SiP), en la que una serie de circuitos integrados están confinados en un solo módulo, es decir, el paquete, y los dados que contienen dichos circuitos integrados están apilados en una configuración vertical sobre un sustrato, tal como un sustrato cerámico o un sustrato de FR-4, lo cual hace que la huella del SiP resultante sea mucho más pequeña y que el peso del SiP resultante sea mucho menor que los de otras soluciones. Por lo tanto, la tecnología utilizada para dicha integración permite una reducción sensible del factor de forma mecánico del módulo a través de la concentración de múltiples circuitos integrados, que se apilan uno sobre otro en un sustrato funcional, junto con otros elementos incorporados y componentes discretos montados en superficie.

El uso de un Sistema en Paquete permite una miniaturización altamente integrada del módulo, es decir, del dispositivo transmisor 10, haciendo que su huella no supere los 20x20 milímetros, por ejemplo 7x7 milímetros.

En la misma realización o en una alternativa, el dispositivo transmisor 10 para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos puede comprender además un sustrato flexible o que se puede doblar 90 de montaje, que puede estar realizado con materiales tales como policarbonato, o un material compuesto constituido por tela de fibra de vidrio tejida con un aglutinante de resina epoxi que sea resistente a las llamas (autoextinguible), como el FR-4.

El dispositivo transmisor 10, posiblemente fabricado en forma de un Sistema en Paquete y/o que comprende este sustrato flexible o que se puede doblar 90 de montaje, se puede fijar en cualquier superficie 100, por ejemplo, la superficie interna de un neumático. Más en particular, el dispositivo transmisor 10 se puede unir a una cavidad de goma compatible con un proceso de unión que use cintas adhesivas.

Un método preferido para afianzar el dispositivo transmisor 10 a un neumático y, en particular, a la superficie interna 100 de un neumático, comienza con la limpieza, por ejemplo, con alcohol etílico desnaturalizado de 90°, de una parte de la superficie interna 100 del neumático a la que va destinado el dispositivo transmisor 10. A continuación, una capa de un promotor de adherencia tal como una imprimación a base de disolvente, para poliuretano, se extiende sobre la parte previamente limpiada de la superficie interna del neumático. Dicho disolvente puede comprender acetato de etilo. Un ejemplo de imprimación que cumple con estas características es la imprimación P-94, fabricada por la empresa 3M.

El uso de una imprimación garantiza una mejor adherencia del dispositivo transmisor 10 con la superficie, aumenta la durabilidad de esta adherencia y proporciona protección adicional para el material de la superficie.

El método continúa con la aplicación, en la cara inferior del dispositivo transmisor 10, de una cinta de espuma acrílica con doble recubrimiento, es decir, una cinta adhesiva de doble cara que comprende una capa de espuma acrílica con una capa de adhesivo acrílico como recubrimiento sobre sus dos caras, y finalmente pegando, con la aplicación de una presión adecuada, el dispositivo transmisor 10 sobre dicha parte imprimada de la superficie interna del neumático por medio de dicha cinta de espuma acrílica con doble recubrimiento, que reacciona a la imprimación previamente extendida. Un ejemplo de cinta adhesiva de doble cara que cumple con las características anteriores es la cinta PT1500, fabricada por la empresa 3M.

Después de pegar el dispositivo transmisor 10 a la superficie 100, si es necesario, también es posible cubrir el dispositivo transmisor 10 pegado a la superficie interna 100 con una cinta adhesiva protectora de un solo recubrimiento, adicional, que comprende una capa superior de ionómero con una capa de adhesivo acrílico como recubrimiento sobre su cara inferior. Un ejemplo de cinta adhesiva de una sola capa que cumple con estas características es la cinta 4412N, fabricada por la empresa 3M. Alternativamente, el dispositivo transmisor 10 se puede cubrir por medio de una envoltura de plástico.

El método específico anterior permite unir el dispositivo transmisor 10 a la superficie interna de un neumático de una manera muy simple, usando un tiempo de trabajo corto y sin la necesidad de herramientas o materiales especiales, y es particularmente efectivo en el caso en que el dispositivo transmisor se fabrica en forma de un Sistema en Paquete.

El dispositivo transmisor 10 está alimentado por una fuente 20 de energía, tal como una batería. Una de las posibles baterías puede ser una pila estándar de litio o una batería flexible o que se puede doblar equivalente.

