CN104459357A - 车轮振动压电俘能性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车轮振动压电俘能性能测试装置，旨在克服现有技术存在的压电俘能效率未知、车轮振动模态信息不健全、压电发电机构未优化的问题。该装置包括有轮上测试采集板和接收分析板，轮上测试采集板固定安装在车轮上，接收分析板安装在车轮外的其他位置，轮上测试采集板和接收分析板之间采用无线传输方式连接；轮上测试采集板包括有压电俘能采集单元、振动模态采集单元、主处理器单元、18650锂离子电池单元、供电电源转换一单元、无线发送单元与温度信息采集单元；压电俘能采集单元、振动模态采集单元、SD卡存储一单元、无线发送单元与温度信息采集单元分别和主处理器单元电线连接。接收分析板包括有人机界面单元、从处理器单元等。

Description

车轮振动压电俘能性能测试装置

技术领域

本发明涉及一种测试装置，更确切地说，本发明涉及一种车轮振动压电俘能性能的测试装置。

背景技术

压电材料利用压电正效应可以产生电荷，起到发电效果。若将压电机构安装于汽车轮毂处，可将汽车振动产生的机械能转化为电能，约翰戴维德等人以此发电机理及系统申报了美国专利，美国专利的公开(公布)号为US6807853 B2,公布日为2004年10月26日，专利名称为“System and method for generat ingelectric power from a rotat ing t ire's mechanical energy(旋转轮胎机械能转换为电能的方法和系统)”，J.D.亚当森等人申报了美国专利，美国专利的公开(公布)号为CN1331689 C，公布日为2007年8月15日，专利名称为“利用增强压电材料从旋转轮胎机械能量中产生电能的系统”，以上两个专利介绍了轮胎内的压电发电结构，但均没有提及车轮振动模态和压电俘能性能的测试分析方法。孙春华等人申报了中国专利，中国专利的公开(公布)号为CN103116133A，公布日为2013年5月22日，专利名称为“行车荷载路面振动能量压电发电测量方法及其系统”，介绍了一种行车荷载作用下路面振动能量压电发电的测量系统，该系统在路面以下安装相应的压电换能单元，虽然可以监测并分析车辆速度、载重等因素对压电俘能效果的影响，但该监测方法并不能提供车轮振动模态信息，不能反映压电俘能机构对俘能性能的影响，且系统复杂、成本高、实用性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的压电俘能效率未知、车轮振动模态信息不健全、压电俘能机构未优化的问题，提供了一种车轮振动压电俘能性能的测试装置。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的车轮振动压电俘能性能测试装置包括有轮上测试采集板和接收分析板，轮上测试采集板和接收分析板之间采用无线传输方式连接。

所述的轮上测试采集板包括压电俘能采集单元、振动模态采集单元、主处理器单元、SD卡存储一单元、18650锂离子电池单元、供电电源转换一单元、无线发送单元与温度信息采集单元。

所述的供电电源转换一单元包括有型号为NCP551的电压转换芯片、型号为RF16100的自恢复保险丝、型号为PBS-11A的锁止开关S1、电容C1、电容C2和电容C3。

型号为RF16100的自恢复保险丝F1的一端与18650锂离子电池单元的“+”端电线连接，型号为RF16100的自恢复保险丝F1的另一端与型号为PBS-11A的锁止开关S1的一端电线连接，型号为PBS-11A的锁止开关S1的另一端与型号为NCP551的电压转换芯片的引脚VIN、电容C1的一端、电容C2的一端电线连接；电压转换芯片的引脚EN与引脚VIN电线连接，电压转换芯片的引脚VOUT和VCC3.3端及电容C3的一端电线连接，电容C1的另一端、电容C2的另一端及电容C3的另一端接地。

SD卡存储一单元中的引脚VDD、振动模态采集单元中的引脚VS与引脚SCL、温度信息采集单元中的引脚VCC、无线发送单元的引脚VCC、主处理器单元中的电阻R1的一端、电阻R10的一端、电阻R11的一端与发光二极管D1的阳极和供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接。

压电俘能采集单元、振动模态采集单元、SD卡存储一单元、无线发送单元与温度信息采集单元分别和主处理器单元电线连接。

技术方案中所述的压电俘能采集单元包括有全桥整流电路、滤波电路及AD采样电路。压电俘能采集单元中的全桥整流电路由四个型号为IN4148的二极管组成，输入端PZT_IN1与输入端PZT_IN2分别与压电俘能机构的两个输出端电线连接，全桥整流电路的一输出端接地，全桥整流电路的另一输出端与极性电容C13的正极端及电阻R5的一端电线连接，电容C13的负极端接地；电阻R5的另一端与电阻R6的一端及主处理器的引脚PA2电线连接，电阻R6的另一端接地。

技术方案中所述的无线发送单元包括型号为NRF24L01的无线发送芯片U3；无线发送芯片U3的引脚CE与主处理器单元的引脚PB7电线连接；无线发送芯片U3的引脚CSN与主处理器单元的引脚PB6电线连接；无线发送芯片U3的引脚SCK与主处理器单元的引脚PB5电线连接；无线发送芯片U3的引脚MOSI与主处理器单元的引脚PB4电线连接；无线发送芯片U3的引脚MISO与主处理器单元的引脚PB3电线连接；无线发送芯片U3的引脚IRQ与主处理器单元的引脚PB8电线连接；无线发送芯片U3的引脚GND接地。

技术方案中所述的温度信息采集单元包括有型号为DS18B20的温度采集芯片U4、电阻R7与电容C14。温度采集芯片U4的引脚DQ和主处理器单元的引脚PC12与电阻R7的一端电线连接；电阻R7另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；温度采集芯片U4的引脚VCC与电容C14的一端电线连接，电容C14的另一端接地；温度采集芯片U4的引脚GND接地。

技术方案中所述的振动模态采集单元由振动加速度信息采集单元和三轴电子指南针单元组成。所述的振动加速度信息采集单元的电路包括有型号为ADXL345Z的三维加速度信息采集芯片U6、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C15及电容C16。三维加速度信息采集芯片U6的引脚SCL和主处理器单元的引脚PB14及电阻R18的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚SDA和主处理器单元的引脚PB15及电阻R17的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚INT1与主处理器单元的引脚PC6及电阻R19的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚CS与主处理器单元的引脚PC7及电阻R20的一端电线连接；电阻R17、电阻R18、电阻R19及电阻R20的另一端均与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚VS和电容C15及电容C16一端电线连接，电容C15及电容C16的另一端接地。

