CN1095993A

CN1095993A - 超薄型轮胎漏气报警装置

Info

Publication number: CN1095993A
Application number: CN 94104383
Authority: CN
Inventors: 朱慕松
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-04-26
Filing date: 1994-04-26
Publication date: 1994-12-07
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: CN1034919C

Abstract

一种轮胎漏气报警装置，由压力探测器和语言报警器构成。压力探测器利用内胎橡皮为媒介，将轮胎气压传递到探测器的按钮上；按钮开关串联在发射机电源回路中。使用时，探测器放置在轮胎内部的衬带和内胎之间，按钮紧贴内胎。报警时，探测器发出脉冲调制的高频无线电波。语言报警器通过天线，收到低气压射频报警信号后，经过放大和识别，触发声光报警电路。本发明具有探测器报警准确、可靠，体积薄小，成本低廉；语言报警器性能优良，功能齐全等优点。

Description

本发明是一种对汽车轮胎气压进行无线检测的装置。即在轮胎漏气，气压降低到额定值以下时，能及时报警。

本发明涉及轮胎漏气的检测方法，以及电子电路、机械结构等技术领域。

通过专利检索近年来关于“轮胎漏气报警”方面的约三十多种专利公报。发现普遍存在的技术问题是：探测器部分体积大，结构及电路复杂，成本高。比如：中国专利公报1993年2月10日，公开了申请号为92107287.2，公开号为CN1068782A，名称为“轮胎气压报警装置”的发明专利申请，属其中一例。

中国专利公报1993年4月28日，公开了申请号为92209885.9，公开号为CN2131151Y名称为“一种轮胎低气压报警装置”的实用新型专利申请，这是本人过去不成熟的专利申请。其主要缺点是：压力探测器发出的射频信号微弱而且简单，不易接收和区分。接收装置灵敏度低，而且没有信号鉴别能力。汽车在运行时，无线电干扰因素很多，杂波频谱很宽，强度很大。因此，原设计很容易受干扰，造成误报。

本发明的目的，是向公众提供一种体积薄小，性能优良且低成本的轮胎漏气报警装置。也是在自己原有技术的基础上，进一步改进的轮胎漏气报警装置。

本发明的目的通过如下方案实现

本发明由无线发射信号的压力探测器和无线接收信号的语言报警器构成。本发明的特征是：

A、所述压力探测器是以轮胎内胎空气压力为动力，以轮胎内胎橡皮为媒介，通过按钮T和弹簧触点A、B、C组成多功能开关SB₁为传感元件，来探测轮胎气压。再以无线电发射的方式，将探测出的低气压信号，传送到无线接收的语言报警器输入电路。经过信号放大和识别后，触发声光报警电路。

B、所述压力探测器的发射机电路，采用高稳定的石英晶体振荡电路，或者超高频LC振荡电路，并由超低频脉冲集成电路调制。报警时，通过天线W₁，发射脉冲调制的高频无线电波。

C、所述多功能开关SB₁，串接在发射机电源回路中，具有压力传感功能。即在正常高气压时，开关不通，在气压低于正常气压报警时开关导通，连续报警，气压接近零时，开关又不通。以达省电之目的。另外，还具有手动调整报警气压的功能。

D、在所述的语言报警器电路中。通过W₂或W₃，接收压力探测器在报警时发出的脉冲调制射频信号。经过超外差式接收电路，或者超再生式接收电路将信号放大，再经过解调、滤波以及脉宽鉴别，脉频鉴别和脉冲计数等信号识别电路。使接收到的信号，必须在射频频率、脉冲频率、脉冲宽度、脉冲数量等四个条件都一致时，才能触发语言电路，发出“请注意气压”的报警声。同时要经过一段时间的反复鉴别后，触发报警指示灯亮，并保持记忆状态。人工复位后，指示灯才灭。

本发明具有如下优点：

1、所述压力探测器的体积为：47mm×33mm×5mm。属于超薄型，最适合放置在轮胎内部。结构紧凑，坚固耐用，能在温度+70℃和-20℃的条件下稳定地工作。

2、压力探测器外面有薄橡胶履盖，并与带状天线连成整体。总体上看，是一个梯形薄橡胶带（参见图3）。因此对内胎无任何伤害。

3、探测器装在轮胎内部，不受泥水侵蚀。能长期、可靠、反复的使用。而且用电省，一节钮扣电池正常使用可用一年左右。电池卡为抽屉式，更换电池方便。

4、由于探测器结构简炼，电路简单，生产工艺简便，所用元器件少，材料省。因而成本低。这对于实际推广应用，意义重大。（由于用于汽车轮胎，探测器用量大，一部汽车最少四轮，多者要十个以上，探测器成本高了不利于推广）。