En una realización alternativa, la fuente 20 de energía puede comprender un generador 22 controlado por un módulo 23 de gestión de energía conectado a un condensador o supercondensador 24. Dicho generador 22 puede comprender un recolector de energía, por ejemplo, un recolector de energía piezoeléctrico, electrostático o electromagnético, que es un componente capaz de proporcionar una cantidad muy pequeña de energía para electrónica de bajo consumo.

La recolección de energía (también conocida como recolección de potencia) es el proceso mediante el cual la energía, proveniente de fuentes alternativas y externas, es capturada y almacenada. Estas formas de fuentes de energía alternativas son todas aquellas comúnmente disponibles en el medio ambiente y el proceso consiste en convertirlas en voltaje utilizable.

Una de las principales fuentes de energía utilizable con la recolección de energía es la piezoeléctrica: las vibraciones de baja frecuencia, las vibraciones mecánicas, el movimiento humano o incluso el ruido acústico son fuentes de energía que pueden convertirse en electricidad. Por ejemplo, un recolector piezoeléctrico puede aprovecharse ventajosamente en la invención para convertir las vibraciones mecánicas, por ejemplo, generadas por la revolución del neumático, en un voltaje.

Como se ha mencionado, el microcontrolador 15 y los medios generadores 33 están adaptados para producir una o más señales de modulación por posición de pulsos (PPM); estas señales de radiocomunicaciones pulsadas que transportan los valores de parámetros medidos son en sí mismas de un tipo conocido.

Una señal de PPM puede comprender al menos una trama, que comprende una pluralidad de pares de pulsos que codifican el valor, o una secuencia de valores, de al menos un parámetro medido, tal como un valor de presión y/o un valor de temperatura, leyéndose dicho valor o secuencia de valores a través de los medios 25 de detección. El primer pulso de cada par de pulsos ("pulso de activación") se genera en posiciones periódicas en el tiempo, es decir, cada S1 microsegundos (por ejemplo, cada 300 microsegundos), mientras que el segundo pulso de cada par de pulsos ("pulso de datos") se genera, sobre la base del valor binario a codificar, en una ventana de tiempo posicionada nS2 microsegundos después del primer pulso (por ejemplo, S2 = 10 microsegundos), en donde n S2 < S1 y n es un número entero (1, 2, 3, ...) y está asociado a un valor binario predeterminado respectivo. Por ejemplo, el pulso de datos del par se genera S2 microsegundos después del pulso de activación para codificar el valor binario "00000000", se genera 2S2 microsegundos después del pulso de activación para codificar un valor binario "00000001", y así sucesivamente. El intervalo de tiempo entre el pulso de activación y el pulso de datos puede estar comprendido entre 30 microsegundos y 120 microsegundos, dependiendo del mensaje a codificar.

El mensaje transmitido con la trama puede ser un mensaje de 64 bits compuesto por 34 pulsos y que dure menos de 6 milisegundos, por ejemplo 5.75 milisegundos, en donde se puede usar un par de pulsos para identificar el comienzo de la transmisión y los 16 pares de pulsos restantes se pueden usar para codificar los datos a transmitir.

La señal de PPM no es necesariamente del tipo pulso binario como la descrita anteriormente. Como alternativa, la señal de PPM puede ser del tipo pulso único, en el que un pulso de datos dado es el pulso de activación del pulso de datos que viene a continuación.

Por tanto, el transporte de la información relativa a las medidas de los parámetros se obtiene de forma conocida mediante una modulación PPM de palabras que se corresponden con valores de medición, por ejemplo de secuencias de bits que se corresponden con una codificación de los valores medidos, sucediéndole a dicha modulación PPM una modulación a una frecuencia portadora de RF dada para transmisión por vía aérea, como se describe, por ejemplo, en la solicitud de patente europea EP-A-1787831.

El microcontrolador 15 tiene funciones de control dentro del dispositivo transmisor 10, ya que controla los medios generadores 33 de pulsos conectados a él y el suministro de alimentación de algunos componentes, tales como los medios 25 de detección y una etiqueta 30 de RFID opcional, así como también gestiona la información procedente de los propios medios 25 de detección y de un receptor 60 opcional.