所述的三轴电子指南针单元包括有型号为HMC5883L的三维磁场信息采集芯片U5、电阻R8、电阻R9、电阻R16、电容C17、电容C19与电容C20。三维磁场信息采集芯片U5的引脚SCL与主处理器单元的引脚PB11及电阻R8的一端电线连接；三维磁场信息采集芯片U5的引脚SDA口与主处理器单元的引脚PB12及电阻R9的一端电线连接；三维磁场信息采集芯片U5的引脚DRDY与主处理器单元的引脚PB13及电阻R16的一端电线连接；电阻R8、电阻R9及电阻R16的另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；电容C19的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚SETP电线连接，电容C19的另一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚SETC电线连接；电容C20的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚C1电线连接，电容C20的另一端接地；电容C17的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚VDDIO及供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接，电容C17的另一端接地；三维磁场信息采集芯片U5的引脚GND接地。

技术方案中所述的SD卡存储一单元由SD卡存储接口电路构成，所述的SD卡存储接口电路包括型号为HX-0905的自弹式SD卡底座、上拉电路和滤波电路组成。SD卡存储接口电路的引脚CD/DATA3与主处理器的引脚PB9及电阻R23的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚CMD与主处理器的引脚PB4及电阻R24的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚CLK与主处理器的引脚PB5及电阻R25的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚DATA0和主处理器的引脚PB3及电阻R26的一端电线连接；电阻R23的另一端、电阻R24的另一端、电阻R25的另一端、电阻R26的另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接，SD卡存储接口电路的引脚VDD与电容C22的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚VSS与GND端及C22的另一端电线连接。

技术方案中所述的接收分析板由人机界面单元、从处理器单元、SD卡存储二单元、无线接收单元与供电电源转换二单元组成。

所述的供电电源转换二单元包括型号为MINI-USB-B-R的USB底座JJ3、型号为NCP551的电压转换芯片UU4、型号为RF16100的自恢复保险丝FF1、型号为PBS-11A的锁止开关SS6、电容CC12、电容CC13和电容CC14。

自恢复保险丝FF1的一端与USB底座JJ3的引脚VBus电线连接，自恢复保险丝FF1的另一端与锁止开关SS6的一端电线连接，锁止开关SS6的另一端与电压转换芯片UU4的引脚VIN、电容CC12的一端、电容CC13的一端电线连接；电压转换芯片UU4的引脚EN与引脚VIN电线连接，电压转换芯片UU4的引脚VOUT与VCC3端及电容CC14的一端电线连接，电容CC12、电容CC13及电容CC14的另一端接地。

无线接收单元的引脚VCC、SD卡存储二单元的引脚VDD、人机界面单元的引脚VCC与人机界面单元的唤醒键SS3的一端和供电电源转换二单元的VCC3端电线连接。

人机界面单元、SD卡存储二单元与无线接收单元分别和从处理器单元电线连接。

技术方案中所述的接收分析板的人机界面单元由型号为UG-2864ASYCG的OLED显示单元和按键单元组成。所述的OLED显示单元的引脚LCD_D0至引脚LCD_D7依次和从处理器单元的引脚PPB0至引脚PPB7电线连接；OLED显示单元的引脚LCD_CS与从处理器单元的引脚PPC9电线连接；OLED显示单元的引脚LCD_RS与从处理器单元的引脚PPC8电线连接；OLED显示单元的引脚LCD_RD与从处理器单元的引脚PPC6电线连接；OLED显示单元的引脚LCD_WR与从处理器单元的引脚PPC7电线连接；OLED显示单元的引脚VCC与供电电源转换二单元的VCC3端电线连接；OLED显示单元的引脚GND接地。所述的按键单元包括确认键SS1、向下切换键SS2、唤醒键SS3、向上切换键SS4与取消键SS5。按键单元中唤醒键SS3的一端与供电电源转换二单元的VCC3端电线连接，唤醒键SS3的另一端与从处理器单元的引脚PPA0电线连接；向上切换键SS4的一端接地，向上切换键SS4的另一端与从处理器单元的引脚PPA1电线连接；向下切换键SS2的一端接地，向下切换键SS2的另一端与从处理器单元的引脚PPA2电线连接；确认键SS1的一端接地，确认键SS1的另一端与从处理器单元的引脚PPA3电线连接；取消键SS5的一端接地，取消键SS5的另一端与从处理器单元的引脚PPA4电线连接。

技术方案中所述的接收分析板的SD卡存储二单元由SD卡存储接口电路构成。所述的SD卡存储接口电路采用一种型号为HX-0905的自弹式的SD卡底座、上拉电路和滤波电路组成。SD卡存储接口电路的引脚CD/DATA3与从处理器单元的引脚PPC15及电阻RR4的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚CMD与从处理器单元引脚PPC3及电阻RR5的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚CLK与从处理器单元的引脚PPC2及电阻RR6的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚DATA0与从处理器单元的引脚PPC4及电阻RR7的一端电线连接；电阻RR4的另一端、电阻RR5的另一端、电阻RR6的另一端、电阻RR7的另一端与供电电源转换二单元的VCC3端电线连接，SD卡存储接口电路的引脚VDD与电容CC2的一端及供电电源转换二单元的VCC3端电线连接；电容CC2的另一端接地，SD卡存储接口电路的引脚VSS接地。

技术方案中所述的无线接收单元包括有型号为NRF24L01的无线收发芯片UU2；无线收发芯片UU2的引脚CE和从处理器单元引脚PPC0与电阻RR2的一端电线连接；无线收发芯片UU2的引脚CSN与从处理器单元引脚PPC1电线连接；无线收发芯片UU2的引脚SCK与从处理器单元引脚PPC2电线连接；无线收发芯片UU2的引脚MOSI与从处理器单元引脚PPC3电线连接；无线收发芯片UU2的引脚MISO与从处理器单元引脚PPC4电线连接；无线收发芯片UU2的引脚IRQ和从处理器单元引脚PPC5与电阻RR3的一端电线连接；无线收发芯片UU2的电阻RR2的另一端与电阻RR3的另一端和供电电源转换二单元的VCC3端电线连接；无线收发芯片UU2的引脚GND接地。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置可以采集车轮振动产生的压电俘能电压，并可以分析得到产生俘能时压电机构在轮胎内的空间位置、轮毂振动状态、轮内温度等信息，直接反映振动模态与俘能性能的关系，通过无线单元将轮上实时采集数据传送给接收板存储，以便进一步分析和评价俘能效果；

2.本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置功能扩展性和可靠性强，轮上测试采集板可与接收板配套使用，完成采集、传输、存储功能，也可单独使用，由轮上测试采集单板完成采集和存储功能，保证记录数据的可靠和完整性；

3.本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置采用硬件单元化的设计方法，对各单元分别进行设计和制板，以减小单元间电磁干扰。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置的结构原理示意框图；

