CN104002629A - 一种蓝牙胎压发送器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蓝牙胎压发送器，蓝牙胎压发送器包括：加速度传感器，感应汽车的运动状态；胎压传感器，感应汽车轮胎的胎压数据；蓝牙芯片控制器，与加速度传感器和胎压传感器分别相连，在汽车处于运动状态时将胎压数据通过蓝牙协议发送至主机端软件系统；在汽车处于非运动状态时休眠。本发明节省了电量消耗，利用蓝牙2.4Ghz通讯方式实现了传感器数据采集、工作状态自动切换、数据广播快速上报、告警状态精准维护和智能互联操作，利用手机或车机上原有的操作系统，无需加装任何硬件模块或升级硬件电路，只需简单安装一个专用的胎压监测应用软件，就能实时获取汽车轮胎当前的胎压和胎温数据，为司机提供了更便捷，更高效的安全保障。

Description

一种蓝牙胎压发送器

技术领域

本发明属于电子通信技术领域，涉及一种胎压发送器，特别是涉及一种蓝牙胎压发送器。

背景技术

汽车胎压监测系统(TPMS)是一种能对汽车轮胎气压、温度进行自动检测，并对轮胎异常情况进行报警的预警系统。TPMS系统可分为间接式和直接式两种。间接式是通过汽车ABS系统的轮速传感器来比较车轮之间的转速差别，以达到监视胎压的目的。直接式利用安装在每一轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并通过无线调制发射到安装在驾驶台的接收器上。

目前市场上传统的胎压发送器一般采用通用的低效单片机方式设计，胎压发送器一般在传感器数据采集，运行状态和电源管理上比较简单，在采用钮扣电池供电时，产品整体工作周期不够长，无法完全满足前装车厂超长的产品寿命要求。

另外一种传统胎压发送器采用433MHz公共ISM无线频段。这种胎压发送器的结构目前主要有两种实现方式：其一，完全外挂，自成系统；其系统架构如图1所示。其二，采用定制化的设计，整机产品中预先安装胎压接收模块，并开发配套软件驱动，其系统架构如图2所示。由于该433MHz通讯技术太过古老，在实时互联性和数据安全性方面明显不足，导致其软硬件环境单一和封闭，无法实现多设备之间的互联操作，不能满足当前互联互通的大趋势。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种蓝牙胎压发送器，用于解决现有胎压发送器寿命短、无法互联互通的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种蓝牙胎压发送器，所述蓝牙胎压发送器包括：加速度传感器，用于感应汽车的运动状态；胎压传感器，用于感应汽车轮胎的胎压数据；蓝牙芯片控制器，与所述加速度传感器和胎压传感器分别相连，在汽车处于运动状态时将所述胎压数据通过蓝牙协议发送至主机端软件系统；在汽车处于非运动状态时休眠。

优选地，所述蓝牙芯片控制器包括：采集单元，与所述胎压传感器相连，接收采集所述胎压数据；轮胎异常判断单元，与所述采集单元相连，根据所述胎压数据判断轮胎是否处于异常状态；快广播单元，与所述轮胎异常判断单元相连，在轮胎处于异常状态时将所述胎压数据快广播上报至所述主机端软件系统；慢广播单元，与所述轮胎异常判断单元相连，在轮胎处于正常状态时将所述胎压数据慢广播上报至所述主机端软件系统。

优选地，所述胎压传感器包括压力传感器和温度传感器；所述压力传感器和温度传感器分别通过运算放大器与所述蓝牙芯片控制器相连。

优选地，所述蓝牙胎压发送器还包括：钮扣电池，与所述蓝牙芯片控制器相连，为所述蓝牙胎压发送器供电；存储器，与所述蓝牙芯片控制器相连，用于存储蓝牙胎压发送器的各项数据。