Aun cuando se puede utilizar cualquier tipo de microcontrolador para gestionar el dispositivo transmisor 10, el microcontrolador 15 se selecciona preferentemente de un tipo de microcontroladores caracterizados por su consumo de energía extremadamente bajo; un ejemplo de microcontroladores que cumplen con esta característica son los microcontroladores de la familia MSP430, fabricados por Texas Instruments, tales como el modelo MSP430F2012.

En una realización preferida, utilizando el MSP430F2012 como microcontrolador, se pueden identificar los siguientes pines de entrada: pin n.° 6 ("PRESIÓN", en la figura 9), que se utiliza para recibir el valor de un parámetro medido, tal como la presión interna de un neumático, proveniente de los medios 25 de detección (tales como un sensor de presión de aire), y el pin n.° 2 ("RX", en la figura 9), que recibe las señales provenientes de un receptor 60 opcional. El microcontrolador 15 de la figura 9 también presenta los siguientes pines de salida: pin n.° 7 ("MOD_1"), que envía las señales de control para la activación/desactivación de un amplificador 40 de potencia comprendido en los medios generadores 33 de pulsos, y el pin n.° 8 ("MOD_2"), que envía las señales de control para la activación/desactivación de un oscilador 35 comprendido en los medios generadores 33 de pulsos. La señal a la que se da salida desde el pin MOD_2 es la señal de activación del oscilador 35, mientras que la señal a la que se da salida desde el pin MOD_1 es la señal moduladora que modula y amplifica la amplitud de la señal oscilante generada por el oscilador 35 para generar un pulso 110.

Los medios generadores 33 de pulsos, como ya se ha mencionado, comprenden un oscilador 35 y un amplificador 40 de potencia; el amplificador 40 de potencia está conectado al oscilador 35 para amplificar los pulsos a los que se da salida desde el propio oscilador 35, por ejemplo con una ganancia de potencia comprendida entre 10 y 20 veces, y para dar salida a la señal de PPM.

Tanto el oscilador 35 como el amplificador 40 de potencia están controlados por el microcontrolador 15, el cual está configurado, para cada pulso 110 de la señal de PPM a generar, de manera que activa solo el oscilador 35 durante un primer periodo de tiempo T1 y a continuación activa también el amplificador 40 de potencia únicamente durante un segundo periodo de tiempo ^t 2 que sucede al primer periodo de tiempo T1.

En el primer periodo de tiempo T1 únicamente está operativo (es decir, encendido) el oscilador 35, y T1 se elige de forma que permita que la frecuencia del oscilador 35 alcance un valor estable Fo, el cual es preferentemente una frecuencia de la banda ISM o la banda SRD entre 433.050 MHz y 434.790 MHz, más preferiblemente 434.400 MHz. En el segundo periodo de tiempo T2 tanto el oscilador 35 como el amplificador 40 de potencia están operativos (es decir, encendidos) y, durante este segundo periodo de tiempo T2, tiene lugar la amplificación de la salida de pulsos del oscilador 35, generando el pulso 110 de la señal de PPM.

En una realización del dispositivo transmisor 10, el primer periodo de tiempo T1 está comprendido entre 1 microsegundo y 2 microsegundos y el segundo periodo de tiempo T2 es igual a 2 microsegundos. En una realización preferida del dispositivo transmisor 10, el primer periodo de tiempo T1 es igual a 2 microsegundos y el segundo periodo de tiempo T2 es nuevamente igual a 2 microsegundos.

El microcontrolador 15 también está configurado para mantener totalmente desactivados (es decir, apagados) el oscilador 35 y el amplificador 40 de potencia fuera del intervalo de tiempo T1+T2, reduciendo sustancialmente a cero el consumo de energía de los medios generadores 33 de pulsos durante los tiempos intrapulso de la señal de PPM.

En una realización del dispositivo transmisor 10, el oscilador 35 de los medios generadores 33 de pulsos comprende un resonador de MEMS (Sistemas MicroElectroMecánicos) X1 o un resonador de SAW (Onda Acústica de Superficie) X1 equivalente, que permite que el propio oscilador 35 alcance un valor estable de frecuencia Fo, el cual es preferentemente igual a 434.400 MHz pero que puede corresponderse con otra frecuencia de la banda IMS (Industrial, Científica y Médica) o de la banda SRD (Dispositivo de Corto Alcance) entre 433.050 MHz y 434.790 MHz.