图2是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置中的轮上测试采集板的压电俘能检测单元的电路原理图；

图3是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置中的轮上测试采集板的无线发送单元的电路原理图；

图4是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置中的轮上测试采集板的温度采集单元的电路原理图；

图5是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置中的轮上测试采集板的振动模态采集单元中的振动加速度信息采集单元的电路原理图；

图6是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置中的轮上测试采集板的振动模态采集单元中的三轴电子指南针信息采集单元的电路原理图；

图7是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置中的轮上测试采集板的SD卡存储一单元的电路原理图；

图8是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置中的轮上测试采集板的供电电源转换一单元的电路原理图；

图9是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置中的轮上测试采集板的主处理器单元的电路原理图；

图10是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置中的接收分析板的人机界面单元的电路原理图；

图11是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置中的接收分析板的SD卡存储二单元的电路原理图；

图12是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置中的接收分析板的无线接收单元的电路原理图；

图13是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置中的接收分析板的供电电源转换二单元的电路原理图；

图14是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置中的接收分析板的从处理器单元的电路原理图；

图15是本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置在车轮上安装位置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

为了更好地发掘和分析车轮振动模态及俘能效能的关系，本发明提供了一种车轮振动压电俘能性能测试装置，从而为车轮俘能用压电俘能机构的设计提供理论和测试依据。

参阅图1，本发明所述的车轮振动压电俘能性能测试装置由轮上测试采集板和接收分析板组成，轮上测试采集板和接收分析板之间采用无线传输方式连接即传递信息。

一.轮上测试采集板

轮上测试采集板包括压电俘能采集单元、振动模态采集单元、主处理器单元、SD卡存储一单元、18650锂离子电池单元、供电电源转换一单元、无线发送单元与温度信息采集单元。

1.压电俘能采集单元

轮上测试采集板的压电俘能采集单元接连压电俘能机构的输出端，由全桥整流电路、滤波电路及AD采样电路等部分构成，用于实时采集压电俘能机构随车轮振动所产生的电压值。

参阅图2，所述的压电俘能采集单元包括有全桥整流电路、滤波电路及AD采样电路。

压电俘能采集单元中的全桥整流电路由四个型号为IN4148的二极管组成，输入端PZT_IN1和PZT_IN2分别与全桥整流电路的两个输入端(即压电发电机构的两个输出端)电线连接，全桥整流电路的一输出端与GND口电线连接，另一输出端和极性电容C13的正极端及电阻R5的一端电线连接；电容C13为极性电解电容，电容C13的负极端接地；电阻R5的另一端与电阻R6及主处理器的PA2口电线连接，电阻R6的另一端接地，实施例中电容C13的大小为100uF，耐压大小为30V，电阻R5与电阻R6的阻值分别为500欧和200欧。

2.无线发送单元

轮上测试采集板的无线发送单元为集成的小型从机发送单元，通过SPI接口与主处理器电线连接，与运行在接收分析板或PC机上的应用软件配套使用，可实现车轮振动模态信息及发电信息的无线传输。

参阅图3，所述的无线发送单元包括型号为NRF24L01的无线发送芯片U3。

无线发送芯片U3通过软件设定为从通信模式，无线发送芯片U3的引脚CE与主处理器单元的引脚PB7电线连接；无线发送芯片U3的引脚CSN与主处理器单元的引脚PB6电线连接；无线发送芯片U3的引脚SCK与主处理器单元的引脚PB5电线连接；无线发送芯片U3的引脚MOSI与主处理器单元的引脚PB4电线连接；无线发送芯片U3的引脚MISO与主处理器单元的引脚PB3电线连接；无线发送芯片U3的引脚IRQ与主处理器单元的引脚PB8电线连接；无线发送芯片U3的引脚VCC与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；无线发送芯片U3的引脚GND与GND口电线连接。

3.温度信息采集单元

轮上测试采集板的温度信息采集单元由数字式单一温度功能采集变换芯片及其接口电路构成，用于实时采集车轮的温度信息。

参阅图4，所述的温度信息采集单元包括有型号为DS18B20的温度采集芯片U4、电阻R7、电容C14。

温度采集芯片U4的引脚DQ和主处理器单元的引脚PC12及电阻R7的一端电线连接；电阻R7是上拉电阻，电阻R7另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3电线连接；温度采集芯片U4的引脚VCC与供电电源转换一单元的VCC3.3及电容C14的一端电线连接，电容C14为去耦电容，电容C14的另一端与GND口电线连接；温度采集芯片U4的引脚GND与GND口电线连接。实施例中电阻R7的阻值为4.7K欧，电容C14的大小是0.1uF。

4.振动模态采集单元

轮上测试采集板的振动模态采集单元由振动加速度信息采集单元和三轴电子指南针单元组成，其中振动加速度信息采集单元通过三轴振动加速度信息反映压电振动强度的大小，三轴电子指南针单元可以提供压电俘能机构三轴磁场信息，由于压电俘能机构安装于车轮的固定位置，所以通过变化中的三轴磁场信息可以分析、计算得出车轮的转速信息，综合振动加速度信息采集单元和三轴电子指南针单元的信息，可以判断压电俘能机构在车轮的哪一三维位置时振动的强弱，反映振动模态的变化。

参阅图5，所述的振动加速度信息采集单元的电路包括有型号为ADXL345Z的三维加速度信息采集芯片U6、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C15及电容C16。

三维加速度信息采集芯片U6的引脚SCL和主处理器单元的引脚PB14及电阻R18的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚SDA和主处理器单元的引脚PB15及电阻R17的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚INT1与主处理器单元的引脚PC6及电阻R19的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚CS与主处理器单元的引脚PC7及电阻R20的一端电线连接；电阻R17的另一端、电阻R18的另一端、电阻R19的另一端及电阻R20的另一端均与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20是上拉电阻，实施例中它们的阻值均为5.1K欧；三维加速度信息采集芯片U6的VS脚和供电电源转换一单元的VCC3.3、电容C15及电容C16一端电线连接，电容C15的另一端及电容C16的另一端与GND端电线连接，电容C15、电容C16是去耦电容，实施例中它们的大小分别是0.1uF和1uF；三维加速度信息采集芯片U6的引脚GND与GND电线连接。

参阅图6，所述的三轴电子指南针单元的电路包括有型号为HMC5883L的三维磁场信息采集芯片U5、电阻R8、电阻R9、电阻R16、电容C17、电容C19与电容C20。

