RU2678400C1 - Vehicle tire monitoring system - Google Patents
Vehicle tire monitoring system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678400C1 RU2678400C1 RU2017136784A RU2017136784A RU2678400C1 RU 2678400 C1 RU2678400 C1 RU 2678400C1 RU 2017136784 A RU2017136784 A RU 2017136784A RU 2017136784 A RU2017136784 A RU 2017136784A RU 2678400 C1 RU2678400 C1 RU 2678400C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- microcontroller
- signal processing
- processing unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
- B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике контроля состояния шин автомобиля.The invention relates to techniques for monitoring the condition of car tires.
Влияние шин на безопасность движения транспортных средств всегда было в центре внимания специалистов в данной области техники. В соответствии с общепринятыми схемами построения современных систем контроля давления в шинах (TPMS) они состоят из двух основных компонентов: модулей дистанционного измерения давления и температуры в шинах (RTPM), установленных внутри шин транспортного средства, и блока управления со средством индикации (ЖК-дисплей), установленного в кабине водителя. Модули RTPM устанавливаются в каждой шине для измерения давления и температуры в шинах и передачи полученной информации с помощью средств радиосвязи на блок управления. На ЖК-дисплее блока управления отображаются значения давления и температуры каждой шины для информирования водителя, причем при отклонении давления или температуры в шине от нормальных значений вырабатываются различные сигналы для предупреждения водителя о необходимости принятия соответствующих мер. Источниками питания модулей RTPM, как правило, являются литий-тионилхлоридные батарейки, которые имеют ограниченный срок службы, снижающийся при отрицательной температуре окружающей среды и повышенной влажности, утилизация их вместе с датчиками, в которые они встроены, требует специальных мер по экологической безопасности. Как известно из уровня техники, наиболее предпочтительны для модулей RTPM альтернативные источники питания - зарядные устройства, получающие электрическую энергию путем преобразования кинетической энергии тела и магнитного поля [патент РФ №2304342 опубликован 10.08.2007] или с использованием пьезоэлектрической технологии [патент РФ №2377137 опубликован 27.12.2009]. Использование системы TPMS обеспечивает поддержание нормального давления в шинах, предотвращая и снижая аварийность, связанную с разрывами шин. Однако при значениях интервалов измерения давления в шинах современными системами TPMS, составляющих в среднем 60 сек для экономии расхода батарейки, имеются некоторые ограничения. Такие системы осуществляют только индикацию информации о давлении и температуре в шинах. Материалы соответствующих исследований показывают, что разрывы шин происходят совершенно неожиданно без всяких очевидных или определенных признаков и, когда шина лопается, давление в ней падает до нуля в течение 100 мс. [патент РФ №2398680, опубликован 10.09.2010]. В то же время имеются такие предпосылки к разрыву шин, как скрытые повреждения жесткой конструкции шины, при которых происходит выпячивание упругого эластомерного материала шины (появление грыжи), создающее разбалансировку колеса. Такое повреждение в труднодоступном для визуального осмотра месте или возникшее во время движения может привести к аварийной ситуации, неожиданному разрыву шины. Модули RTPM при этом не выполняют функции предупреждения и профилактики, так как давление и температура в шинах могут быть в пределах нормы до наступления аварийной ситуации. При использовании в качестве зарядного устройства для блока питания модуля RTPM электрического генератора колебательного движения или пьезоэлектрических устройств решаются две задачи. Первая, срок службы не ограничен временем работы батарейки и, следовательно, можно значительно уменьшить интервал измерения давления в шинах, не требуется состояние «сна», вызванное ограниченной емкостью батарейки. Вторая, генератор электрической энергии вращающейся шины является источником электрического сигнала соответствующего уровню вибрации, анализируя характеристики которого можно определить появление грыжи, так как происходит разбалансировка колеса, передача дополнительной информации о вибрационном состоянии шины позволит предотвратить аварию.The influence of tires on vehicle safety has always been the focus of attention of specialists in this field of technology. In accordance with generally accepted schemes for constructing modern tire pressure monitoring systems (TPMS), they consist of two main components: remote tire pressure and temperature measurement (RTPM) modules installed inside the vehicle’s tires, and a control unit with an indication tool (LCD display ) installed in the driver's cab. RTPM modules are installed in each tire for measuring tire pressure and temperature and transmitting the received information via radio communication to the control unit. The LCD display of the control unit displays the pressure and temperature of each tire to inform the driver, and when the tire pressure or temperature deviates from normal values, various signals are generated to warn the driver about the need to take