El oscilador 35 se estabiliza con el resonador de MEMS X1 o el resonador de SAW X1 equivalente y comprende un circuito de excitación de manera que es capaz de generar oscilaciones de RF rápidas y precisas a la frecuencia predeterminada Fo, por medio de un elemento activo, transistor Q1 de RF, y es capaz de estabilizar y mantener la oscilación en la frecuencia predeterminada Fo, por medio de una capacitancia estática Co del resonador X1, que permite un rápido tiempo de arranque de la oscilación, y por medio de elementos pasivos, en particular los condensadores C2, C3, C4 y C5, los inductores L1 y L2, y los resistores R2, R3, R4, que sostienen y estabilizan la oscilación en la frecuencia predeterminada Fo.

De forma detallada, el oscilador 35 comprende un circuito de excitación, por ejemplo un circuito Colpitts, que está acoplado a un resonador de MEMS ó SAW X1 por medio del paralelo de un resistor R4 y un inductor L2 dispuestos entre el terminal de colector de un transistor bipolar Q1 y el resonador X1.

El resonador de SAW X1 puede estar representado por un circuito equivalente (no mostrado en las figuras) consistente en un condensador estático Co conectado en paralelo a la serie de un condensador Cm, un inductor Lm y un resistor Rm (condensador, inductor y resistor dinámicos) que representan el equivalente eléctrico de las características mecánicas del resonador de SAW.

El circuito Colpitts se convierte en un circuito de excitación del resonador de SAW X1 y dicho circuito de excitación está adaptado para suministrar un voltaje Vx a dicho resonador de SAW X1. El circuito de excitación comprende medios reactivos, representados por el inductor L2 en la figura 9, que tienen un valor adecuado para resonar en combinación con el condensador estático Co del resonador de SAW X1 a una frecuencia predeterminada Fo en el periodo inicial de excitación del resonador a dicho voltaje Vx; el circuito de excitación también comprende medios pasivos, es decir, el resistor R4, adaptados para determinar y mantener oscilaciones a dicha frecuencia predeterminada Fo durante el funcionamiento.

El diagrama circuital de un circuito Colpitts es en sí conocido. Dicho circuito comprende el transistor bipolar Q1 que tiene el terminal de base conectado a la salida MOD_2 del microcontrolador 15, a través de un filtro de paso bajo R1-C1.

El transistor Q1 tiene el terminal de emisor acoplado a tierra GND por medio de una red RC en paralelo que comprende un resistor R2 conectado en paralelo a una serie de dos condensadores C4 y C5. El terminal de colector del transistor Q1 está acoplado al voltaje de alimentación por medio de un inductor L1 y un resistor R3; un condensador C2 está dispuesto entre el voltaje de alimentación y tierra GND y otro condensador C3 está dispuesto entre los terminales de emisor y colector del transistor Q1.

La salida del oscilador 35 está conectada al amplificador 40 de potencia a través de una red RC en serie que incluye un resistor R5 y un condensador C6.

El amplificador 40 de potencia puede comprender un segundo transistor bipolar Q2 que tiene el terminal de base conectado a la red RC en serie R5-C6 del oscilador 35 y a un terminal de un resistor R7 que tiene el otro terminal conectado a la salida MOD_1 del microcontrolador 15, y a un condensador C10 dispuesto entre dicha salida MOD_1 y tierra GND.

El transistor Q2 tiene el terminal de emisor acoplado a tierra GND y el terminal de colector acoplado al voltaje de alimentación a través de una red RL en paralelo que incluye un inductor L3 y un resistor R6. Se dispone un condensador C7 entre el voltaje de alimentación y tierra GND y se dispone otro condensador C9 entre el terminal de colector del transistor Q2 y tierra GND.

Finalmente, la salida del amplificador 40 de potencia se conecta a la antena 50 pasando a través de un condensador C8, para transmitir por vía aérea la señal generada.

Como ya se ha mencionado, en una de las realizaciones, el dispositivo transmisor 10 para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos puede comprender opcionalmente un dispositivo 30 de etiqueta de RFID (Identificación por radiofrecuencia), conectado al microcontrolador 15 y capaz de almacenar información diversa en una memoria no volátil, tal como una memoria EEPROM, y de proporcionar dicha información si es necesario. La información almacenada en el dispositivo 30 de etiqueta de RFID puede ser, por ejemplo, un código de identificación, un número de pieza, el año de fabricación, la temperatura ambiente o temperatura de almacenamiento, el uso recomendado y otros parámetros relevantes de un neumático.