三维磁场信息采集芯片U5的引脚SCL与主处理器单元的引脚PB11及电阻R8的一端电线连接；三维磁场信息采集芯片U5的引脚SDA与主处理器单元的引脚PB12及电阻R9的一端电线连接；三维磁场信息采集芯片U5的引脚DRDY与主处理器单元的引脚PB13及电阻R16的一端电线连接；电阻R8的另一端、电阻R9的另一端及电阻R16的另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3口电线连接；电阻R8、电阻R9、电阻R16是上拉电阻，实施例中均为5.1K欧；电容C19为置位/复位电容，实施例中大小为0.22uF，电容C19的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚SETP脚电线连接，电容C19的另一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚SETC电线连接；电容C20为储能电容，电容C20的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚C1电线连接，电容C20的另一端与GND端电线连接；电容C17为去耦电容，电容C17的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚VDDIO及供电电源转换一单元的VCC3.3电线连接，电容C17的另一端与GND电线连接；三维磁场信息采集芯片U5的引脚GND与GND电线连接。实施例中电容C20大小为4.7uF，电容C17大小为0.1uF。

5.SD卡存储一单元

轮上测试采集板的SD卡存储一单元由SD卡存储接口电路构成，用于轮上测试采集板在没有接收分析板协同工作时，实现独立存储采集信息功能。

参阅图7，所述的SD卡存储接口电路包括型号为HX-0905的自弹式SD卡底座、上拉电路和滤波电路组成；

SD卡存储接口电路的引脚CD/DATA3与主处理器的引脚PB9及电阻R23的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚CMD与主处理器的引脚PB4及电阻R24的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚CLK与主处理器的引脚PB5及电阻R25的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚DATA0和主处理器的引脚PB3及电阻R26的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚VDD与供电电源转换一单元的VCC3.3端及电容C22的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚VSS与GND端及C22的一端电线连接；实施例中电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26均为上拉电阻，阻值均是5.1K欧，滤波去耦电容C22的值是0.1uF。

6.18650锂离子电池单元

轮上测试采集板的18650锂离子电池单元为轮上测试采集板提供电能；

参阅图8，所述的锂离子电池单元型号为18650，其标号为“+”引脚与供电电源转换一单元中自恢复保险丝F1的一端相连，锂离子电池单元标号为“-”引脚与GND端电线连接。

7.供电电源转换一单元

轮上测试采集板的供电电源转换一单元为轮上测试采集板上的元件提供稳定可靠的直流电。

参阅图8，供电电源转换一单元包括有型号为NCP551的超低功耗的电压转换芯片、型号为RF16100的自恢复保险丝、型号为PBS-11A的锁止开关S1、电容C1、电容C2和电容C3。

型号为RF16100的自恢复保险丝F1的一端与18650锂离子电池单元的“+”端电线连接，其另一端与型号为PBS-11A的锁止开关S1的一端电线连接，型号为PBS-11A的锁止开关S1的另一端与型号为NCP551的电压转换芯片的引脚VIN、电容C1的一端、电容C2的一端电线连接；电压转换芯片的引脚EN与引脚VIN电线连接，电压转换芯片的引脚VOUT与输出VCC3.3端及去耦电容C3的一端电线连接，电容C1的另一端、电容C2的另一端及电容C3的另一端与GND口电线连接；实施例中电容C1和电容C2的大小分别为1uF和0.1uF，电容C3的大小为0.1uF。

8.主处理器单元

轮上测试采集板的主处理器单元在程序的控制下实现振动模态信息的采集、温度信息的采集、压电俘能信息的采集、接收命令、发送采集数据、存储信息功能。

参阅图9，所述的主处理器单元包括有型号为STM32F103RBT6的主控制芯片、起振电路、复位电路、滤波电路；

型号为STM32F103RBT6的主控制芯片U2引脚PC12是温度信息采集单元的单总线操作输入输出引脚；主控制芯片U2的引脚PB14、引脚PB15是振动加速度信息采集单元的IIC总线操作输入输出引脚；主控制芯片U2的引脚PC6是加速度采样完成中断触发输入脚；主控制芯片U2的引脚PA2是压电俘能信号的输入引脚，并在芯片内将模拟信号转化成数字量；主控制芯片的引脚PB11、引脚PB12是三轴电子指南针单元的IIC总线操作输入输出引脚；主控制芯片U2的引脚PB13口是三维磁场信息采样完成中断触发输入脚；主控制芯片U2的引脚PB3口、引脚PB4、引脚PB5、引脚PB9是主控制芯片U2与SD卡进行SPI通信的操作输入输出引脚；主控制芯片U2的引脚PB7是无线发送单元使能信号输出端；主控制芯片的引脚PB6、引脚PB3、引脚PB4、引脚PB5是主控制芯片U2与无线发送单元U3进行SPI通信的操作输入输出引脚；主控制芯片U2的引脚PB8为无线发送单元缓冲区满的中断请求输入端；主控制芯片U2的引脚PA13为轮上测试采集板工作在发送模式的“打开/关闭”选择输入引脚，主控制芯片U2的引脚PA13与开关S4的一端电线连接，开关S4的另一端与GND口电线连接；主控制芯片U2的引脚PA15为轮上测试采集板工作在发送存储采集模式的“打开/关闭”选择输入引脚，主控制芯片U2的引脚PA15与开关S3的一端电线连接，开关S3的另一端与GND口电线连接；主控制芯片U2的引脚PA8口为通信状态指示灯D3的驱动输出引脚，主控制芯片U2的引脚PA8与发光二极管D3的阴极电线连接，发光二极管D3的阳极与电阻R10的一端电线连接；主控制芯片U2的引脚PD2为工作模式指示灯D4的驱动输出引脚，主控制芯片U2的引脚PD2与发光二极管D4的阴极电线连接，发光二极管D4的阳极与电阻R11的一端电线连接；电阻R10的另一端、电阻R11的另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3口电线连接；主控制芯片U2的引脚OSCIN和型号为NX3225GD-8MHz的表贴晶振Y2的一端及电阻R4的一端、电容C7的一端电线连接；主控制芯片的引脚OSCOUT和型号为NX3225GD-8MHz的表贴晶振Y2的另一端、电阻R4的另一端与电容C8的一端电线连接；主控制芯片U2的引脚PC14与型号为CC5V-1TA的32.768kHz表贴晶振Y1的一端及电容C5的一端电线连接；主控制芯片U2的引脚PC15与型号为CC5V-1TA的32.768kHz表贴晶振Y1的另一端及电容C26的另一端电线连接；主控制芯片U2的引脚NRST(RESET)和电阻R1的一端、按键KEY_M的一端及电容C4的一端电线连接；主控制芯片U2的引脚VBAT与型号为IN4148的二极管D2的阴极及型号为IN4148的二极管D1的阴极电线连接；二极管D2的阳极与型号为CR2025的备份电池阳极电线连接；电感L1的一端、二极管D1的阳极、电阻R1的另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3口电线连接；电容C4的另一端、备份电池的阴极与GND口电线连接；主控制芯片U2的引脚VDDA与电容C9的一端、C10的一端及电感L1的另一端电线连接；主控制芯片U2的引脚VSSA口与电容C9的另一端、C10的另一端、C8的一端、C7的一端、C6的另一端、C5的另一端及GND口电线连接；主控制芯片U2的引脚BOOT0与电阻R2的一端电线连接，电阻R2的另一端与插座JP1的3号引脚电线连接；主控制芯片U2的引脚PB2与电阻R3的一端电线连接，电阻R3的另一端与插座JP1的4号引脚电线连接；插座JP1的1号引脚、插座JP1的2号引脚与供电电源转换一单元的VCC3.3电线连接；插座JP1的5号引脚、插座JP1的6号引脚与GND口电线连接；主控制芯片U2的引脚VDD与电容C21的一端及供电电源转换一单元的VCC3.3电线连接；主控制芯片U2的引脚VSS与电容C21的另一端及GND口电线连接；主控制芯片U2的引脚VDD1与电容C18的一端及供电电源转换一单元的VCC3.3电线连接；主控制芯片U2的引脚VSS1与电容C18的另一端及GND口电线连接；主控制芯片的引脚VDD2与电容C11的一端及供电电源转换一单元的VCC3.3电线连接；主控制芯片的引脚VSS2与电容C11的另一端及GND口电线连接；主控制芯片U2的引脚VDD3与电容C12的一端及供电电源转换一单元的VCC3.3电线连接；主控制芯片U2的引脚VSS3与电容C12的另一端及GND口电线连接；实施例中，电阻R1的值为10K欧，电阻R4的值为1兆欧，电阻R2的值为100K欧，电阻R3的值为100K欧，电感L1的值为100uH，电容C4、电容C21、电容C18、电容C10、电容C11、电容C12的值为0.1uF，电容C5、电容C6、电容C7、电容C8的值为22pF，电容C9的值为10uF。