优选地，所述轮胎处于异常状态的情况包括胎压过高，胎压过低，快漏气，胎温过高，电池电压过低。

优选地，所述快广播单元和慢广播单元均在蓝牙低功耗的37、38、39三个信道上上报数据；所述快广播单元的数据上报频率大于慢广播单元的数据上报频率至少5倍以上。

优选地，所述蓝牙芯片控制器的通信频段为2.4GHz。

如上所述，本发明所述的蓝牙胎压发送器，具有以下有益效果：

本发明节省了电量消耗，利用蓝牙2.4Ghz通讯方式实现了传感器数据采集、工作状态自动切换、数据广播快速上报、告警状态精准维护和智能互联操作，利用手机或车机上原有的操作系统，无需加装任何硬件模块或升级硬件电路，只需简单安装一个专用的胎压监测应用软件，就能实时获取汽车轮胎当前的胎压和胎温数据，为司机提供了更便捷，更高效的安全保障。

附图说明

图1为传统胎压发送器的一种结构示意图。

图2为传统胎压发送器的另一种结构示意图。

图3为本发明所述的蓝牙胎压发送器的结构示意图。

图4为本发明所述的蓝牙芯片控制器的内部结构示意图。

图5为本发明所述的蓝牙胎压发送器的运行逻辑示意图。

元件标号说明

300    蓝牙胎压发送器

310    加速度传感器

320    胎压传感器

321    压力传感器

322    温度传感器

330    蓝牙芯片控制器

331    采集单元

332    轮胎异常判断单元

333    快广播单元

334    慢广播单元

340    钮扣电池

350    存储器

360    运算放大电路

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。

实施例

本发明提供一种蓝牙胎压发送器，如图3所示，所述蓝牙胎压发送器300包括：加速度传感器310，胎压传感器320，蓝牙芯片控制器330，钮扣电池340，存储器350。

所述加速度传感器310用于感应汽车的运动状态。加速度传感器可以实时稳定的获取当前汽车的运动状态。

所述胎压传感器320用于感应汽车轮胎的胎压数据。进一步，所述胎压传感器320包括但不限于压力传感器321和温度传感器322；所述压力传感器321和温度传感器322分别通过运算放大电路360与所述蓝牙芯片控制器330相连。

所述蓝牙芯片控制器330与所述加速度传感器310和胎压传感器320分别相连，在汽车处于运动状态时将所述胎压数据通过蓝牙协议发送至主机端软件系统；在汽车处于非运动状态时休眠。所述蓝牙芯片控制器的通信频段为2.4GHz。本发明所述的蓝牙芯片控制器330可以采用CSR最新一代蓝牙低功耗芯片CSR1010来实现，但不限于该型号，凡是能够实现本发明的蓝牙芯片控制器330功能的芯片都包括在本发明的范围内。

进一步，如图4所示，所述蓝牙芯片控制器330包括：采集单元331，轮胎异常判断单元332，快广播单元333，慢广播单元334。

所述采集单元331与所述胎压传感器320相连，接收采集所述胎压数据；

所述轮胎异常判断单元332与所述采集单元331相连，根据所述胎压数据判断轮胎是否处于异常状态。进一步，所述轮胎处于异常状态的情况包括胎压过高，胎压过低，快漏气，胎温过高，电池电压过低。

所述轮胎异常判断单元332可以对轮胎(包括前左，前右，后左，后右，备胎)的当前胎压、胎温数据，根据预设的门限设置和算法过滤，实现胎压过高，胎压过低，快漏气，胎温过高，电池电压过低等异常状况的监测判断。例如：一般监测到轮胎胎压>3.0bar时告警胎压过高；一般监测到轮胎胎压<1.8bar时告警胎压过低；一般监测到轮胎胎压在1分钟内减少>0.1Bar时告警快漏气；一般监测到轮胎胎温>60度时告警胎温过高；一般在监测到钮扣电池的电压持续<2.5V时告警电池电压过低。