appropriate measures. The power sources of RTPM modules, as a rule, are lithium-thionyl chloride batteries, which have a limited service life, which decreases at low ambient temperatures and high humidity, their disposal together with the sensors in which they are built in, requires special measures for environmental safety. As is known from the prior art, alternative power sources are most preferred for RTPM modules — chargers that receive electrical energy by converting the kinetic energy of the body and magnetic field [RF patent No. 2304342 published on 08.10.2007] or using piezoelectric technology [RF patent No. 2377137 12/27/2009]. The use of the TPMS system maintains normal tire pressure by preventing and reducing the breakdown rate associated with tire breaks. However, with tire pressure measurement intervals using modern TPMS systems, which average 60 seconds to save battery consumption, there are some limitations. Such systems only display tire pressure and temperature information. Materials from relevant studies show that tire breaks occur completely unexpectedly without any obvious or definite signs and when the tire bursts, the tire pressure drops to zero within 100 ms. [RF patent No. 2398680, published September 10, 2010]. At the same time, there are such prerequisites for rupture of tires, such as hidden damage to the rigid structure of the tire, in which the elastic elastomeric material of the tire is protruded (appearance of a hernia), creating an unbalance of the wheel. Such damage in a place inaccessible for visual inspection or occurring while driving can lead to an emergency, unexpected rupture of the tire. At the same time, the RTPM modules do not perform the functions of warning and prophylaxis, since the pressure and temperature in the tires can be within the normal range before an emergency occurs. When using an electric oscillator of oscillatory motion or piezoelectric devices as a charger for the RTPM module, two problems are solved. First, the service life is not limited by the battery life and, therefore, it is possible to significantly reduce the interval for measuring tire pressure; the “sleep” state due to the limited battery capacity is not required. Second, the electric energy generator of the rotating tire is a source of an electric signal corresponding to the vibration level, analyzing the characteristics of which it is possible to determine the appearance of a hernia, since the wheel is unbalanced, the transmission of additional information about the vibration state of the tire will prevent an accident.
Известна система контроля шин автомобиля [патент РФ №2425760 опубликован 10.08.2011], в которой применены интегрированные датчики давления и температуры, а также двунаправленный канал связи, но в данном изобретении не указано как обеспечить долговечность работы в плане автономного питания i-го количества электронных блоков передачи сигналов i-го колеса.A known car tire monitoring system [RF patent No. 2425760 published 08/10/2011], in which integrated pressure and temperature sensors and a bi-directional communication channel are used, but this invention does not indicate how to ensure the longevity of work in terms of autonomous power supply of the ith amount of electronic signal transmission blocks of the i-th wheel.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является система контроля шин автомобиля [патент РФ №2398680 опубликован 10.09.2010], содержащая блок дистанционного измерения параметров состояния шины, центральный контроллер, блок речевых сообщений и устройство торможения с использованием тормозов. Блок дистанционного измерения параметров состояния шины содержит датчик измерения состояния шины и формирования сигналов измеренных значений параметров, блок обработки сигналов и формирования данных о состоянии шины, радиопередающий модуль, таймер и батарейку. Недостатком такой системы являются ограниченные возможности применения только для автомобилей, оборудованных специальным автоматизированным тормозным устройством и блоком речевых сообщений соответственно понятным каждому водителю, кроме того время работы системы ограничено емкостью батарейки. Предпочтительно использование блок-схемы известных систем TPMS с техническим решением по настоящему изобретению.The closest in technical essence to the proposed solution is a car tire monitoring system [RF patent No. 2398680 published 09/10/2010], which contains a remote unit for measuring the state of the tire, a central controller, a voice message unit and a braking device using brakes. The remote unit for measuring the state of the bus contains a sensor for measuring the status of the bus and generating signals of the measured values of the parameters, a unit for processing signals and generating data on the status of the bus, a radio transmitting module, a timer and a battery. The disadvantage of this system is the limited use only for cars equipped with a special automated brake device and voice message block, respectively, understandable to each driver, in addition, the system’s operating time is limited by the battery capacity. It is preferable to use a block diagram of known TPMS systems with the technical solution of the present invention.