二.接收分析板

接收分析板由人机界面单元、从处理器单元、SD卡存储二单元、无线接收单元、供电电源转换二单元组成。

1.人机界面单元

接收分析板的人机界面单元由型号为UG-2864ASYCG的OLED显示单元JJ1和按键单元组成，实现采集和状态信息的显示和状态切换。

参阅图10，OLED显示单元JJ1包括有引脚LCD_D0、引脚LCD_D1、引脚LCD_D2、引脚LCD_D3、引脚LCD_D4、引脚LCD_D5、引脚LCD_D6与引脚LCD_D7口构成的数据总线，引脚LCD_CS、引脚LCD_RS、引脚LCD_RD、引脚LCD_WR共同构成的控制总线，电源线及地线；

接收分析板中OLED显示单元JJ1的引脚LCD_D0至引脚LCD_D7依次和从处理器单元的引脚PPB0至引脚PPB7电线连接；OLED显示单元JJ1的引脚LCD_CS与从处理器单元的引脚PPC9电线连接；OLED显示单元JJ1的引脚LCD_RS与从处理器单元的引脚PPC8电线连接；OLED显示单元JJ1的引脚LCD_RD与从处理器单元的引脚PPC6电线连接；OLED显示单元JJ1的引脚LCD_WR与从处理器单元的引脚PPC7电线连接；OLED显示单元JJ1的引脚VCC与供电电源转换二单元的输出端VCC3电线连接；OLED显示单元JJ1的引脚GND与GND1口电线连接。

参阅图10，按键单元包括确认键SS1、向下切换键SS2、唤醒键SS3、向上切换键SS4、取消键SS5；

按键单元中唤醒键SS3的一端与供电电源转换二单元的VCC3电线连接，另一端与从处理器单元的引脚PPA0电线连接；向上切换键SS4的一端与GND1口电线连接，另一端与从处理器单元的引脚PPA1电线连接；向下切换键SS2的一端与GND1口电线连接，另一端与从处理器单元的引脚PPA2电线连接；确认键SS1的一端与GND1口电线连接，另一端与从处理器单元的引脚PPA3电线连接；取消键SS5的一端与GND1口电线连接，另一端与从处理器单元的引脚PPA4电线连接。

2.SD卡存储二单元

接收分析板的SD卡存储二单元由SD卡存储接口电路构成，用于存储接收到的采集信息；

参阅图11，所述的SD卡存储接口电路由型号为HX-0905的自弹式SD卡底座、上拉电路和滤波电路组成。

SD卡存储接口电路的引脚CD/DATA3与从处理器单元的引脚PPC15及电阻RR4的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚CMD与从处理器单元引脚PPC3及电阻RR5的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚CLK与从处理器单元的引脚PPC2及电阻RR6的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚DATA0与从处理器单元的引脚PPC4及电阻RR7的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚VDD与供电电源转换二单元的VCC3及电容CC2的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚VSS与GND1口电线连接；实施例中，去耦电容CC2的值是0.1uF，上拉电阻RR4、RR5、RR6、RR7的阻值均是5.1K欧。

3.无线接收单元

接收分析板的无线接收单元为集成的小型主机收发单元，通过SPI接口与从处理器单元电线连接，与运行在车轮上的轮上测试采集板配套使用，可发送车轮信息采集命令、接收采集信息及显示采集信息；

参阅图12，所述的无线接收单元包括有型号为NRF24L01的无线收发芯片UU2。

型号为NRF24L01的无线收发芯片UU2通过软件设定为主通信模式，无线收发芯片UU2的引脚CE和从处理器单元引脚PPC0与电阻RR2的一端电线连接；无线收发芯片UU2的引脚CSN与从处理器单元引脚PPC1电线连接；无线收发芯片UU2的引脚SCK与从处理器单元引脚PPC2电线连接；无线收发芯片UU2的引脚MOSI与从处理器单元引脚PPC3电线连接；无线收发芯片UU2的引脚MISO与从处理器单元引脚PPC4电线连接；无线收发芯片UU2的引脚IRQ和从处理器单元引脚PPC5与电阻RR3的一端电线连接；无线收发芯片UU2的引脚VCC、电阻RR2的另一端与电阻RR3的另一端和供电电源转换二单元的输出端VCC3电线连接；无线收发芯片UU2的引脚GND口与GND1口电线连接。

4供电电源转换二单元

接收分析板的供电电源转换二单元为接收分析板上的元件提供稳定可靠的直流电。

参阅图13，所述的供电电源转换二单元包括型号为MINI-USB-B-R的USB底座JJ3、型号为NCP551的超低功耗的电压转换芯片UU4、型号为RF16100的自恢复保险丝FF1、型号为PBS-11A的锁止开关SS6、电容CC12、电容CC13和电容CC14。