5、由于探测器发射效率高，传输距离适中，而且体积小，重量轻，报警气压又可手动调整。因此可以适用于各种车辆的轮胎。如高压轮胎、低压轮胎、小车轮胎，大车轮胎以及拖斗车轮胎等。应用范围很广。

6、所述的语言报警器，具有较高的灵敏度和较强的信号识别能力。并具有探测器电池欠压指示功能和报警记忆功能。

以下通过实施例，结合附图，对本发明作进一步描述：

图1、图8：为压力探测器电原理图

图2、图9：为语言报警器电原理图

图3：为带状压力探测器总成

图4：为压力探测器俯视图

图A-A剖视，是多功能开关SB₁的结构示意图

图5：为探测器背视图

图6：为轮胎截面安装示意图

图7：为探测器定位示意图

参见图A-A，图6和图7。在所述压力探测器按钮T紧贴外套橡皮14，外套14又紧贴内胎橡皮16，内胎气压通过14和16两层橡皮介质传递到按钮T。按钮T下面有人字形弹簧A支撑。没有气压时，簧片A弹起，按钮T凸出电路板6表面H高度。簧片A和B接触并使B也弹起，B与C断开。当气压在正常范围时，内胎橡皮将按钮T压平。B与C接触，并使B与A断开。簧片A和C串联在发射机电源回路中，因此，在没有气压时和正常气压时，发射机电源始终是断开的。当轮胎漏气时，气压降低到使按钮T弹起H/2高度时，簧片A、B、C全部接通，发射机电源通，开始报警。

使用时，调整长方孔8内的小孔7的位置，即可调整报警气压的范围。因为簧片A向左移动，按钮T的压点与簧片A的支点之间的距离拉长，弹力就小，报警压力就低。反之，A向右移动，报警压力就高。

发射机电路参见图1。由石英晶体B₁三极管V1，电容C₁、C₂高频线圈L₁，电阻R₁等元件，组成基极一集电极型比亚斯振荡电路。频率非常稳定。为了缩小体积，简化结构，采用1.5V电压供电。三极管V₁集电极接L₁抽头上，使V₁输出阻抗匹配在最佳发射状态。V₁发射极接地，提高功率和电源利用率。IC₁为超低频脉冲发生电路。1脚接电源正极，输出端2，接V₁基极，3接地。R₁既是IC₁输出负载，又是V₁基极偏压电阻。当IC₁输出脉冲为高电平1时，R提供正常偏压，V₁开始振荡。当IC₁输出脉冲为低电平0时，V₁基极偏压为低电位，V₁停止振荡。因此，发射机工作在高效的键控调幅状态。

参见图3。软导线4，做成三角波形，埋设在带状橡胶2内。构成防断橡胶天线2。探测器3的右上角焊接软导线4。然后装入橡胶外套1内。构成与天线2一体化的带状探测器总成。

参见图6。安装时，将带状天线2，沿轮胎径向，插入外胎15和内胎16之间。探测器部分放置在衬带18和内胎16之间，按钮T，面向内胎16，中间隔一层外套橡皮14。

参见图5、图7。探测器的定位，必须保证安放在衬带18槽底的中间位置，用定位插带13，穿过衬带18，并锁定，插带13与钢圈17接触。这样做有两个目的：一是定位准确，防止探测器损坏;二是通过钢圈，发射机接地端与车身相连，提高发射能力。

探测器放置在衬带和内胎之间另一个好处是：钢圈17为柱形，衬带与内胎的接触面为柱面，相对比较平整。轮胎其他部位在运行时都会发生变形，唯独这个位置比较稳定。因此，对保护内胎和探测器本身都有利，并且安装方便。