Технический результат, на который направлено изобретение, состоит в улучшении существующих систем контроля состояния шин, в результате которого система TPMS становится более информативной.The technical result, which the invention is directed to, is to improve existing tire condition monitoring systems, as a result of which the TPMS system becomes more informative.
Указанный технический результат достигается тем, что в систему контроля состояния шин, содержащую датчик состояния шины, блок обработки сигналов, микроконтроллер, радиопередатчик, радиоприемник, центральный контроллер, дисплей и источник питания, введены зарядное устройство, использующее вибрацию шины для генерирования электроэнергии, и блок питания, микроконтроллер выполнен с возможностью анализа амплитудно-частотных характеристик сигнала, генерируемого зарядным устройством. Выход датчика состояния шины соединен с первым входом блока обработки сигналов, выход которого соединен с входом микроконтроллера. Выход микроконтроллера соединен с входом радиопередатчика. Первый выход зарядного устройства соединен со вторым входом блока обработки сигналов, а второй - с входом блока питания. Выход блока питания соединен с входами питания блока обработки сигналов, микроконтроллера и радиопередатчика. Выход радиоприемника соединен с входом центрального контроллера, выход которого соединен с дисплеем. Выход источника питания соединен с входами питания радиоприемника и центрального контроллера.The specified technical result is achieved by the fact that in the tire condition monitoring system, comprising a bus status sensor, a signal processing unit, a microcontroller, a radio transmitter, a radio receiver, a central controller, a display and a power supply, a charger is used that uses bus vibration to generate electricity, and a power supply , the microcontroller is configured to analyze the amplitude-frequency characteristics of the signal generated by the charger. The output of the bus status sensor is connected to the first input of the signal processing unit, the output of which is connected to the input of the microcontroller. The output of the microcontroller is connected to the input of the radio transmitter. The first output of the charger is connected to the second input of the signal processing unit, and the second to the input of the power supply. The output of the power supply is connected to the power inputs of the signal processing unit, microcontroller and radio transmitter. The output of the radio is connected to the input of the central controller, the output of which is connected to the display. The output of the power source is connected to the power inputs of the radio and central controller.
Для пояснения сущности изобретения прилагается рисунок фиг. 1, на котором условно представлено расположение блоков системы для одного модуля дистанционного измерения параметров состояния шины: 1 - датчик состояния шины; 2 - блок обработки сигналов; 3 - микроконтроллер; 4 - радиопередатчик; 5 - зарядное устройство; 6 - блок питания; 7 - радиоприемник; 8 - центральный контроллер; 9 - дисплей; 10 - источник питания.To clarify the invention, the drawing of FIG. 1, which conventionally presents the arrangement of system blocks for one module for remote measurement of bus status parameters: 1 - bus status sensor; 2 - signal processing unit; 3 - microcontroller; 4 - radio transmitter; 5 - charger; 6 - power supply; 7 - a radio receiver; 8 - central controller; 9 - display; 10 - power source.
Количество модулей дистанционного измерения параметров состояния шины обусловлено количеством колес в транспортном средстве.The number of modules for remote measurement of tire condition parameters is determined by the number of wheels in the vehicle.
Выход датчика состояния шины 1 соединен с первым входом блока обработки сигналов 2, выход которого соединен с входом микроконтроллера 3. Выход микроконтроллера 3 соединен с входом радиопередатчика 4. первый выход зарядного устройства 5 соединен со вторым входом блока обработки сигналов 2, а второй - с входом блока питания 6. Выход блока питания 2 соединен с входами питания блока обработки сигналов 2, микроконтроллера 3 и радиопередатчика 4. Выход радиоприемника 7 соединен с входом центрального контроллера 8, выход которого соединен с дисплеем 9. Выход источника питания соединен с входами питания радиоприемника 7 и центрального контроллера 8.The output of the
Работает система контроля состояния шин следующим образом. Датчик состояния шины 1, который является интеллектуальным сенсором, с определенной частотой измеряет давление, температуру, ускорение шины и передает сигналы, содержащие измеренные значения параметров в блок обработки сигналов 2. Блок обработки сигналов 2 осуществляет прием и преобразование принятых сигналов для передачи пакета данных в микроконтроллер 3, который сравнивает их с заданным диапазоном пороговых значений и при наличии отклонений через радиопередатчик 4 предает на блок управления в кабине водителя. Блок управления содержит радиоприемник 7, центральный контроллер 8, дисплей 9 и источник питания 9, схема соответствует используемым в известных системах TPMS, и работает он по известным принципам. Принятый радиоприемником пакет данных поступает на центральный контроллер, который принимает решение об оповещении водителя посредством отображения на дисплее о характере состояния шины. Источник питания, обеспечивающий работу электрических схем блока управления, может использовать энергоресурсы автомобиля или содержать встроенный аккумулятор или солнечные батареи.The tire condition monitoring system operates as follows. The
В модуль дистанционного измерения параметров состояния шины введены зарядное устройство 5 и блок питания 6. Зарядное устройство 5 является преобразователем энергии вибрации шины в электрическую энергию и может быть электромагнитным генератором или пьезоэлектрическим устройством.