El dispositivo 30 de etiqueta de RFID opcional está conectado al microcontrolador 15 para proporcionar la información contenida en la memoria no volátil al propio microprocesador 15 y a continuación transmitir de forma inalámbrica la información proporcionada a través de los medios generadores 33 de pulsos y la antena 50, en particular codificada a través de los primeros pulsos de PPM de una señal de PPM que incluye al menos un valor de parámetro medido.

Este dispositivo 30 de etiqueta de RFID se puede alimentar por medio de la fuente 20 de energía del dispositivo transmisor 10, a través del microcontrolador 15, y puede funcionar a una frecuencia que puede estar comprendida en un intervalo entre 13.56 MHz y 950 MHz.

En una realización alternativa, el dispositivo 30 de etiqueta de RFID se puede alimentar por medio de un campo magnético (inducción electromagnética) generado por la señal del lector recibida a través de la antena 50. En este caso, el dispositivo 30 de etiqueta de RFID puede conectarse directamente a la antena 50 y puede ser un transpondedor pasivo de frecuencia ultra alta.

Como ya se ha mencionado, en una de las realizaciones de la invención, el dispositivo transmisor 10 para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos puede comprender también opcionalmente un receptor 60 conectado a la antena 50 y al microcontrolador 15.

El receptor 60 opcional puede estar comprendido en el dispositivo transmisor 10 como parte de la circuitería de control, ya que está configurado para recibir señales de RF de la antena 50 y pasar dichas señales al microcontrolador 15, pudiendo estas señales recibidas activar y/o configurar el propio dispositivo transmisor 10 a través del microcontrolador 15.

El funcionamiento de la invención es evidente a partir de la descripción anterior.

Partiendo de una situación inicial en la que el oscilador 35 y el amplificador 40 de potencia conectado a una salida del oscilador 35 se mantienen en un estado desactivado, el microcontrolador 15 codifica por PPM los datos medidos proporcionados por los medios 25 de detección y, para cada pulso de el tren de PPM a transmitir por vía aérea, enciende únicamente el oscilador 35 durante un primer periodo de tiempo T1, a través de la señal de activación en la salida MOD_2 del microcontrolador 15, mientras que el amplificador 40 de potencia se mantiene en un estado apagado.

A continuación, al final de dicho primer periodo de tiempo T1 y durante un segundo periodo de tiempo T2 que sucede a dicho primer periodo de tiempo T1, dicho oscilador 35 se mantiene activado, y dicho amplificador 40 de potencia se enciende a través de la señal en la salida MOD_1 del microcontrolador 15, para generar un pulso 110 en la salida del amplificador 40 de potencia.

Finalmente, al final de dicho segundo periodo de tiempo T2, tanto dicho oscilador 35 como dicho amplificador 40 de potencia son apagados por el microcontrolador 15.

Así, en el primer periodo de tiempo T1 únicamente está operativo el oscilador 35 y, durante este primer periodo de tiempo T1, la frecuencia del oscilador 35 alcanza un valor estable Fo, que es preferentemente igual a 434.400 MHz, generando un pulso de la misma frecuencia; mientras se encuentran en el segundo periodo de tiempo T2, tanto el oscilador 35 como el amplificador 40 de potencia están operativos y, durante este segundo periodo de tiempo T2, tiene lugar la amplificación del pulso al que da salida el oscilador 35, generando el pulso 110 de la señal de PPM.

En particular, en una realización del método anterior, el primer periodo de tiempo T1 está comprendido entre 1 microsegundo y 2 microsegundos y el segundo periodo de tiempo T2 es igual a 2 microsegundos. En una realización preferida del método anterior, el primer periodo de tiempo T1 es igual a 2 microsegundos y el segundo periodo de tiempo T2 es nuevamente igual a 2 microsegundos.

Teniendo en cuenta lo anterior, se ha comprobado que el dispositivo, el aparato y el método según la presente invención logran el objetivo perseguido de una manera eficaz, ya que permiten transmitir, mediante señales de radiocomunicaciones pulsadas, uno o más valores de parámetros medidos, manteniendo el consumo de energía extremadamente bajo, lo cual es particularmente útil en el caso de un suministro de alimentación con una batería agotable o, de forma más general, con una fuente de energía que tenga ciertos límites de capacidad.