参见图2，由探测器发出的高频信号，通过天线W₂，经C₃，L₂耦合到V₂进行高频放大，放大后的高频信号由L₃耦合到IC₂，1、2脚。V₃为本机振荡管，由石英晶体B₂谐振，本振信号由L₄耦合到IC₂、₃、₄脚。IC₂为收音机集成电路，具有混频、中放、解调等功能。经IC₂混频后的中频信号，通过L₅耦合到IC₂、12、13脚。又经IC₂中频放大后，由L₆谐振，输出到IC₂内部的解调放大电路。VD₉，VD₁₀互为反相并接在L₆两端，构成限幅电路。有效地削弱杂波干扰。经过IC₂放大的解调信号，则是探测器IC₁发生的超低频脉冲信号，从IC₂，7脚输出。C₁₄可将高于超低频频率的杂波滤除。V₅，C₂₅，VD₄，R₁₇构成大动态自举解调放大电路，C₂₅为自举电容。该电路能有效地抑制杂波电平，增强有用信号，并有很大动态范围。VD₄是信号检测灯，跟随超低频脉冲信号的频率闪烁。放大后的脉冲信号，由C₂₄耦合到V₄基极，进行整形放大。由VD₅，C₂₃、R₁₉构成脉宽鉴别电路。凡是小于超低频脉冲宽度的干扰脉冲，都不能通过。经过脉宽鉴别后的脉冲信号输入到IC₃的14脚。IC₃是十进制计数器电路。当IC₃计到第九个脉冲时，11脚输出高电平，触发语言电路IC₅，使其发出“请注意气压”的语音信号，经IC₄功率放大，推动扬声器放音。

IC₄为时基电路。调整R₁₄和R₁₃，可使IC₄的5脚，输出占空比很大的脉冲电压。在IC₃连续计数第九个脉冲后，在这个周期内，IC₄就要输出一个短脉冲，触发IC₃的15脚，给IC₃清零。计数器IC₃又从零开始，计到第九个脉冲后，又开始第二次触发语言电路，使扬声器再次发出“请注意气压”的报警声，IC₄马上又输出脉冲，给IC₃清零。这样周而复始，扬声器就连续报警。前面讲过，脉宽鉴别电路可使小于超低频脉冲宽度的干扰脉冲不能通过。但是大于信号脉宽的干扰脉冲还是能够通过。虽能通过几个干扰脉冲，但是因为周期长，不到第九个脉冲来到时，IC₃就被IC₄定时清零了。所以，干扰脉冲的频率与信号脉冲频率不一致，是不能触发报警的。

从以上对无线接收机部分各电路的描述可知，接收机具有很高的灵敏度和很强的抗干扰能力。因为前面高频放大和中频放大电路都采取调谐式窄频带放大电路，对微弱的高频信号有很高的放大能力和很强的选择性。杂波信号在高频频率上，脉冲频率上，脉冲宽度上和脉冲数量上和超低频脉冲射频信号，完全一致的机会是很少的。因此，误报的机会就很少。

另外，IC₄、R₂₀、VD₃、R₂₁、C₂₇、R₂₃、VD₂、SB₂、C₂₆构成延迟报警记忆电路。每当IC₃输出脉冲，触发语言电路的同时，也经过R₂₀、VD₃，向C₂₇充电，经连续5次左右的脉冲充电，使C₂₇电压升高到3V左右。IC₄双稳态R、S触发器翻转，9脚输出低电平，驱动VD₂发光，并一直保持报警记忆状态。按动复位键SB₂，指示灯VD₂熄灭。R₂₁为泄放电阻。报警停止后，C₂₇通过R₂₁放电，为下次报警作准备。报警指示灯是在反复5次鉴别后才亮。因此，它的报警准确性更高。车辆长期停放，轮胎漏气报警后，驾驶员到车上就能知道。

VD₄是信号检测指示灯。根据VD₄的闪烁情况，可以鉴别是干扰信号，还是报警信号。也可以检查探测器电池是否不足。如果在使用中，VD₄在微微地连续亮着，或不规则地闪亮，表示无线电杂波干扰的存在，但不报警。如果是连续有规律地闪烁，亮度很大，又经一段时间识别后，扬声器连续发出“请注意气压”的报警声。证明轮胎漏气了，驾驶员可停车检查是哪一个轮胎漏气。如果在报警时，VD₄在高亮度，连续有规律地闪烁频率明显变化很慢，证明探测器内电池不足。提醒驾驶员在修轮胎时，应更换探测器电池。

IC₃是三端稳压电路，R₂₂是限流电阻，VD₁是防止电源接反的保护二极管。车用12V-24V直流电源接至VD₁正极。天线W₂可放置在驾驶室内任何隐蔽处。

为了进一步降低成本，提高性能，图8、图9示出了本发明在发射机电路和接收机电路方面的另一种改进实施例。

参见图8，发射机电路采用发射管V₆及外围元件，构成200兆赫以上的超高频LC振荡电路，超低频脉冲调制集成电路IC₁，输出端2接V₆基板，控制V₆偏压，使其工作在键控调幅状态。通过天线W₁，向空中发射脉冲调制的超高频信号。

