CN106370441A - 一种轮胎转数计数装置及其计数方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轮胎转数计数装置及其计数方法，包括轮胎转数监测模块(1)和电源模块(2)；电源模块(2)对轮胎转数监测模块(1)提供电能；轮胎转数监测模块(1)包括陀螺仪、单片机和无线发射模块；其中陀螺仪用以记录轮胎运转的角速度，角速度对时间做积分，以获得角度的变化，除以360度获得轮胎转动圈数；然后通过单片机存储；无线发射模块连接单片机，且无线发射模块将圈数结果以无线传输方式发送。
Description
技术领域
本发明属于轮胎磨损监控领域，特别是涉及一种轮胎转数计数装置及其计数方法。
背景技术
轮胎磨损监控对于轮胎的经济使用以及驾驶安全性具有重要的意义。轮胎的磨损与轮胎转动的次数有直接关系，但是由于轮胎转动速度没有办法直接测量，所以当前轮胎的翻新、报废都是依据使用时间、公里数、花纹深度来间接判断的。轮胎的使用时间基本只能精确到年为单位。公里数只能精确到几千公里为单位。花纹深度以毫米为单位。这三种方式都无法做到精确管理，特别是对于物流、公交等单位，对于轮胎的使用精细管理，将提高其对于轮胎的品质控制，甚至用于对驾驶员的行为分析。
对轮胎的转数计数装置及其计数方法可以分为机械和电子两大类型，机械的技术记录转动类似于跳绳器，通过转动机械的记录转动的次数，比如一万圈记录为一个单位，将其绑定在轮胎中轴上，每次检查可以查看，但是机械的方式比较复杂，而且容易损坏。电子类型的，比如说米其林研究和技术股份有限公司的申请CN200510083813就采用了一种自供电轮胎旋转计数器，包括发电装置、功率调节器、脉冲探测器及微控制器。发电装置对运动做出响应并能提供工作电能和指示轮胎旋转的脉冲信号；功率调节器接收来自发电装置的信号并产生能为包括微控制器在内的相关电子器件供电的调节输出电压；脉冲探测器接收发电装置的信号并且产生探测信号，探测信号对任一从发电装置接收到的符合第一预定标准的脉冲具有各自的脉冲指示；微控制器用来从功率调节器接收工作电能并从脉冲探测器接收探测信号，进一步编程微控制器以确定在符合第二预定标准的探测信号中的脉冲指示积累值。但是这种电子类型转数计数装置仍十分复杂，并且功耗大。
陀螺仪依赖于相互正交的振动和转动引起的交变科氏力。振动物体被柔软的弹性结构悬挂在基底之上。整体动力学系统是二维弹性阻尼系统，在这个系统中振动和转动诱导的科氏力把正比于角速度的能量转移到传感模式，检测出物体转动所产 生的角速度，计算出物体移动的角度。加速度传感器只能检测物体的移动行为，并不具备精确检测物体角度改变的能力，陀螺仪记录的是角速度，角速度对时间做积分，就可以获得角度的变化。因此，本发明以陀螺仪为基础，通过其直接记录轮胎转动的圈数。
发明内容
针对以上问题，本发明基于现有的轮胎磨损监控，首次提供了一种基于陀螺仪的轮胎转数计数装置及其计数方法，其结构简单，计数准确，功耗低。
为了实现上述目的，本发明提供了一种轮胎转数计数装置，包括轮胎转数监测模块1和电源模块2；电源模块2对轮胎转数监测模块1提供电能；轮胎转数监测模块1包括陀螺仪、单片机和无线发射模块；其中陀螺仪用以记录轮胎运转的角速度，角速度对时间做积分，以获得角度的变化，除以360度获得轮胎转动圈数；然后通过单片机存储；无线发射模块连接单片机，且无线发射模块将圈数结果以无线传输方式发送。
进一步的，不设置无线发射模块，只在检查的时候通过手持终端读取圈数。
进一步的，轮胎转数计数装置绑定在轮胎中轴心上，这样可以减少角速度的误差。