自恢复保险丝FF1的一端与USB底座JJ3的引脚VBus电线连接，自恢复保险丝FF1的另一端与锁止开关SS6的一端电线连接，锁止开关SS6的另一端与电压转换芯片UU4的引脚VIN、电容CC12的一端、电容CC13的一端电线连接；电压转换芯片UU4的引脚EN与引脚VIN电线连接，电压转换芯片UU4的引脚VOUT与输出端VCC3及去耦电容CC14的一端电线连接，电容CC12的另一端、电容CC13的另一端及电容CC14的另一端与GND口电线连接；实施例中电容CC12和电容CC13的大小分别为1uF和0.1uF，电容CC14的大小为0.1uF。

5.从处理器单元

接收分析板的从处理器单元在程序的控制下实现接收采集数据、存储数据、显示数据、状态设定功能。

参阅图14，所述的从处理器单元包括有型号为STM32F103RBT6的从控制芯片UU1、起振电路、复位电路、滤波电路等。

型号为STM32F103RBT6的从控制芯片UU1引脚PPC15、引脚PPC3、引脚PPC2、引脚PPC4是SD卡存储二单元的SPI总线操作输入输出引脚；从控制芯片UU1引脚PPC0是无线接收单元UU2使能信号输出端；从控制芯片UU1的引脚PPC1、引脚PPC2、引脚PPC3、引脚PPC4是从控制芯片UU1与无线收发单元UU2进行SPI通信的操作输入输出引脚；从控制芯片UU1的引脚PPC5为无线收发单元缓冲区满的中断请求输入端；从控制芯片UU1的引脚PPA1口为接收分析板“up”功能的按键输入引脚；从控制芯片UU1的引脚PPA2为接收分析板“down”功能的按键输入引脚，从控制芯片UU1的引脚PA3为接收板“ok”功能的按键输入引脚，从控制芯片UU1的引脚PA4为接收板“esc”功能的按键输入引脚；从控制芯片UU1的引脚OSCOUT1和型号为NX3225GD-8MHz的表贴晶振YY2的一端、电阻RR8的一端与电容CC6的一端电线连接；从控制芯片UU1的引脚OSCIN1和型号为NX3225GD-8MHz的表贴晶振YY2的另一端、电阻RR8的另一端、电容CC5的一端电线连接；从控制芯片UU1的引脚PPC14和型号为CC5V-1TA的32.768kHz表贴晶振YY1的一端及电容CC3的一端电线连接；从控制芯片UU1的引脚PPC15与型号为CC5V-1TA的32.768kHz表贴晶振UU1的另一端及电容CC4的一端电线连接；从控制芯片UU1的引脚RESET1和电阻RR1的一端、按键KEY_M1的一端及电容CC1的一端电线连接；从控制芯片UU1的引脚VBAT1和型号为IN4148的二极管DD2的阴极及型号为IN4148的二极管DD1的阴极电线连接；二极管DD2的阳极与型号为CR2025的备份电池BAT2的阳极电线连接；电感LL1的一端、二极管DD1的阳极、电阻RR1的另一端与供电电源转换二单元的VCC3电线连接；电容CC1的另一端、备份电池BAT2的阴极与GND口电线连接；从控制芯片UU1的13号引脚和电容CC7的一端、CC8的一端及电感LL1的另一端电线连接；从控制芯片UU1的12脚和电容CC7的另一端、CC8的另一端、CC6的另一端、CC5的另一端、CC4的另一端、CC3的另一端及GND口电线连接；从控制芯片UU1的引脚BOOT00与电阻RR9的一端电线连接，电阻RR9的另一端与插座JJ2的3号引脚电线连接；从控制芯片UU1的引脚PPB2与电阻RR10的一端电线连接，电阻RR10的另一端与插座JJ2的4号引脚电线连接；插座JJ2的1号引脚、插座JJ2的2号引脚与供电电源转换二单元的VCC3电线连接；插座JJ2的5号引脚、插座JJ2的6号引脚与GND口电线连接；从控制芯片的19号引脚与电容CC15的一端及供电电源转换一单元的VCC3电线连接；从控制芯片UU1的18号引脚与电容CC15的另一端及GND1口电线连接；从控制芯片UU1的32号引脚与电容CC11的一端及供电电源转换二单元的VCC3电线连接；从控制芯片UU1的31号引脚与电容CC11的另一端及GND口电线连接；从控制芯片UU1的48号引脚和电容CC9的一端及供电电源转换二单元的VCC3电线连接；从控制芯片UU1的47号引脚与电容CC9的另一端及GND1口电线连接；从控制芯片UU1的64号引脚和电容CC10的一端及供电电源转换二单元的VCC3电线连接；从控制芯片UU1的63号引脚与电容CC10的另一端及GND1口电线连接；实施例中，电阻RR1的值为10K欧，电阻RR8的值为1兆欧，电阻RR9的值为100K欧，电阻RR10的值为100K欧，电感LL1的值为100uH，电容CC9、电容CC10、电容CC11、电容CC15、电容CC8、电容CC1的值为0.1uF，电容CC3、电容CC4、电容CC5、电容CC6的值为22pF，电容CC7的值为10uF。

车轮振动压电俘能性能测试装置的工作原理：

本发明由轮上测试采集板和接收分析板组成，其中轮上测试采集板由压电俘能采集单元、无线发送单元、振动模态采集单元、温度信息采集单元、SD卡存储一单元、18650锂离子电池单元、供电电源转换模块一单元组成；接收分析板由无线接收单元、人机界面单元、SD卡存储二单元、供电电源转换二单元组成。其中，压电俘能采集单元与压电俘能机构的输出端相连，压电俘能采集单元由全桥整流、滤波电路及AD采样电路构成，用于实时采集压电发电机构随车轮振动所产生的电压值；无线发送单元为集成的小型从机模块，通过SPI接口与主控制器相连，与运行在接收分析板或PC机上的应用软件配套使用，可实现车轮振动模态信息及发电信息的无线传输；振动模态采集单元由振动加速度信息采集单元和三轴电子指南针单元组成，其中振动加速度信息采集单元通过三轴振动加速度信息反映压电振动强度的大小，三轴电子指南针单元可以提供压电发电板三轴磁场信息，由于压电发电板安装于车轮的固定位置，所以通过变化中的三轴磁场信息可以分析、计算得出车轮的转速信息，综合振动加速度信息采集单元和三轴电子指南针单元的信息，可以判断压电发电板在车轮的某一三维位置时振动的强弱，反映振动模态的变化；温度信息采集单元由数字式单一温度功能采集变换芯片及其接口电路构成，用于实时采集车轮的温度信息；轮上测试采集板SD卡存储一单元由SD卡底座及接口电路构成，用于轮上测试采集板在没有接收分析板协同工作时，实现独立存储采集信息功能；18650锂离子电池单元为轮上测试采集板提供电能；轮上测试采集板供电电源转换一单元为该板上的元件提供稳定可靠的直流电压；无线接收单元为集成的小型主机模块，通过SPI接口与从控制器相连，与运行在轮上测试采集板配套使用，可发送车轮信息采集命令、接收采集信息及显示采集信息；人机界面单元中的显示单元与从控制器并行总线相连，用于显示接收到的采集信息；mini-USB接口由底座及相应接口电路组成，用于为该板提供电能及与PC机间传递数据；接收分析板SD卡存储模块由SD卡底座及接口电路构成，用于存储接收到的采集信息；接收分析板供电电源转换模块为该板上的元件提供稳定可靠的直流电压。

