CN106123914B - 一种自供电车载定位跟踪与报警装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自供电车载定位跟踪与报警装置，属汽车电子技术领域。上下壳左右侧壁都设有耳板、前后侧壁端部都设有限位面、前后侧壁中部都设有导槽；下壳上装有加速度传感器和带发射单元的电路板；左右两侧上下耳板之间都压接有金属基板，金属基板中部和端部分别安装有电磁单元一和二，金属基板两侧粘有压电晶片；上壳中电磁单元一和二上方、下壳中电磁单元一和二下方都装有电磁单元三；电磁单元都由磁铁和线圈构成；镶嵌有线圈四的浮板上下两端分别置于上下导槽中，浮板与上下壳间都压接有弹簧。优势特色：能量自给、可作为独立部件埋置于车身隐秘处、安全可靠；发电部件环境适应及发电能力强、有效频带宽、可靠性高。

Description

一种自供电车载定位跟踪与报警装置
技术领域
本发明属于汽车电子技术领域，具体涉及一种自供电车载定位跟踪与报警装置。
背景技术
汽车定位导航系统在现实生活中已有广泛应用。但现有定位装置功能单一，主要是以引导驾驶员前往目的地为目标的。从实用的角度，车载定位跟踪系统还可实现车速实时监测上报、重大交通事故自动报警、或车辆被盗追踪等功能，但由于现有定位系统是利用发动机供电的，发动机断电或出现故障时定位系统将无法继续工作；此外，现有定位系统都是外置的，可人为地关闭或被破坏掉，也无法用于速度监测和失窃追踪等方面。因此，为拓展定位系统的功能和实用性，首先需解决定位系统的能量供应问题，并需将电源及定位系统隐秘、密闭地安装，以提高可靠性和安全性。
发明内容
为拓展车载定位系统的功能、提高其实用性，本发明提出一种自供电车载定位跟踪与报警装置。本发明采用的实施方案是：上壳左右侧壁都设有上耳板、前后侧壁端部都设有两个上限位面、前后侧壁中部都设有上导槽，下壳左右侧壁都设有下耳板、前后侧壁端部都设有两个下限位面、前后侧壁中部都设有下导槽；上下壳内腔左右方向的长度和前后方向的宽度分别相等，下壳左侧壁或右侧壁上安装有加速度传感器、底壁上经螺钉安装有带发射单元的电路板；左右两侧的上下耳板分别经螺钉连接，左侧上下耳板之间、及右侧上下耳板之间都压接有悬臂梁型金属基板，金属基板的中部和端部分别经螺钉安装有电磁单元一和二，金属基板两侧粘接有压电晶片；电磁单元一由磁铁一和线圈一构成、电磁单元二由磁铁二和线圈二构成；金属基板与所粘接的压电晶片、所安装的电磁单元一和二共同构成换能器；上下壳内腔宽度小于金属基板宽度、大于压电晶片宽度；上壳中位于电磁单元一和二的上方、下壳中位于电磁单元一和二的下方都经螺钉安装有电磁单元三，电磁单元三由磁铁三和线圈三构成；上壳中电磁单元三与其相邻的电磁单元一或二的异性磁极相对安装，下壳中电磁单元三与其相邻的电磁单元一或二的同性磁极相对安装；镶嵌有线圈四的浮板上下两端分别置于上下导槽中，浮板与上壳顶壁和下壳底壁间分别压接有弹簧一和二。
非工作时，换能器不发生弯曲变形，浮板上下两端相对金属基板对称；车辆行驶过程中有纵向振动时，由于电磁单元一和二、及浮板和线圈四惯性力作用，换能器及浮板将产生上下振动，从而使压电晶片弯曲变形、各线圈切割磁力线，将振动能转换成电能；所生成的电能经导线传输给电路板，经转换处理后为信号发射单元供电，信号发射单元按所设定的时间间隔将车辆的位置及速度等信息发射出去；当车辆受到强烈撞击时，加速度传感器的测量值超过所设定阈值，报警系统被唤醒，发射单元发出求救信号。