Aunque el dispositivo, el aparato y el método según la invención han sido concebidos en particular para transmitir de forma inalámbrica la presión interna relativa a los neumáticos de un vehículo, puede utilizarse en cualquier caso de forma más general para transmitir inalámbricamente cualquier parámetro que pueda medirse de alguna manera.

La invención así ideada es susceptible de numerosas modificaciones y variaciones, situándose todas ellas dentro del alcance del concepto inventivo.

En la práctica, los materiales utilizados, así como las dimensiones, pueden ser cualesquiera según las exigencias y el estado de la técnica.

Cuando a las características técnicas mencionadas en cualquiera de las reivindicaciones les sucedan signos de referencia, los signos de referencia se han incluido con el único propósito de aumentar la inteligibilidad de las reivindicaciones y, en consecuencia, ni los signos de referencia ni su ausencia tienen ningún efecto limitativo sobre las características técnicas que se han descrito anteriormente ni sobre el alcance de cualquier elemento de las reivindicaciones.

Un experto en la materia percibirá que la invención se puede materializar en otras formas específicas sin desviarse con respecto a la invención o sus características esenciales. Por lo tanto, las realizaciones anteriores deben considerarse, en todos los aspectos, ilustrativas, más que limitativas, de la invención descrita en este documento.

Claims (25)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo transmisor (10) para la transmisión inalámbrica de parámetros medidos que caracterizan un neumático de un vehículo, comprendiendo dicho dispositivo transmisor (10) un microcontrolador (15) y medios generadores (33) de pulsos conectados a dicho microcontrolador (15), estando configurado dicho microcontrolador (15) para recibir al menos una señal de detección representativa de al menos un valor de parámetro medido, estando también configurado dicho microcontrolador (15) para controlar dichos medios generadores (33) de pulsos de modo que dichos medios generadores (33) de pulsos generen al menos una señal de modulación por posición de pulsos (PPM) que comprende información correspondiente a dicho al menos un valor de parámetro medido, de manera que dicho dispositivo transmisor (10) además comprende o es conectable a una antena (50) para la transmisión inalámbrica de dicha señal de PPM, comprendiendo dichos medios generadores (33) de pulsos un oscilador (35) y un amplificador (40) de potencia conectado a dicho oscilador (35) con el fin de amplificar los pulsos a los que se da salida desde dicho oscilador (35) y dar salida a dicha señal de PPM, caracterizado por que dicho microcontrolador (15) está configurado, para cada pulso (110) de dicha señal de PPM a generar, de manera que activa únicamente dicho oscilador (35) durante un primer periodo de tiempo (T1) y a continuación activa también dicho amplificador (40) de potencia únicamente durante un segundo periodo de tiempo (T2) que sucede a dicho primer periodo de tiempo (T1), estando configurado también dicho microcontrolador (15) para mantener desactivados dicho oscilador (35) y dicho amplificador (40) de potencia fuera del intervalo de tiempo definido por dichos primer y segundo periodos de tiempo (T1, T2).

2. El dispositivo (10) según la reivindicación 1, en el que dicho primer periodo (T1) está comprendido entre 1 microsegundo y 2 microsegundos y dicho segundo periodo (T2) es igual a 2 microsegundos.

3. El dispositivo (10) según la reivindicación 2, en el que dicho primer periodo (T1) es igual a 2 microsegundos.

4. El dispositivo (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que la frecuencia de dicho oscilador (35) está comprendida entre 433.050 MHz y 434.790 MHz.

5. El dispositivo (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho oscilador (35) comprende un resonador de MEMS (Sistemas MicroElectroMecánicos) (X1) o un resonador de SAW (Onda Acústica de Superficie) equivalente (X1).

6. El dispositivo (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que medios (25) de detección están conectados o son conectables a dicho microcontrolador (15) y pueden detectar al menos un valor de parámetro y generar dicha por lo menos una señal de detección.

7. El dispositivo (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo transmisor (10) comprende además un dispositivo (30) de etiqueta de RFID conectado a dicho microcontrolador (15).

8. El dispositivo (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo transmisor (10) comprende además un receptor (60) conectado a dicha antena (50) y a dicho microcontrolador (15).

