汽車(chē)輪胎胎壓監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種汽車(chē)輪胎胎壓監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)，具體為一種閉環(huán)控制的汽車(chē)輪胎 胎壓監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是汽車(chē)安全行駛的重要保障，主要通過(guò)安裝在汽車(chē)輪轂上的胎 壓傳感器對(duì)行駛汽車(chē)的輪胎氣壓和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)輪胎氣壓和溫度 數(shù)據(jù)以無(wú)線通訊方式傳送給安裝在汽車(chē)駕駛室內(nèi)的數(shù)據(jù)接收處理裝置處理，最后在顯示終 端顯示出來(lái)的一種主動(dòng)安全系統(tǒng)?，F(xiàn)有的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)輪胎氣壓與溫度的 監(jiān)測(cè)，而無(wú)法對(duì)過(guò)高或過(guò)低的輪胎氣壓做出反饋控制，為行車(chē)安全帶來(lái)隱患。數(shù)據(jù)顯示：1、 輪胎壓力過(guò)低或過(guò)高引起的交通事故占到事故總量的10%，其中95%的輪胎爆胎事故都 是因輪胎在壓力不足的情況下超負(fù)荷工作所引發(fā)；2、長(zhǎng)時(shí)間在非標(biāo)準(zhǔn)氣壓下行駛，將會(huì)大 大縮短輪胎使用壽命，科學(xué)統(tǒng)計(jì)表明，相較標(biāo)準(zhǔn)氣壓而言，車(chē)輪氣壓減少10 %，輪胎壽命將 縮短15% ;3、若輪胎氣壓過(guò)高，則會(huì)導(dǎo)致抓地力下降，且油耗隨之上升；若車(chē)輪氣壓低于正 常值10%，單位汽油行程數(shù)則會(huì)下降2%。綜上所述，在監(jiān)測(cè)胎溫胎壓的同時(shí)，將輪胎氣壓 控制在標(biāo)準(zhǔn)氣壓范圍有著十分重要的意義，不僅能有效保障行車(chē)安全，切實(shí)提高汽車(chē)燃油 效率，還能達(dá)到延長(zhǎng)輪胎使用壽命的效果。而目前公知的發(fā)明專利（例如：汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)報(bào) 警系統(tǒng)及其控制方法、間接輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法，等）僅聚焦于對(duì)輪胎氣壓的監(jiān)測(cè)以 及在氣壓異常時(shí)對(duì)汽車(chē)做出的控制動(dòng)作，而沒(méi)有一套真正針對(duì)控制輪胎氣壓的有效方案， 這就不能從根本上解決輪胎氣壓異常所引發(fā)的各種問(wèn)題。
[0003] 本發(fā)明通過(guò)合理的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在監(jiān)測(cè)胎壓胎溫的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輪胎氣壓 的反饋調(diào)節(jié)控制，不僅能更有效的保障行車(chē)安全，也進(jìn)一步提升了汽車(chē)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的為針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案中存在的不足，提供一套完整的汽車(chē)輪胎胎壓 監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)。本發(fā)明通過(guò)對(duì)系統(tǒng)通信協(xié)議以及反饋控制的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一套高效的閉 環(huán)汽車(chē)輪胎胎壓監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)：（1)設(shè)計(jì)的胎壓傳感器的執(zhí)行器包含一個(gè) 三極管電流放大電路，且執(zhí)行器分別與可控制的氣門(mén)嘴和充氣栗相連接，這樣胎壓傳感器 就可以通過(guò)控制可控制的氣門(mén)嘴內(nèi)氣門(mén)芯的開(kāi)閉以降低輪胎氣壓，或通過(guò)控制充氣栗的啟 停狀態(tài)來(lái)增加輪胎氣壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)輪胎氣壓的反饋控制。（2)設(shè)計(jì)的胎壓傳感器以及設(shè)計(jì)的數(shù) 據(jù)接收處理裝置都包含一個(gè)同樣的高頻信號(hào)收發(fā)模塊與主控制單元直接連接。