所述快广播单元333与所述轮胎异常判断单元332相连，在轮胎处于异常状态时将所述胎压数据快广播上报至所述主机端软件系统。所述慢广播单元334与所述轮胎异常判断单元332相连，在轮胎处于正常状态时将所述胎压数据慢广播上报至所述主机端软件系统。即只有在蓝牙胎压发送器第一次被振动唤醒和监测到异常情况时才执行快广播模式。蓝牙胎压发送器监测到轮胎无任何异常时一直执行慢广播模式。所述快广播单元333和慢广播单元334均在蓝牙低功耗的37、38、39三个信道上上报数据；所述快广播单元的数据上报频率大于慢广播单元的数据上报频率至少5倍以上。例如：快广播采用在蓝牙低功耗的37、38、39三个信道上，每1秒发送一次数据给主机端软件系统；慢广播采用在蓝牙低功耗的37、38、39三个信道上，每32秒发送一次数据给主机端软件系统。

所述钮扣电池340与所述蓝牙芯片控制器330相连，为所述蓝牙胎压发送器供电。本发明的供电方式不限于钮扣电池一种，凡是不影响本发明实施的供电方式都可以使用。

所述存储器350与所述蓝牙芯片控制器330相连，用于存储蓝牙胎压发送器的各项数据。

为最大限度的提高蓝牙胎压发送器的使用寿命，需尽可能的节省钮扣电池的电量消耗。本发明在整体产品设计中，利用加速度传感器完成汽车运动状态的判断，确保只有在汽车运动时，该蓝牙胎压发送器才真正处于工作状态，其他时间都处于深度睡眠模式下(该模式下电流<2.5uA)。一旦监测到汽车发动开始启动时，该蓝牙胎压发送器从深度睡眠模式下被唤醒，然后对当前的胎压传感器数据进行采集。

蓝牙胎压发送器在完成当前胎压传感器的胎压数据采集后，对胎压数据进行判断，判断当前轮胎是否处于异常状态，然后通过快广播单元和慢广播单元之间的动态切换，实现轮胎异常情况和正常情况的实时处理，再通过蓝牙广播信道快速上报当前传感器数据和状态给主机端软件系统，其主体运行逻辑如图5所示。

本发明所述的蓝牙胎压发送器的实现结构可以分为内置式发送器和外置式发送器两种，这两种结构产品的主要不同点只在于安装方式、钮扣电池容量和外壳模具方面，其内部的硬件设计架构、软件算法、工作逻辑和通讯机理完全相同。

本发明所述的蓝牙胎压发送器一旦被安装到实际车轮后，可以通过振动唤醒，信道广播，主机认证，数据上报，车辆运动监测，动态电源管理等运行机制实现对轮胎的监控，并提供超长时间的产品运行寿命(外置式寿命2-3年，内置式寿命8-10年)。

本发明主要基于蓝牙低功耗通讯方式，并通过传感器数据采集、状态机管理、数据通道保持和互联操作方面的独特架构和优势算法，让蓝牙胎压发送器能完全融合到主流的智能平台(手机和车载娱乐系统)中，使胎压监测被广大用户所认识和认可，为汽车全面普及胎压监测系统做好了准备。本发明能让胎压发送器快速融入到目前主流智能终端(手机和车载娱乐系统)中，既能节约软硬件成本，又能提升发送器的运行效率,并提供了最佳的互联互通手段，增加了用户的可操作性，在大大提升用户体验效果的情况下，让胎压监测更容易被认可和接受。

本发明具有以下优点：

1)鉴于蓝牙低功耗2.4Ghz频段为全球公共频段优势，可以在全球范围内无阻碍使用，避免传统胎压发送器为适合不同国家频率资源而生产不同的硬件产品，简化了库存管理和产品流通成本。