进一步的，电源模块2上包括压电能量收集模块，其压电能量收集模块包括一安装框架3，一支撑杆4，一偏心转动质量块5，一固定轴6，和多个压电弯曲元件7；支撑杆4的一端部固定安装在安装框架3的底面上，另一端部上设置有固定轴6；偏心转动质量块5通过固定轴6安装到支撑杆4上，并基于车轮的转动可以围绕固定轴6转动；在安装框架3的顶面和侧面的中部分别设有一压电弯曲元件7，压电弯曲元件7结构为三层结构，中间层为柔性支撑基片，上下压电层形成在柔性支撑基片两侧；偏心转动质量块5的端部在转动时拨动压电弯曲元件7的端部，从而使得压电弯曲元件7发生弯曲形变，来诱发材料内部电荷位移产生电场/电压。
本发明还提供了一种轮胎转数计数方法，包括轮胎转数监测模块1和电源模块2；电源模块2对轮胎转数监测模块1提供电能；轮胎转数监测模块1包括陀螺仪、单片机和无线发射模块；其中陀螺仪用以记录轮胎运转的角速度，角速度对时间做积分，以获得角度的变化，除以360度获得轮胎转动圈数；然后通过单片机存储； 无线发射模块连接单片机，且无线发射模块将圈数结果以无线传输方式发送。
进一步的，不设置无线发射模块，只在检查的时候通过手持终端读取圈数。
进一步的，轮胎转数计数装置绑定在轮胎中轴心上，这样可以减少角速度的误差。
附图说明
图1：为本发明的轮胎转数计数装置的构架示意图；
图2：为本发明的压电能量收集器的示意图。
具体实施方式
如图1所示：本发明的轮胎转数计数装置包括轮胎转数监测模块1和电源模块2，电源模块2对轮胎转数监测模块1提供电能，轮胎转数监测模块1包括陀螺仪、单片机和无线发射模块，其中陀螺仪用以记录轮胎运转的角速度，角速度对时间做积分，就可以获得角度的变化，除以360度即可获得圈数，然后通过单片机存储，无线发射模块连接单片机，且无线发射模块将圈数结果以无线传输方式发送，当然也可以不设置无线发射模块，只在检查的时候通过手持终端读取圈数。轮胎转数计数装置绑定在轮胎中轴心上，这样可以减少角速度的误差。
优选的，可以在轮胎中轴心上设置多个轮胎转数监测模块1，在单位时间内取所有轮胎转数监测模块1记录的圈数的平均值来作为圈数结果，以减少误差。
电源模块2上一般需要安装电池，但化学电池存在体积大，使用寿命短的不足，且废旧电池处理不当还会造成严重的环境污染，因此近年来能量采集成为众多学者研究热门领域。能量采集系统研究的是如何为更换电池不方便的设备利用周围环境中的能量实现能量自给的。
所以，进一步的，在电源模块2上还可以安装压电能量收集器来提供电能。采用压电能量收集器收集轮胎转动时产生的能量；并利用电能存储模块将压电能量收集器收集的能量转换成电能并存储以及对轮胎转数监测模块1进行供电；
图2所示为本发明的压电能量收集器的剖面图，其包括一安装框架3，一支撑杆4，一偏心转动质量块5，一固定轴6，和多个压电弯曲元件7，图2实施例仅仅示出3个压电弯曲元件7，当然本发明还可以采用其他的数量，支撑杆4，一端部 固定安装在安装框架3的底面上，另一端部上设置有固定轴6，偏心转动质量块5通过固定轴6安装到支撑杆4上，并基于车轮的转动可以围绕固定轴6转动，在安装框架3的顶面和侧面的中部分别设有一压电弯曲元件7，压电弯曲元件7结构为三层结构，中间层为柔性支撑基片，上下压电层形成在柔性支撑基片两侧，柔性支撑基片可以是塑料，金属或者其他的柔性材料，以允许上下压电层粘合于其上，偏心转动质量块5的端部在转动时拨动压电弯曲元件7的端部，从而使得压电弯曲元件7发生弯曲形变，来诱发材料内部电荷位移产生电场/电压。本压电能量收集器可以通过偏心转动质量块5在汽车行使过程中由于轮胎转动而产生转动来引发压电弯曲元件7发生弯曲形变，达到了较好的能量收集效果，并容易实现小型化。
偏心转动质量块5形状可以采用椭圆形状，固定轴6位于其一个焦点上。