Электромагнитный генератор или генератор возвратно-поступательного движения, в общем случае, содержит ферромагнитный цилиндрический корпус, герметизированный с обеих сторон заглушками из немагнитного материала, в который вставлен ферромагнитный анизотропный каркас с размещенными на нем обмотками, соединенными последовательно-согласно и зафиксированными немагнитными кольцами, магнитную систему, состоящую из постоянного магнита и полюсных наконечников из ферромагнитного материала. При возвратно-поступательном движении магнитной системы создается ЭДС (электродвижущая сила), величина которой зависит от скорости движения и при последовательно-согласном соединении обмоток суммируется и поступает на выход генератора. Различные варианты построения электромагнитного генератора, служащего автономным источником питания микроэлектронных схем автономных объектов, описаны в патенте РФ №2304341, опубликованном 10.08.2007.An electromagnetic generator or a reciprocating generator, in General, contains a ferromagnetic cylindrical body, sealed on both sides with plugs of non-magnetic material, into which is inserted a ferromagnetic anisotropic frame with windings placed on it, connected in series according to and fixed by non-magnetic rings, a magnetic system consisting of a permanent magnet and pole pieces of ferromagnetic material. During the reciprocating movement of the magnetic system, an EMF (electromotive force) is created, the magnitude of which depends on the speed of movement and, in series-consonant connection of the windings, is summed and fed to the output of the generator. Various options for constructing an electromagnetic generator that serves as an autonomous power source for microelectronic circuits of autonomous objects are described in RF patent No. 2304341, published on 10.08.2007.
Пьезоэлектрическое устройство предназначено для генерирования электрического заряда под воздействием механических сил. При механическом воздействии вибрации шины на пьезоэлектрические элементы происходит преобразование механической деформации в электрический заряд, который затем преобразуется и сохраняется в устройстве накопления энергии. Пьезоэлектрическое устройство может быть выполнено из различных пьезоэлектрических материалов: титанат бария, поливинилиденфторид, кристаллы или волокна цирконат-титаната свинца.The piezoelectric device is designed to generate an electric charge under the influence of mechanical forces. With the mechanical action of tire vibration on the piezoelectric elements, mechanical deformation is converted to an electric charge, which is then converted and stored in the energy storage device. The piezoelectric device can be made of various piezoelectric materials: barium titanate, polyvinylidene fluoride, crystals or fibers of lead zirconate titanate.
Со второго выхода зарядного устройства 5 электроэнергия поступает в блок питания 6, основная функция которого состоит в выпрямлении, преобразовании и накоплении электрического заряда, который генерируется в зарядном устройстве. Блок питания 2 может быть спроектирован для различных электронных схем, и, как правило, содержит выпрямитель, подключенный к зарядному конденсатору, с которого снимается напряжение для питания электрической схемы. Достаточное количество накопленной электроэнергии затем снабжает электроэнергией электронные системы, включающие в себя элементы для идентификации различных физических параметров шины, а также радиочастотные устройства передачи. С выхода блока питания 2 электроэнергия поступает на входы питания блока обработки сигналов 2, микроконтроллера 3 и радиопередатчика 4.From the second output of the
С первого выхода зарядного устройства 5 электроэнергия поступает на второй вход блока обработки сигналов 2, который преобразовывает принятые сигналы для передачи пакета данных в микроконтроллер 3. Микроконтроллер 3 сравнивает полученные данные с заданным диапазоном пороговых значений и при наличии отклонений, периодических выбросов в амплитудно-частотной характеристике генерируемого зарядным устройством сигнала, через радиопередатчик 4 передает на блок управления в кабине водителя информацию о наличии неисправности шины. Так как модули дистанционного измерения параметров состояния шины установлены на каждой шине, водитель получает информацию по каждой шине отдельно.From the first output of the
Таким образом, осуществляется постоянное обеспечение электроэнергией модулей дистанционного измерения параметров состояния шины и получение дополнительной информации о физическом состоянии шины.Thus, constant supply of electric power to the modules for remote measurement of the state parameters of the tire and the receipt of additional information about the physical state of the tire is carried out.
