CN108469328B - 电子压力表及其计算充气剩余时间的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电子压力表，包括压力传感器、MCU、存储器、显示器、继电器和数据输入按键；所述压力传感器用于实时采集被充气物体内的原始压力信号；所述数据输入按键用于供用户输入压力设定值；所述MCU根据所述原始压力信号计算出被充气物体内的实时压力值，然后根据该实时压力值和所述压力设定值，计算出充气剩余时间，并将该剩余时间传输到所述显示器中进行显示，当所述实时压力值到达所述压力设定值后，所述MCU再控制所述继电器断开充气马达的供电，使其停止充气操作。本发明还提出一种计算充气剩余时间的方法。本发明的电子压力表及其计算充气剩余时间的方法，能够准确地计算出被充气物体的充气剩余时间。

Description

电子压力表及其计算充气剩余时间的方法
技术领域
本发明涉及压力表设备领域，特别涉及一种电子压力表及其计算充气剩余时间的方法。
背景技术
现有的轮胎充气装置上，通常安装有压力表，例如常见的指针式压力表或者更先进的电子式压力表，技术人员根据压力表上显示的压力(即胎压)来给轮胎充气。但是现有的这些轮胎充气电力表，只能显示轮胎的压力，不能显示给轮胎充气的剩余时间，即不能很直观的告诉使用者打完这颗轮胎大约需要多少时间，尤其是当对大型轮胎进行充气时，使用者由于不知道给轮胎充满气的剩余时间，经常会长时间等待，导致产生焦急烦躁的情绪，影响用户的使用满意度。
另外，现有的轮胎充气压力表不能设定充气气压，如果所采用充气泵的气压较大，充气时很有可能使轮胎充气过饱和，处在过压的情况，或者当使用者在充气过程中走开，很有可能会对轮胎进行过多的充气或者使轮胎破裂。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的充气压力表不能显示充气剩余时间及不能设定充气压力的问题，提出一种电子压力表及其计算充气剩余时间的方法。
本发明的电子压力表，包括压力传感器、MCU、存储器、显示器、继电器和数据输入按键；其中，所述压力传感器用于实时采集被充气物体内的原始压力信号；所述数据输入按键用于供用户输入压力设定值；所述MCU根据所述原始压力信号计算出被充气物体内的实时压力值，然后根据该实时压力值和所述压力设定值，计算出充气完成的剩余时间，并将该剩余时间传输到所述显示器中进行显示，当到达所述压力设定值后，所述MCU再控制所述继电器断开充气马达的供电，使其停止充气操作。
在优选的实施方式中，所述压力传感器和数据输入按键分别与所述MCU相连，并向所述MCU输入数据信号；所述显示器和继电器分别与MCU相连，并接收所述MCU输出的数据信号；所述存储器与MCU相连，并能够与所述MCU进行数据交互。
在优选的实施方式中，所述存储器中预存有的数据信息，所述数据信息包括所述压力传感器的“零点”输出值和“全量程”输出值，所述MCU根据所述原始压力信号以及所述压力传感器的“零点”输出值和“全量程”输出值，计算出所述被充气物体内的实时压力值。
在优选的实施方式中，所述显示器还用于显示所述被充气物体内的实时压力值。
在优选的实施方式中，本发明的电子压力表还包括开关按键，用于供用户选择是否开启所述电子压力表的倒计时功能。
在优选的实施方式中，所述数据输入按键还用于供用户切换压力单位，所述压力单位包括PSI、BAR和KPA，所述压力设定值的范围为3-150PSI。
在优选的实施方式中，所述数据输入按键包括“+”键和“-”键，压力步进值为1PSI、0.1BAR或者10KPA，长按所述“+”键或者“-”键，能够快速调整所述压力设定值。
在优选的实施方式中，所述存储器集成在所述MCU中，以缩小体积。
本发明还提出一种上面任一所述电子压力表计算充气完成的剩余时间的方法，包括以下步骤：步骤S1：所述MCU分别获取打气机开启t1时间后压力值P1、t2时间后压力值P2、t3时间后压力值P3，其中，t3-t2＝n(t2-t1)，n为大于或等于2的整数；步骤S2：计算第一充气速率k1，k1＝(P3-P1)/(t3-t1)；步骤S3：通过所述压力值P2对所述第一充气速率k1进行修正，得到第二充气速率k2，k2＝k1*(P3-P2)/[n(P2-P1)]；步骤S4：计算剩余时间t，t＝(Pset-P3+P0)/k2；其中Pset为用户输入的压力设定值，P0为用于补偿气嘴阻力的固定值。