這樣數(shù)據(jù)接 收處理裝置的主控制單元就可以驅(qū)動(dòng)高頻信號(hào)收發(fā)模塊來(lái)發(fā)射對(duì)胎壓傳感器的無(wú)線控制 命令信號(hào)，胎壓傳感器的執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)高頻信號(hào)收發(fā)模塊來(lái)接收數(shù)據(jù)接收處理裝置發(fā)出無(wú)線 控制命令信號(hào)，完成對(duì)輪胎氣壓的控制。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種汽車(chē)輪胎胎壓監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括胎壓傳感器和數(shù)據(jù)接收處理裝置 兩部分；胎壓傳感器安裝在汽車(chē)的輪轂上；數(shù)據(jù)接收處理裝置放置在汽車(chē)駕駛艙內(nèi)；數(shù)據(jù) 接收處理裝置中的高頻信號(hào)接收模塊通過(guò)無(wú)線通訊方式接收胎壓傳感器中的傳感器發(fā)出 的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)；
[0007] 其中，所述的胎壓傳感器包括可控制的氣門(mén)嘴、傳感器、執(zhí)行器、高頻信號(hào)收發(fā)模 塊、電池和充氣栗；其連接關(guān)系為：傳感器（與可控制的氣門(mén)嘴相連接；高頻信號(hào)收發(fā)模塊 與執(zhí)行器相連接，執(zhí)行器與可控制的氣門(mén)嘴和充氣栗分別連接；電池分別與傳感器、執(zhí)行 器、高頻信號(hào)收發(fā)模塊連接；
[0008] 所述的可控制的氣門(mén)嘴為安裝有導(dǎo)線線圈的氣門(mén)嘴；
[0009] 所述的執(zhí)行器包括單片機(jī)以及一個(gè)三極管電流放大電路；
[0010] 所述的三極管電流放大電路包括三極管Q1、三極管Q2、電阻R1、電阻R2、電阻R3 和電容C1 ;單片機(jī)的ΡΤΑ0 口與電阻R1的一端相連，電阻R1的另一端與電容C1的一端、電 阻R3的一端以及三極管Q2的基極連接；電容C1的另一端和電阻R3的另一端相連，并連接 三極管Q2的發(fā)射極后接地；三極管Q2的集電極連接電阻R2的一端，且與三極管Q1的基極 連接；電阻R2的另一端與三極管Q1的集電極連接，并連接VCC;三極管Q1的集電極連接可 控制的氣門(mén)嘴內(nèi)的導(dǎo)線線圈。
[0011] 所述的數(shù)據(jù)接收處理裝置，包括主控制單元、高頻信號(hào)接收模塊、液晶顯示屏、高 頻信號(hào)收發(fā)模塊和供電部分；其連接關(guān)系為：主控制單元與高頻信號(hào)接收模塊、液晶顯示 屏、高頻信號(hào)收發(fā)模塊、供電部分分別連接；供電部分與高頻信號(hào)接收模塊、液晶顯示屏、高 頻信號(hào)收發(fā)模塊分別連接。
[0012]所述的供電部分包括：電池組D1、芯片U1、電容C11、電容C12、電容C13;電池組D1 的正極與芯片U1的1腳相連，并與電容C11的一端連接；電容C11的另一端與芯片U2的2 腳相連并連接電池組D1的負(fù)極；電容C12的一端連接電池組D1的負(fù)極，另一端與電容C13 的一端連接，且與芯片U1的5腳相連；電容C13的另一端與芯片U1的4腳相連接。
[0013] 本發(fā)明的有益效果為：設(shè)計(jì)了一種閉環(huán)汽車(chē)輪胎胎壓監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)胎 壓傳感器的可控性設(shè)計(jì)，使胎壓傳感器在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎氣壓與溫度的基礎(chǔ)上，也能對(duì)輪胎 氣壓做出反饋控制；這樣不僅能有效的應(yīng)對(duì)因輪胎氣壓過(guò)高或過(guò)低所引發(fā)的行車(chē)安全隱 患，也能有效的提高汽車(chē)的燃油效率，延長(zhǎng)輪胎的使用壽命。本汽車(chē)輪胎胎壓監(jiān)測(cè)及控制系 統(tǒng)，創(chuàng)造性的提出了一種依托于高頻信號(hào)收發(fā)模塊之間相互通信的閉環(huán)汽車(chē)輪胎胎壓監(jiān)測(cè) 及控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在對(duì)汽車(chē)輪胎氣壓和溫度監(jiān)測(cè)的同時(shí)，依靠無(wú)線通訊方式對(duì)汽車(chē)輪胎 氣壓的控制。本發(fā)明基于對(duì)系統(tǒng)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)和對(duì)系統(tǒng)成本的充分考量，所實(shí)現(xiàn)的汽車(chē) 輪胎胎壓監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)，無(wú)需使用輔助設(shè)備來(lái)預(yù)先完成胎壓傳感器與數(shù)據(jù)接收處理裝置 之間的對(duì)碼工作，而是通過(guò)胎壓傳感器發(fā)出的無(wú)線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)中包含的固定ID和位置 信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收處理裝置對(duì)監(jiān)測(cè)到的胎溫胎壓數(shù)據(jù)與汽車(chē)輪胎位置之間的匹配，使操 作更加便捷，同時(shí)降低了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)成本。