在轮上测试采集板和接收分析板协同工作方式下，轮上测试采集板上电后完成各子单元初始化工作并等待接收分析板发出的采集命令。当接收分析板的人机界面由操作人员设置为“开始”时，接收分析板通过无线接收单元发送命令信息，轮上测试采集板开始采集状态。首先，通过AD转换通道读取压电俘能信息、再通过单总线读取温度信息，通过SPI总线由振动加速度传感芯片读取三轴振动加速度信息，通过三轴电子指南针传感芯片读取三轴磁场信息，将采集到的信息按预设格式封装成一组数据包。轮上测试采集板根据按键状态判断，若是“发送模式”，将刚采集的数据包通过无线发送单元发出；若是“发送存储模式”，则将刚采集的数据包既通过无线发送单元发出，还要将数据包存储到SD卡存储一单元中。当无线接收单元的缓冲区中断产生时，接收分析板由缓冲区读出此组数据包，并将其存储至SD卡存储二单元中。接收分析板根据采集的温度信息，判断温度是否过高或过低，当轮上温度超出设定的临界值时，接收分析板发出声光报警信息。接收分析板通过变化中的三轴磁场信息可以分析、计算得出车轮的转速信息，综合压电俘能信息、三轴磁场信息和三轴振动加速度信息，可以分析得到压电俘能机构在车轮的某一三维位置时振动的强弱、压电俘能的大小，反映车轮振动压电俘能的综合性能。在人机界面的OLED显示单元的不同像素位置上显示不同的采集信息。

参阅图15，所述的车轮振动压电俘能性能测试装置由轮上测试采集板和接收分析板两部分组成；其中轮上测试采集板通过三寸螺钉固定安装在车轮轮辐上，并通过轮上测试采集板压电俘能采集单元的引脚PZT_IN1、引脚PZT_IN2与同样固定在车轮轮辐上的压电俘能机构电线连接，此处压电俘能机构为待测试和分析的对象；接收分析板安装在车轮外的其他位置，以方便记录显示和存储。

Claims (10)

1.一种车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的车轮振动压电俘能性能测试装置包括轮上测试采集板和接收分析板，轮上测试采集板和接收分析板之间采用无线传输方式连接；

所述的轮上测试采集板包括压电俘能采集单元、振动模态采集单元、主处理器单元、SD卡存储一单元、18650锂离子电池单元、供电电源转换一单元、无线发送单元与温度信息采集单元；

所述的供电电源转换一单元包括有型号为NCP551的电压转换芯片、型号为RF16100的自恢复保险丝、型号为PBS-11A的锁止开关S1、电容C1、电容C2和电容C3；

型号为RF16100的自恢复保险丝F1的一端与18650锂离子电池单元的“+”端电线连接，型号为RF16100的自恢复保险丝F1的另一端与型号为PBS-11A的锁止开关S1的一端电线连接，型号为PBS-11A的锁止开关S1的另一端与型号为NCP551的电压转换芯片的引脚VIN、电容C1的一端、电容C2的一端电线连接；电压转换芯片的引脚EN与引脚VIN电线连接，电压转换芯片的引脚VOUT和VCC3.3端及电容C3的一端电线连接，电容C1的另一端、电容C2的另一端及电容C3的另一端接地；

SD卡存储一单元中的引脚VDD、振动模态采集单元中的引脚VS与引脚SCL、温度信息采集单元中的引脚VCC、无线发送单元的引脚VCC、主处理器单元中的电阻R1的一端、电阻R10的一端、电阻R11的一端与发光二极管D1的阳极和供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；

压电俘能采集单元、振动模态采集单元、SD卡存储一单元、无线发送单元与温度信息采集单元分别和主处理器单元电线连接。

2.按照权利要求1所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的压电俘能采集单元包括有全桥整流电路、滤波电路及AD采样电路；

压电俘能采集单元中的全桥整流电路由四个型号为IN4148的二极管组成，输入端PZT_IN1与输入端PZT_IN2分别与压电俘能机构的两个输出端电线连接，全桥整流电路的一输出端接地，全桥整流电路的另一输出端与极性电容C13的正极端及电阻R5的一端电线连接，电容C13的负极端接地；电阻R5的另一端与电阻R6的一端及主处理器的引脚PA2电线连接，电阻R6的另一端接地。

3.按照权利要求1所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的无线发送单元包括型号为NRF24L01的无线发送芯片U3；

无线发送芯片U3的引脚CE与主处理器单元的引脚PB7电线连接；无线发送芯片U3的引脚CSN与主处理器单元的引脚PB6电线连接；无线发送芯片U3的引脚SCK与主处理器单元的引脚PB5电线连接；无线发送芯片U3的引脚MOSI与主处理器单元的引脚PB4电线连接；无线发送芯片U3的引脚MISO与主处理器单元的引脚PB3电线连接；无线发送芯片U3的引脚IRQ与主处理器单元的引脚PB8电线连接；无线发送芯片U3的引脚GND接地。

4.按照权利要求1所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的温度信息采集单元包括有型号为DS18B20的温度采集芯片U4、电阻R7与电容C14；

温度采集芯片U4的引脚DQ和主处理器单元的引脚PC12与电阻R7的一端电线连接；电阻R7另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；温度采集芯片U4的引脚VCC与电容C14的一端电线连接，电容C14的另一端接地；温度采集芯片U4的引脚GND接地。

5.按照权利要求1所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的振动模态采集单元由振动加速度信息采集单元和三轴电子指南针单元组成；

所述的振动加速度信息采集单元的电路包括有型号为ADXL345Z的三维加速度信息采集芯片U6、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C15及电容C16；