在优选的实施方式中，在所述步骤S4后还包括：步骤S5：所述MCU继续获取充气一定压力值P10时所用的时间T10，计算出实时充气速率k3，k3＝P10/T10，此时被充气物体内的压力为P4，P4＝P10+P3；步骤S6：通过所述实时充气速率k3计算剩余时间Ts，Ts＝(Pset-P4+P0)/k3，如果剩余时间Ts大于目前所述显示器中显示的剩余时间，则调慢秒时间，否则调快秒时间，以使目前显示的剩余时间与最新计算的所述剩余时间Ts保持一致；步骤S7：重复步骤S5和步骤S6，直到被充气物体内的压力达到所述压力设定值。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
本发明的电子压力表及其计算充气剩余时间的方法，通过在打气初始阶段根据打气机的打气速率，计算出所需的打气时间，从而能达到对不同大小体积的轮胎等被充气物体充气时都能准确的计算出充气剩余时间，并在其显示器上进行显示(即倒计时)，能够很直观的告知使用者充气完成大约需要多少时间，避免消费者焦急的等待，提高用户的使用满意度。
附图说明
图1是本发明一个实施例中电子压力表的硬件结构示意图。
图2是本发明一个实施例中电子压力表计算充气剩余时间的方法流程图。
图3是本发明另一个实施例中电子压力表计算充气剩余时间的方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
在一个实施例中，本发明的电子压力表内部的硬件结构及其连接关系如图1所示，包括压力传感器1、MCU2、存储器3、显示器4、继电器5和数据输入按键6，其中，压力传感器1和数据输入按键6分别与MCU2相连，并向MCU2输入数据信号；显示器4、继电器5分别与MCU2相连，并接收MCU2输出的数据信号；存储器3与MCU2相连，并能够与其进行数据交互。
在图1所示的电子压力表中，压力传感器1用于实时采集被充气轮胎内的原始压力信号，并将该原始压力信号传输到MCU2；数据输入按键6用于供用户输入压力设定值及压力单位，并将该压力设定值及压力单位传输到MCU2；存储器3用于存储电子压力表的重要数据信息，该重要数据信息例如可以包括压力传感器1的“零点”输出值和“全量程”输出值、用户输入的压力设定值及压力单位等；MCU2，根据被充气轮胎内的原始压力信号以及存储器3中预存的压力传感器1的“零点”输出值和“全量程”输出值，计算出被充气轮胎内的实时压力值，并根据该实时压力值和用户输入的压力设定值，计算出充气完成的剩余时间，并将该剩余时间传输到显示器4中进行显示，当到达压力设定值后，MCU2再控制继电器5断开充气马达的供电，使其停止充气操作；显示器4用于实时显示充气完成的剩余时间，或者还用于实时显示被充气轮胎内的实时压力值。
在其他优选的实施例中，本发明的电子压力表还包括开关按键，可供用户选择是否开启电子压力表的倒计时功能，当使用者不想进行充气倒计时时，可关闭该开关按键，需要时再次按下打开即可，提高了使用的灵活性。
另外，本发明的电子压力表，其显示器显示剩余时间的方式不进行限制。在一些优选的实施例中，显示器4在显示充气剩余时间时，显示方式可以根据用户的需要进行设置，例如，在显示前面的剩余时间时，可以10秒钟或者5秒钟显示一次，在还剩余最后10秒钟时，可以1秒钟显示一次。
在另一些优选的实施例中，显示器能够同时显示剩余时间和被充气轮胎内的实时压力，其显示器显示实时压力的方式也不进行限制。例如在一个实施例中，随着充气的进行，轮胎内的实时压力不断升高，当达到用户输入的压力设定值后，显示器显示的压力值为用户输入的压力设定值，该压力值不会再继续升高，而剩余时间的显示则一直在进行倒计时，当剩余时间显示为“0”时，电子压力表上的显示器显示的压力值恢复为轮胎的实时压力值，此时轮胎的实时压力值与用户输入的压力设定值略高。进行如此设计的目的是为了补偿气嘴的阻力。
MCU2计算充气完成的剩余时间的过程如图2所示，包括以下步骤：
步骤S1：MCU2分别获取打气机开启t1时间后压力值P1、t2时间后压力值P2、t3时间后压力值P3，其中，t3-t2＝n(t2-t1)，n为大于或等于2的整数；
步骤S2：计算第一充气速率k1，k1＝(P3-P1)/(t3-t1)；
步骤S3：通过压力值P2对第一充气速率k1进行修正，得到第二充气速率k2，k2＝k1*(P3-P2)/[n(P2-P1)]；