2)利用蓝牙数据的高传输率，在更短的时间里实现了全部数据的上报，缩短了射频工作的时间，大大降低了钮扣电池的电流消耗，比传统胎压发送器在使用寿命上有明显提升。

3)利用独特的快广播和慢广播时序切换，在汽车启动后，完全能在2秒内获得轮胎当前状态的数据值更新，比传统胎压发送器的第一次数据上报时间大大提前。

4)无需在主流智能终端(手机和车载娱乐系统)上安装专用接收模块，避免了传统胎压数据接收时繁琐的硬件定制开发过程。

5)利用现有主流智能终端(手机和车载娱乐系统)已集成的蓝牙功能，只需要简单的应用软件安装和配对就能使用，省去了传统胎压数据接收时复杂的软件驱动定制和调试过程。

本发明采用蓝牙低功耗(Bluetooth4.0)技术实现汽车胎压发送器的设计，利用蓝牙2.4Ghz通讯方式，实现了传感器数据采集、工作状态自动切换、数据广播快速上报、告警状态精准维护和智能互联操作。在目前智能手机和车载娱乐系统大量普及的背景下，无需在手机和车载娱乐系统上加装任何硬件模块或升级硬件电路，利用手机或车机上原有的操作系统，只需简单安装一个专用的胎压监测应用软件，就能实时获取汽车轮胎当前的胎压和胎温数据，为司机提供了更便捷，更高效的安全保障。

蓝牙低功耗协议(Bluetooth4.0)是由蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)最新发布的蓝牙低功耗通讯标准，相对于其他无线通讯，其明显的特点是：跳频技术，短包通讯，超低功耗，双向数据链路，可网络拓扑互联等。其已经是各类智能平台(手机和车载娱乐系统)中的标准配置，被广泛使用和认可。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种蓝牙胎压发送器，其特征在于，所述蓝牙胎压发送器包括：

加速度传感器，用于感应汽车的运动状态；

胎压传感器，用于感应汽车轮胎的胎压数据；

蓝牙芯片控制器，与所述加速度传感器和胎压传感器分别相连，在汽车处于运动状态时将所述胎压数据通过蓝牙协议发送至主机端软件系统；在汽车处于非运动状态时休眠。

2.根据权利要求1所述的蓝牙胎压发送器，其特征在于，所述蓝牙芯片控制器包括：

采集单元，与所述胎压传感器相连，接收采集所述胎压数据；

轮胎异常判断单元，与所述采集单元相连，根据所述胎压数据判断轮胎是否处于异常状态；

快广播单元，与所述轮胎异常判断单元相连，在轮胎处于异常状态时将所述胎压数据快广播上报至所述主机端软件系统；

慢广播单元，与所述轮胎异常判断单元相连，在轮胎处于正常状态时将所述胎压数据慢广播上报至所述主机端软件系统。

3.根据权利要求1或2所述的蓝牙胎压发送器，其特征在于：所述胎压传感器包括压力传感器和温度传感器；所述压力传感器和温度传感器分别通过运算放大器与所述蓝牙芯片控制器相连。

4.根据权利要求1所述的蓝牙胎压发送器，其特征在于，所述蓝牙胎压发送器还包括：

钮扣电池，与所述蓝牙芯片控制器相连，为所述蓝牙胎压发送器供电；

存储器，与所述蓝牙芯片控制器相连，用于存储蓝牙胎压发送器的各项数据。

5.根据权利要求2所述的蓝牙胎压发送器，其特征在于：所述轮胎处于异常状态的情况包括胎压过高，胎压过低，快漏气，胎温过高，电池电压过低。

6.根据权利要求2所述的蓝牙胎压发送器，其特征在于：所述快广播单元和慢广播单元均在蓝牙低功耗的37、38、39三个信道上上报数据；所述快广播单元的数据上报频率大于慢广播单元的数据上报频率至少5倍以上。

7.根据权利要求1所述的蓝牙胎压发送器，其特征在于：所述蓝牙芯片控制器的通信频段为2.4GHz。