在高速公路等路况较好的行驶环境下，车辆自身的颠簸振动幅值较小，换能器的振幅通过磁铁一和二与磁铁三间的耦合作用放大，即当环境振动使换能器离开平衡位置且向上振动时，磁铁一和二与置于上壳上的磁铁三间的距离逐渐减小、吸引力逐渐增加，从而使换能器变形量和发电能力增加；磁铁一和二与磁铁三间的非线性耦合作用不仅增加了换能器变形量和发电能力，同时也拓宽了振动响应的有效频带宽度。
车辆经过减速带或行驶路面凸凹不平时，过大的振幅将使金属基板贴靠在上限位面或下限位面上，从而确保压电晶片不至因所受应力过大而损毁。本发明中，为提高压电晶片发电能力和可靠性，压电晶片为0.2mm的PZT4、金属基板为铍青铜，金属基板与压电晶片的厚度比为1～2.5，上下限位面的合理曲率半径均为其中α＝hm/hp为厚度比，hm和hp分别为金属基板和压电晶片厚度。
优势与特色：定位跟踪与报警装置所需的能量自给，可作为独立部件埋置于车身隐秘处，安全可靠；换能器为两自由度振动系统，浮板与弹簧一和二构成单自由度振动系统，总体上是三自由度振动系统，故有效频带宽度大幅度增加、环境适应能力强；此外，压电晶片变形量可控且应力分布均匀，故发电能力强、可靠性高。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施例中定位跟踪与报警装置的结构示意图；
图2图1的A-A剖视图；
图3是本发明一个较佳实施例中换能器的结构示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是本发明一个较佳实施例中上壳的结构示意图；
图6是本发明一个较佳实施例中下壳的结构示意图。
具体实施方式
上壳a的左右侧壁上都设有上耳板a1、前后侧壁的端部都设有两个上限位面a2、前后侧壁中部都设有上导槽a3，下壳x的左右侧壁上都设有下耳板x1、前后侧壁的端部都设有两个下限位面x2、前后侧壁中部都设有下导槽x3，上壳a的内腔和下壳x的内腔左右方向的长度和前后方向的宽度分别相等，下壳x的左侧壁或右侧壁上安装有加速度传感器S、底壁上经螺钉安装有带发射单元g的电路板e；左右两侧的上耳板a1和下耳板x1分别经螺钉连接，左侧上耳板a1和下耳板x1之间、及右侧的上耳板a1和下耳板x1之间都压接有悬臂梁型金属基板h1，金属基板h1的中部和端部分别经螺钉安装有电磁单元一D1和电磁单元二D2，金属基板h1两侧粘接有压电晶片h2；电磁单元一D1由磁铁一b1和线圈一c1构成、电磁单元二D2由磁铁二b2和线圈二c2构成；金属基板h1与所粘接的压电晶片h2、所安装的电磁单元一D1和电磁单元二D2共同构成换能器H；上壳a和下壳x的内腔宽度小于金属基板h1的宽度、大于压电晶片h2的宽度；上壳a中位于电磁单元一D1和电磁单元二D2的上方、下壳x中位于电磁单元一D1和电磁单元二D2的下方都经螺钉安装有电磁单元三D3，电磁单元三D3由磁铁三b3和线圈三c3构成；上壳a中的电磁单元三D3相邻的电磁单元一D1或电磁单元二D2的异性磁极相对安装，下壳x中的电磁单元三D3与其相邻的电磁单元一D1或电磁单元二D2的同性磁极相对安装；镶嵌有线圈四c4的浮板d的上下两端分别置于上导槽a3和下导槽x3中，浮板d与上壳a的顶壁之间压接有弹簧一J1、与下壳x的底壁之间压接有弹簧二J2。