三维加速度信息采集芯片U6的引脚SCL和主处理器单元的引脚PB14及电阻R18的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚SDA和主处理器单元的引脚PB15及电阻R17的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚INT1与主处理器单元的引脚PC6及电阻R19的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚CS与主处理器单元的引脚PC7及电阻R20的一端电线连接；电阻R17、电阻R18、电阻R19及电阻R20的另一端均与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚VS和电容C15及电容C16一端电线连接，电容C15及电容C16的另一端接地；

所述的三轴电子指南针单元包括有型号为HMC5883L的三维磁场信息采集芯片U5、电阻R8、电阻R9、电阻R16、电容C17、电容C19与电容C20；

三维磁场信息采集芯片U5的引脚SCL与主处理器单元的引脚PB11及电阻R8的一端电线连接；三维磁场信息采集芯片U5的引脚SDA口与主处理器单元的引脚PB12及电阻R9的一端电线连接；三维磁场信息采集芯片U5的引脚DRDY与主处理器单元的引脚PB13及电阻R16的一端电线连接；电阻R8、电阻R9及电阻R16的另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；电容C19的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚SETP电线连接，电容C19的另一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚SETC电线连接；电容C20的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚C1电线连接，电容C20的另一端接地；电容C17的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚VDDIO及供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接，电容C17的另一端接地；三维磁场信息采集芯片U5的引脚GND接地。

6.按照权利要求1所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的SD卡存储一单元由SD卡存储接口电路构成，所述的SD卡存储接口电路包括型号为HX-0905的自弹式SD卡底座、上拉电路和滤波电路组成；

SD卡存储接口电路的引脚CD/DATA3与主处理器的引脚PB9及电阻R23的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚CMD与主处理器的引脚PB4及电阻R24的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚CLK与主处理器的引脚PB5及电阻R25的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚DATA0和主处理器的引脚PB3及电阻R26的一端电线连接；电阻R23的另一端、电阻R24的另一端、电阻R25的另一端、电阻R26的另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接，SD卡存储接口电路的引脚VDD与电容C22的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚VSS与GND端及C22的另一端电线连接。

7.按照权利要求1所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的接收分析板由人机界面单元、从处理器单元、SD卡存储二单元、无线接收单元与供电电源转换二单元组成；

所述的供电电源转换二单元包括型号为MINI-USB-B-R的USB底座JJ3、型号为NCP551的电压转换芯片UU4、型号为RF16100的自恢复保险丝FF1、型号为PBS-11A的锁止开关SS6、电容CC12、电容CC13和电容CC14；

自恢复保险丝FF1的一端与USB底座JJ3的引脚VBus电线连接，自恢复保险丝FF1的另一端与锁止开关SS6的一端电线连接，锁止开关SS6的另一端与电压转换芯片UU4的引脚VIN、电容CC12的一端、电容CC13的一端电线连接；电压转换芯片UU4的引脚EN与引脚VIN电线连接，电压转换芯片UU4的引脚VOUT与VCC3端及电容CC14的一端电线连接，电容CC12、电容CC13及电容CC14的另一端接地；

无线接收单元的引脚VCC、SD卡存储二单元的引脚VDD、人机界面单元的引脚VCC与人机界面单元的唤醒键SS3的一端和供电电源转换二单元的VCC3端电线连接；

人机界面单元、SD卡存储二单元与无线接收单元分别和从处理器单元电线连接。

8.按照权利要求7所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的接收分析板的人机界面单元由型号为UG-2864ASYCG的OLED显示单元和按键单元组成；

所述的OLED显示单元的引脚LCD_D0至引脚LCD_D7依次和从处理器单元的引脚PPB0至引脚PPB7电线连接；OLED显示单元的引脚LCD_CS与从处理器单元的引脚PPC9电线连接；OLED显示单元的引脚LCD_RS与从处理器单元的引脚PPC8电线连接；OLED显示单元的引脚LCD_RD与从处理器单元的引脚PPC6电线连接；OLED显示单元的引脚LCD_WR与从处理器单元的引脚PPC7电线连接；OLED显示单元的引脚VCC与供电电源转换二单元的VCC3端电线连接；OLED显示单元的引脚GND接地；

所述的按键单元包括确认键SS1、向下切换键SS2、唤醒键SS3、向上切换键SS4与取消键SS5；

按键单元中唤醒键SS3的一端与供电电源转换二单元的VCC3端电线连接，唤醒键SS3的另一端与从处理器单元的引脚PPA0电线连接；向上切换键SS4的一端接地，向上切换键SS4的另一端与从处理器单元的引脚PPA1电线连接；向下切换键SS2的一端接地，向下切换键SS2的另一端与从处理器单元的引脚PPA2电线连接；确认键SS1的一端接地，确认键SS1的另一端与从处理器单元的引脚PPA3电线连接；取消键SS5的一端接地，取消键SS5的另一端与从处理器单元的引脚PPA4电线连接。

9.按照权利要求7所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的接收分析板的SD卡存储二单元由SD卡存储接口电路构成；

所述的SD卡存储接口电路采用一种型号为HX-0905的自弹式的SD卡底座、上拉电路和滤波电路组成；

SD卡存储接口电路的引脚CD/DATA3与从处理器单元的引脚PPC15及电阻RR4的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚CMD与从处理器单元引脚PPC3及电阻RR5的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚CLK与从处理器单元的引脚PPC2及电阻RR6的一端电线连接；SD卡存储接口电路的引脚DATA0与从处理器单元的引脚PPC4及电阻RR7的一端电线连接；电阻RR4的另一端、电阻RR5的另一端、电阻RR6的另一端、电阻RR7的另一端与供电电源转换二单元的VCC3端电线连接，SD卡存储接口电路的引脚VDD与电容CC2的一端及供电电源转换二单元的VCC3端电线连接；电容CC2的另一端接地；SD卡存储接口电路的引脚VSS接地。

10.按照权利要求7所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的无线接收单元包括有型号为NRF24L01的无线收发芯片UU2；无线收发芯片UU2的引脚CE和从处理器单元引脚PPC0与电阻RR2的一端电线连接；无线收发芯片UU2的引脚CSN与从处理器单元引脚PPC1电线连接；无线收发芯片UU2的引脚SCK与从处理器单元引脚PPC2电线连接；无线收发芯片UU2的引脚MOSI与从处理器单元引脚PPC3电线连接；无线收发芯片UU2的引脚MISO与从处理器单元引脚PPC4电线连接；无线收发芯片UU2的引脚IRQ和从处理器单元引脚PPC5与电阻RR3的一端电线连接；无线收发芯片UU2的电阻RR2的另一端与电阻RR3的另一端和供电电源转换二单元的VCC3端电线连接；无线收发芯片UU2的引脚GND接地。