步骤S4：计算剩余时间t，t＝(Pset-P3+P0)/k2；其中Pset为用户输入的压力设定值，P0为用于补偿气嘴阻力的固定值。
在上述步骤S1中，t1时间是用于消除气嘴阻力的影响，即由于气嘴阻力的影响，t1时间之前的压力变化不能用于评估充气完成的剩余时间，以提高剩余时间计算的准确性。在优选的实施例中，为了更精准地计算被充气物体充气完成的剩余时间，MCU2计算充气完成的剩余时间的过程如图3所示，在上述步骤S4后还包括以下步骤：
步骤S5：MCU2继续获取充气一定压力值P10时所用的时间T10，计算出实时充气速率k3，k3＝P10/T10，此时轮胎内的压力为P4，P4＝P10+P3；
步骤S6：通过实时充气速率k3计算剩余时间Ts，Ts＝(Pset-P4+P0)/k3，如果剩余时间Ts大于目前显示器4中显示的剩余时间，则调慢秒时间，否则调快秒时间，以使目前显示的剩余时间与最新计算的剩余时间Ts保持一致；
步骤S7：重复步骤S5和步骤S6，直到轮胎内的压力达到用户输入的压力设定值。
在通过步骤S4计算出剩余时间t后，显示器4开始显示剩余时间并进行倒计时，此时倒计时按照正常的时间走时进行倒计时；当通过步骤S6再次计算出剩余时间后，就需要对这两个剩余时间进行比较，进而进行相应的调快和调慢操作，进行调快和调慢操作后，显示器显示的倒计时时间则有可能偏离正常的时间走时，例如，如果通过步骤S6再次计算出的剩余时间为4min，而此时显示器4显示的剩余时间为5min，则需要调快秒时间，使其显示的5min倒计时实际上为正常的4min倒计时，此时调快秒时间可以将相差的1min平均在整个5min内，将相差的时间慢慢调整过来，而不是在某一个瞬间将显示器4显示的剩余时间为5min更改为4min，如此显示设置，使得剩余时间的倒计时显示平稳过渡，不至于出现跳跃。
在一个具体的实施方式中，MCU2计算充气完成的剩余时间的过程包括以下步骤：步骤S1：MCU2分别获取打气机开启1s后压力值P1、6s后压力值P2、16s后压力值P3，其中，压力值P1、P2、P3的单位均为PSI；步骤S2：计算第一充气速率k1，k1＝(P3-P1)/(t3-t1)；步骤S3：通过压力值P2对第一充气速率k1进行修正，得到第二充气速率k2，k2＝k1*(P3-P2)/[2(P2-P1)]；步骤S4：计算剩余时间t，t＝(Pset-P3+1.8)/k2；其中Pset为用户输入的压力设定值，1.8PSI为用于补偿气嘴阻力的固定值；步骤S5：MCU2继续获取充气10PSI时所用的时间T10，计算出实时充气速率k3，k3＝10/T10，此时轮胎内的压力为P4，P4＝10+P3；步骤S6：通过实时充气速率k3计算剩余时间Ts，Ts＝(Pset-P4+1.8)/k3，如果Ts大于目前显示器4中显示的剩余时间，则调慢秒时间，否则调快秒时间，以使通过步骤S4计算的剩余时间与最新计算的剩余时间保持一致；步骤S7：重复步骤S5和步骤S6，直到轮胎内的压力达到用户输入的压力设定值Pset。
在其他实施例中，用户可以通过数据输入按键6输入压力设定值，并切换压力单位，压力单位可以为PSI、BAR或者KPA，最小设定压力为3PSI，最大设定压力为150PSI。在一个具体的实施例中，数据输入按键6包括“+”键和“-”键，压力步进值为1PSI、0.1BAR或者10KPA，长按“+”键或者“-”键，可快速调整压力值。
在一个优选的实施例中，显示器为LCD液晶显示器。在另一个优选的实施例中，存储器3可以集成在MCU2中，以缩小体积。另外，在上述实施例中，均是对轮胎进行充气为例来进行说明，在其他实施例中，本发明的电子压力表不仅可以显示对轮胎充气的剩余时间，还可以显示对其他被充气物体(例如大型气囊、大型充气橡皮阀等)的充气剩余时间。
本发明的电子压力表，通过在打气初始阶段根据打气机的打气速率，计算出所需的打气时间，从而能达到对不同大小体积的轮胎等被充气物体充气时都能准确的计算出打气时间，其显示器上可以显示给被充气物体充气的剩余时间(即倒计时)，能够很直观的告知使用者充气完成大约需要多少时间，避免消费者焦急的等待。另外，本发明的电子压力表，通过设置数据输入按键和继电器，使得用户能够对充气压力进行设定，当充气压力到达使用者设定的压力时，压力表就会通过继电器将充气马达停止，避免使用者在充气的过程中走开，造成过多的充气而使被充气物破裂。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的，均属于对本案的简单变形或变换，落入本案的保护范围。