非工作时，换能器H不发生弯曲变形，浮板d上下两端相对金属基板h1对称；车辆行驶过程中有纵向振动时，由于电磁单元一D1、电磁单元二D2、及浮板d和线圈四c4惯性力作用，换能器H及浮板d将产生上下振动，从而使压电晶片h2弯曲变形、各线圈切割磁力线，将振动能转换成电能；所生成的电能经导线传输给电路板e，经转换处理后为信号发射单元g供电，信号发射单元g按所设定的时间间隔将车辆的位置及速度等信息发射出去；当车辆受到强烈撞击时，加速度传感器的测量值超过所设定阈值，报警系统被唤醒，发射单元g发出求救信号。
在高速公路等路况较好的行驶环境下，车辆自身的颠簸振动幅值较小，换能器H的振动幅值通过磁铁一b1和磁铁二b2与磁铁三b3间的耦合作用放大，即当环境振动使换能器离开平衡位置且向上振动时，磁铁一b1和磁铁二b2与置于上壳a上的磁铁三b3间的距离逐渐减小、吸引力逐渐增加，从而使换能器H的变形量和发电能力增加；磁铁一b1和磁铁二b2与磁铁三b3之间的非线性耦合作用不仅增加了换能器H的变形量和发电能力，同时也拓宽了振动响应的有效频带宽度。
车辆经过减速带或行驶路面凸凹不平时，过大的振动幅值将使金属基板h1贴靠在上限位面a2或下限位面x2上，从而确保压电晶片h2不至因所受应力过大而损毁。本发明中，为提高压电晶片h2的发电能力和可靠性，压电晶片为0.2mm的PZT4、金属基板为铍青铜，金属基板h1与压电晶片h2的厚度之比为1～2.5；上限位面a2和下限位面x2的合理曲率半径均为其中α＝hm/hp为厚度比，hm和hp分别为金属基板h1和压电晶片h2的厚度。
本发明中，定位跟踪与报警装置可作为独立部件埋置于车身隐秘处，安全可靠；换能器H为两自由度振动系统，浮板d与弹簧一J1和弹簧二J2构成单自由度振动系统，故总体上是三自由度振动系统，有效频带宽度大幅度增加、环境适应能力强；此外，压电晶片h2变形量可控且应力分布均匀，故发电能力强、可靠性高。

Claims (1)

1.一种自供电车载定位跟踪与报警装置，其特征在于：上壳左右侧壁都设有上耳板、前后侧壁端部都设有两个上限位面、前后侧壁中部都设有上导槽，下壳左右侧壁都设有下耳板、前后侧壁端部都设有两个下限位面、前后侧壁中部都设有下导槽；上下壳内腔长度和宽度分别相等，下壳左侧壁或右侧壁上安装有加速度传感器、底壁上安装有带发射单元的电路板；左右两侧的上下耳板分别经螺钉连接，左右两侧的上下耳板间都压接有悬臂梁型金属基板，金属基板的中部和端部分别安装有电磁单元一和二，金属基板两侧粘接有压电晶片；电磁单元一由磁铁一和线圈一构成、电磁单元二由磁铁二和线圈二构成；金属基板与所粘接的压电晶片、及所安装的电磁单元一和二共同构成换能器；上下壳内腔宽度小于金属基板宽度、大于压电晶片宽度；上壳中位于电磁单元一和二的上方、下壳中位于电磁单元一和二的下方都安装有电磁单元三，电磁单元三由磁铁三和线圈三构成；上壳中电磁单元三与其相邻的电磁单元一或二的异性磁极相对安装，下壳中电磁单元三与其相邻的电磁单元一或二的同性磁极相对安装；镶嵌有线圈四的浮板上下两端分别置于上下导槽中，浮板与上壳顶壁和下壳底壁间分别压接有弹簧一和二；非工作时，换能器不发生弯曲变形，浮板上下两端相对金属基板对称；车辆自身的颠簸振动幅值较小时，换能器的振幅通过磁铁一和二与磁铁三间的耦合作用放大；振幅过大时，金属基板贴靠在上限位面或下限位面上，压电晶片为0.2mm的PZT4、金属基板为铍青铜，金属基板与压电晶片的厚度之比为1～2.5；限位面的合理曲率半径为其中α＝hm/hp为厚度比，hm和hp分别为金属基板和压电晶片的厚度。
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