9. El dispositivo (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo transmisor (10) comprende una fuente (20) de energía.

10. El dispositivo (10) según la reivindicación 9, en el que dicha fuente (20) de energía es una batería, tal como una pila estándar de litio o una batería flexible o que se puede doblar equivalente.

11. El dispositivo (10) según la reivindicación 9, en el que dicha fuente (20) de energía comprende un generador (22) controlado por un módulo (23) de gestión de energía conectado a un condensador o un supercondensador (24).

12. El dispositivo (10) según la reivindicación 11, en el que dicho generador (22) comprende un recolector de energía.

13. El dispositivo (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo transmisor (10) comprende además un sustrato flexible o que se puede doblar (90) de montaje.

14. El dispositivo (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo transmisor (10) es un dispositivo de tipo Sistema en Paquete.

15. Un neumático que comprende el dispositivo (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores.

16. Un aparato para monitorizar parámetros, comprendiendo dicho aparato medios (25) de detección capaces de medir al menos un valor de parámetro, comprendiendo dicho aparato un dispositivo transmisor (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores y un dispositivo (80) de recepción inalámbrica, siendo capaz dicho dispositivo receptor (80) de recibir una señal de PPM procedente de dicho dispositivo transmisor (10).

17. Un método para la generación de un pulso (110) de una señal de modulación por posición de pulsos portadora de información sobre un parámetro medido que caracteriza un neumático de un vehículo, caracterizado por que comprende los siguientes pasos:

- mantener en un estado desactivado un oscilador (35) y un amplificador (40) de potencia conectado a una salida del oscilador (35);

- a continuación, activar solo dicho oscilador (35) durante un primer periodo de tiempo (T1);

- al final de dicho primer periodo de tiempo (T1) y durante un segundo periodo de tiempo (T2) que sucede a dicho primer periodo de tiempo (T1), mantener dicho oscilador (35) activado y activar también dicho amplificador (40) de potencia para generar un pulso (110) en una salida del amplificador (40) de potencia;

- al final de dicho segundo periodo de tiempo (T2), desactivar tanto dicho oscilador (35) como dicho amplificador (40) de potencia.

18. El método según la reivindicación 17, en el que dicho primer periodo (T1) está comprendido entre 1 microsegundo y 2 microsegundos y dicho segundo periodo (T2) es igual a 2 microsegundos.

19. El método según la reivindicación 18, en el que dicho primer periodo (T1) es igual a 2 microsegundos.

20. El método según una o más de las reivindicaciones 17 a 19, en el que la frecuencia de dicho oscilador (35) está comprendida en el intervalo entre 433.050 MHz y 434.790 MHz.

21. El uso del pulso (110) generado por el dispositivo transmisor (10) según una o más de las reivindicaciones 1 a 14 ó mediante el método según una o más de las reivindicaciones 17 a 20, para la transmisión de una señal de radiocomunicaciones de PPM que representa al menos un valor de parámetro medido que caracteriza un neumático de un vehículo mediante modulación PPM de palabras que se corresponden con dicho al menos un valor de parámetro medido, caracterizado por que dicho microcontrolador (15) está configurado, para cada pulso (110) de dicha señal de PPM a generar, de manera que activa únicamente dicho oscilador (35) durante un primer periodo de tiempo (T1) y a continuación activa también dicho amplificador (40) de potencia únicamente durante un segundo periodo de tiempo (T2) que sucede a dicho primer periodo de tiempo (T1), estando configurado también dicho microcontrolador (15) para mantener desactivados dicho oscilador (35) y dicho amplificador (40) de potencia fuera del intervalo de tiempo definido por dichos primer y segundo periodos de tiempo (T1, T2).

22. El dispositivo (10) según una o más de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que dicho parámetro medido es la presión de los neumáticos.

23. El neumático que comprende el dispositivo (10) según la reivindicación 15, caracterizado por que dicho parámetro medido es la presión de los neumáticos.

24. El aparato para monitorizar parámetros según la reivindicación 16, caracterizado por que dicho parámetro medido es la presión de los neumáticos.

25. El método para la generación de un pulso (110) de una señal de modulación por posición de pulsos portadora de información sobre un parámetro medido según una o más de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizado por que dicho parámetro medido es la presión de los neumáticos.