上述本发明电子压力表计算充气完成的剩余时间的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的处理的专用计算机。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电子压力表计算充气完成的剩余时间的方法，其特征在于，所述电子压力表包括：压力传感器、MCU、存储器、显示器、继电器和数据输入按键；其中，所述压力传感器用于实时采集被充气物体内的原始压力信号；所述数据输入按键用于供用户输入压力设定值；所述MCU根据所述原始压力信号计算出被充气物体内的实时压力值，然后根据该实时压力值和所述压力设定值，计算出充气完成的剩余时间，并将该剩余时间传输到所述显示器中进行显示，当所述实时压力值到达所述压力设定值后，所述MCU再控制所述继电器断开打气机的供电，使其停止充气操作；
所述方法包括以下步骤：
步骤S1：所述MCU分别获取打气机开启t1时间后压力值P1、t2时间后压力值P2、t3时间后压力值P3，其中，t3-t2＝n(t2-t1)，n为大于或等于2的整数；
步骤S2：计算第一充气速率k1，k1＝(P3-P1)/(t3-t1)；
步骤S3：通过所述压力值P2对所述第一充气速率k1进行修正，得到第二充气速率k2，k2＝k1*(P3-P2)/[n(P2-P1)]；
步骤S4：计算剩余时间t，t＝(Pset-P3+P0)/k2；其中Pset为用户输入的压力设定值，P0为用于补偿气嘴阻力的固定值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力传感器和数据输入按键分别与所述MCU相连，并向所述MCU输入数据信号；所述显示器和继电器分别与MCU相连，并接收所述MCU输出的数据信号；所述存储器与MCU相连，并能够与所述MCU进行数据交互。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储器中预存有数据信息，所述数据信息包括所述压力传感器的“零点”输出值和“全量程”输出值，所述MCU根据所述原始压力信号以及所述压力传感器的“零点”输出值和“全量程”输出值，计算出所述被充气物体内的实时压力值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显示器还用于显示所述被充气物体内的实时压力值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子压力表还包括开关按键，用于供用户选择是否开启所述电子压力表的倒计时功能。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据输入按键还用于供用户切换压力单位，所述压力单位包括PSI、BAR和KPA，所述压力设定值的范围为3-150PSI。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据输入按键包括“+”键和“-”键，压力步进值为1PSI、0.1BAR或者10KPA，长按所述“+”键或者“-”键，能够快速调整所述压力设定值。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储器集成在所述MCU中，以缩小体积。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S4后还包括：
步骤S5：所述MCU继续获取充气一定压力值P10时所用的时间T10，计算出实时充气速率k3，k3＝P10/T10，此时被充气物体内的压力为P4，P4＝P10+P3；
步骤S6：通过所述实时充气速率k3计算剩余时间Ts，Ts＝(Pset-P4+P0)/k3，如果剩余时间Ts大于目前所述显示器中显示的剩余时间，则调慢秒时间，否则调快秒时间，以使目前显示的剩余时间与最新计算的所述剩余时间Ts保持一致；
步骤S7：重复步骤S5和步骤S6，直到被充气物体内的压力达到所述压力设定值。
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