（市場(chǎng)上胎壓監(jiān)測(cè)裝置中的胎壓傳感器成 本一般是100元，數(shù)據(jù)接收處理裝置成本一般為200元，而輔助設(shè)備的成本一般為500元， 而本發(fā)明的總體成本還不到280元；本發(fā)明也無(wú)需依賴汽車(chē)儀表盤(pán)來(lái)顯示監(jiān)測(cè)到的胎溫胎 壓數(shù)據(jù)，而采用與主控制單元直接相連的液晶顯示屏顯示胎溫胎壓數(shù)據(jù)，提高顯示速度。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1本發(fā)明中胎壓傳感器的結(jié)構(gòu)圖。
[0015] 圖2本發(fā)明中數(shù)據(jù)接收處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖3本發(fā)明采用的曼徹斯特編碼圖。
[0017] 圖4本發(fā)明中胎壓傳感器檢測(cè)輪胎氣壓的工作流程圖。
[0018] 圖5本發(fā)明中通過(guò)胎壓傳感器控制輪胎氣壓的工作流程圖。
[0019] 圖6本發(fā)明中數(shù)據(jù)接收處理裝置的工作流程圖。
[0020] 圖7本發(fā)明的整體控制策略圖。
[0021] 圖8本發(fā)明中胎壓傳感器的主要電路連接圖。
[0022] 圖9本發(fā)明中數(shù)據(jù)處理裝置的主要電路連接圖。
[0023] 圖10本發(fā)明中數(shù)據(jù)處理裝置的供電部分的電路圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0024] 本發(fā)明的汽車(chē)輪胎胎壓監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)，包括胎壓傳感器和數(shù)據(jù)接收處理裝置兩 部分；胎壓傳感器和數(shù)據(jù)接收處理裝置兩部分是相互獨(dú)立的；胎壓傳感器安裝在汽車(chē)的輪 轂上實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎氣壓與溫度，并完成對(duì)輪胎氣壓的反饋控制；數(shù)據(jù)接收處理裝置放置在 汽車(chē)駕駛艙內(nèi)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)高頻信號(hào)接收模塊來(lái)接收胎壓傳感器中的傳感器發(fā)出的無(wú)線監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)信號(hào)，將處理后的胎溫胎壓數(shù)據(jù)通過(guò)液晶顯示屏顯示；并且通過(guò)無(wú)線通訊方式完成對(duì) 胎壓傳感器的充、放氣控制。
[0025] 1、由于傳統(tǒng)的胎壓傳感器僅包含氣門(mén)嘴、傳感器和電池，故不能對(duì)異常的汽車(chē)輪 胎的氣壓進(jìn)行控制，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明的胎壓傳感器使用了可控制的氣門(mén)嘴、執(zhí)行器、 高頻信號(hào)收發(fā)模塊、充氣栗這幾個(gè)部分的設(shè)計(jì)，將其稱為胎壓傳感器控制部分。
[0026] 由于胎壓傳感器經(jīng)常處于惡劣的工作環(huán)境中，因此設(shè)計(jì)的胎壓傳感器采用除充氣 栗外的全封閉式固化設(shè)計(jì)，并將其固定在汽車(chē)輪轂上，且僅有可控制的氣門(mén)嘴露出汽車(chē)輪 轂，其余部分在汽車(chē)輪胎內(nèi)。本發(fā)明中設(shè)計(jì)的胎壓傳感器如圖1所示，包括可控制的氣門(mén) 嘴（21)、傳感器（22)、執(zhí)行器（23)、高頻信號(hào)收發(fā)模塊（24)、電池（25)、充氣栗（26)。其連 接關(guān)系為：傳感器（22)與可控制的氣門(mén)嘴（21)相連接；高頻信號(hào)收發(fā)模塊（24)與執(zhí)行器 (23)相連接，執(zhí)行器（23)與可控制的氣門(mén)嘴（21)和充氣栗（26)分別連接；電池（25)分 別與傳感器（22)、執(zhí)行器（23)、高頻信號(hào)收發(fā)模塊（24)連接。
[0027] 其中，所述的可控制的氣門(mén)嘴（21)為安裝有導(dǎo)線線圈的氣門(mén)嘴，導(dǎo)線線圈安 裝在可控制的氣門(mén)嘴體內(nèi)部，一端連接氣門(mén)芯，另一端連接三極管電流放大電路；傳感器 (22)包括英飛凌公司的SP37傳感器，SP37傳感器與可控制的氣門(mén)嘴（21)的金屬氣門(mén)嘴 體直接相連，并以可控制的氣門(mén)嘴（21)為信號(hào)天線；執(zhí)行器（23)包括飛思卡爾公司的 MC9S08RG32單片機(jī)以及一個(gè)三極管電流放大電路；高頻信號(hào)收發(fā)模塊（24)包括ATA5