本发明还提供了一种轮胎转数计数方法，包括轮胎转数监测模块1和电源模块2，电源模块2对轮胎转数监测模块1提供电能，轮胎转数监测模块1包括陀螺仪、单片机和无线发射模块，其中陀螺仪用以记录轮胎运转的角速度，角速度对时间做积分，就可以获得角度的变化，除以360度即可获得圈数，然后通过单片机存储，无线发射模块连接单片机，且无线发射模块将圈数结果以无线传输方式发送，当然也可以不设置无线发射模块，只在检查的时候通过手持终端读取圈数。轮胎转数计数装置绑定在轮胎中轴心上，这样可以减少角速度的误差。
进一步的，在电源模块2上还可以安装压电能量收集器来提供电能。采用压电能量收集器收集轮胎转动时产生的能量；并利用电能存储模块将压电能量收集器收集的能量转换成电能并存储以及对轮胎转数监测模块1进行供电。
Claims (7)
1.一种轮胎转数计数装置，包括轮胎转数监测模块(1)和电源模块(2)；电源模块(2)对轮胎转数监测模块(1)提供电能；轮胎转数监测模块(1)包括陀螺仪、单片机和无线发射模块；其中陀螺仪用以记录轮胎运转的角速度，角速度对时间做积分，以获得角度的变化，除以360度获得轮胎转动圈数；然后通过单片机存储；无线发射模块连接单片机，且无线发射模块将圈数结果以无线传输方式发送。
2.如权利要求1所述的轮胎转数计数装置，其特征在于，不设置无线发射模块，只在检查的时候通过手持终端读取圈数。
3.如权利要求1所述的轮胎转数计数装置，其特征在于，轮胎转数计数装置绑定在轮胎中轴心上，这样可以减少角速度的误差。
4.如权利要求1所述的轮胎转数计数装置，其特征在于，电源模块(2)上包括压电能量收集模块，其压电能量收集模块包括一安装框架(3)，一支撑杆(4)，一偏心转动质量块(5)，一固定轴(6)，和多个压电弯曲元件(7)；支撑杆(4)的一端部固定安装在安装框架(3)的底面上，另一端部上设置有固定轴(6)；偏心转动质量块(5)通过固定轴(6)安装到支撑杆(4)上，并基于车轮的转动可以围绕固定轴(6)转动；在安装框架(3)的顶面和侧面的中部分别设有一压电弯曲元件(7)，压电弯曲元件(7)结构为三层结构，中间层为柔性支撑基片，上下压电层形成在柔性支撑基片两侧；偏心转动质量块(5)的端部在转动时拨动压电弯曲元件(7)的端部，从而使得压电弯曲元件(7)发生弯曲形变，来诱发材料内部电荷位移产生电场/电压。
5.一种轮胎转数计数方法，包括轮胎转数监测模块(1)和电源模块(2)；电源模块(2)对轮胎转数监测模块(1)提供电能；轮胎转数监测模块(1)包括陀螺仪、单片机和无线发射模块；其中陀螺仪用以记录轮胎运转的角速度，角速度对时间做积分，以获得角度的变化，除以360度获得轮胎转动圈数；然后通过单片机存储；无线发射模块连接单片机，且无线发射模块将圈数结果以无线传输方式发送。
6.如权利要求5所述的轮胎转数计数方法，其特征在于，不设置无线发射模块，只在检查的时候通过手持终端读取圈数。
7.如权利要求5所述的轮胎转数计数方法，其特征在于，轮胎转数计数装置绑定在轮胎中轴心上，这样可以减少角速度的误差。
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2016
- 2016-08-17 CN CN201610674644.8A patent/CN106370441A/zh active Pending
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Application publication date: 20170201 |
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