Система контроля шин автомобиля может быть реализована с применением процессоров на элементах любых отечественных и зарубежных серий (например, ESP32, ESP8266), с применением современных материалов.The car tire monitoring system can be implemented using processors on elements of any domestic and foreign series (for example, ESP32, ESP8266), using modern materials.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017136784A RU2678400C1 (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Vehicle tire monitoring system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017136784A RU2678400C1 (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Vehicle tire monitoring system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2678400C1 true RU2678400C1 (en) | 2019-01-28 |
Family
ID=65273397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017136784A RU2678400C1 (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Vehicle tire monitoring system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2678400C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7313952B2 (en) * | 2002-03-28 | 2008-01-01 | Pirelli Pneumatici S.P.A. | Method and system for monitoring instantaneous behavior of a tire in a rolling condition |
| RU2398680C2 (en) * | 2005-06-09 | 2010-09-10 | Жеджианг Джили Холдинг Груп Ко., Лтд. | Tire state control system |
| RU2425760C1 (en) * | 2010-07-12 | 2011-08-10 | Закрытое акционерное общество " ОКБ "РИТМ" | Automotive tire control system |
-
2017
- 2017-10-18 RU RU2017136784A patent/RU2678400C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7313952B2 (en) * | 2002-03-28 | 2008-01-01 | Pirelli Pneumatici S.P.A. | Method and system for monitoring instantaneous behavior of a tire in a rolling condition |
| RU2398680C2 (en) * | 2005-06-09 | 2010-09-10 | Жеджианг Джили Холдинг Груп Ко., Лтд. | Tire state control system |
| RU2425760C1 (en) * | 2010-07-12 | 2011-08-10 | Закрытое акционерное общество " ОКБ "РИТМ" | Automotive tire control system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7712760B2 (en) | Towing device for electric vehicle | |
| US20160001719A1 (en) | Charging Method | |
| EP3246215B1 (en) | Vehicular starter battery management system | |
| US20120318056A1 (en) | Vibration detection apparatus, air pressure detection terminal, and acceleration detection system | |
| WO2012077412A1 (en) | Electric power storage system, electronic device, electrically powered vehicle, and electric power system | |
| CN204586699U (en) | Automotive wheel radar | |
| CN104527445A (en) | Power supply control system of electric automobile | |
| CN104052092A (en) | Charging system for vehicle-mounted power battery, and charging method for vehicle-mounted power battery | |
| US9352663B2 (en) | Electric power supply device | |
| CN108909491A (en) | Electrokinetic cell system and electric car | |
| CN201800469U (en) | Solar automobile tire pressure monitoring system | |
| EP2415619A1 (en) | Self-powered sensing module and system for monitoring the conditions of the tyres of a vehicle provided with at least one self-powered sensing module | |
| EP1728651B1 (en) | Tire-mounted electronic device | |
| CN205901350U (en) | Automobile -used starting battery's battery management system | |
| RU2678400C1 (en) | Vehicle tire monitoring system | |
| WO2024037431A1 (en) | Head-up display system controlled by wireless network | |
| CN218734997U (en) | Head-up display system controlled through wireless network | |
| CN111469890A (en) | Railway construction operation safety protection early warning system | |
| JP6097669B2 (en) | Tire information measurement system | |
| KR101956809B1 (en) | Speed sensor device for vehicle, abs device including the same, and their operation methods | |
| CN206049260U (en) | A kind of tire pressure monitoring system | |
| CN202840491U (en) | Active vehicle recharging protection apparatus | |
| CN210733851U (en) | Contactor adhesion monitoring system | |
| US20240140147A1 (en) | Tire abnormality detection device for a light rail with rubber wheels | |
| Vetiska et al. | Autonomous monitoring unit of fault condition with vibration energy harvester |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20190927 |