参见图9，接收机采用超再生接收电路，由V₇及外围元件构成超高频LC振荡电路，C₄₁为反馈电容。振荡频率和发射信号频率一致。C₄₃、R₃₀、VD₁₁构成自熄电路，使V₇工作在间歇振荡状态，微带天线W₃与C₃₈、C₃₉构成LC谐振回路，当与发射机发出的信号频率谐振或接近谐振时，在LC回路两端产生较高电压。因此，V₇集电极电压对同频率射频信号十分敏感，并跟随脉冲调制的频率变化，可直接通过R₂₉、C₄₄检出超低频脉冲信号。经V₈、V₉放大后，送进前面所述的一系列信号识别电路，最后触发声光报警电路。

该电路虽简单，灵敏度却很高，工作频率在200兆赫以上，干扰信号比较少。

Claims

1、一种超薄型轮胎漏气报警装置，由无线发射信号的压力探测器和无线接收信号的语言报警器构成，其特征是：压力探测器利用轮胎内胎橡皮为媒介，以按钮T和弹簧触点A、B、C组成的多功能开关SB₁为传感元件，来探测内胎气压，探测到的低气压信号以无线电发射的方式传送到无线接收信号的语言报警器输入电路，经过信号放大和识别，触发声光报警电路。

2、按照权利要求1所述的报警装置，其特征是：所述带状压力探测器总成由超薄形压力探测器（3），防断带状橡胶天线（2）及保护探测器（3）的橡胶外套（1）构成，橡胶天线（2）和橡胶外套（1）是整体。

3、按照权利要求2所述的总成装置，其特征是：压力探测器（3）为超薄形，厚度为5mm，面积小于47mm×33mm，由印刷电路板（6），高温塑料框架（5）和铜底片（9）、铆装而成，按钮T凸出于电路板（6）表面，软导线（4）焊接在电路板（6）左下角，钮扣电池（11）安装在抽屉式电池卡（10）上，探测器（3）表面覆盖橡皮（14），并与带状天线（2）连成整体，电子原件部分（12），采用表面安装工艺，并用树脂胶灌封。

4、按照权利要求3所述的探测器装置，其特征是：探测器（3）内部的多功能开关SB₁，由方形、开槽式按钮T，人字形簧片A，菱形簧片B和固定式簧片C构成，簧片A、B为一对触点，簧片B、C为另一对触点，按钮T和簧片A联动，触点A、C串联在发射机电源回路中，簧片A上有一小孔（7），并可在框架（5）内左右移动，菱形簧片B和固定触点C分别焊接在电路板（6）上。

5、按照权利要求2所述的带状探测器总成装置，其特征是：总成为橡胶梯形，大头部分厚，小头部分逐渐薄，中间长条部分厚，两边长三角形部分逐渐薄，探测器（3）从橡胶外套（1），背面装入袋中，并被橡胶外套（1）紧裹住，由多股软导线（4）做成三角波形，埋设在带状探测器总成内，构成防断橡胶天线（2），使用时，将橡胶天线（2）沿轮胎径向插入外胎（15）和内胎（16）之间，探测器（3）固定在截面为槽形的衬带（18）的中间位置，用定位插片（13）锁定在衬带（18）上。

6、按照权利要求3所述的探测器装置，其特征是：由多功能开关SB₁、电池卡（10）及电子原件部分（12），组合成整体，但三者由框架结构（5）相互隔离，铜底片（9）开有长条形窗口（7），并和梯形定位插片（13）是整体，电路板（6）、铜底片（9）分别镶入框架（5）台阶内，软导线（4）焊接在电路板（6）与框架（5）之间的缝隙内，钮扣电池（11）装在电池卡（10）上，并塞进探测器（3）内，电池正极与铜底片（9）接触，负极与电路板（6）接触，簧片A与铜底片9接触。

7、按照权利要求1所述的报警装置，其特征是：发射机电路由石英晶体B₁、发射管V₁、高频线圈L₁、电容C₁、C₂、电阻R₁，超低频脉冲发生集成电路IC₁和发射天线W₁构成，由一块1.5V的钮扣电池供电，V₁集电极接L₁抽头上，发射极接地，基极接IC₁输出端2，或者由V₆、C₃₃、C₃₄、C₃₅、C₃₆、C₃₇、L₇、L₈、R₂₅、IC₁及天线W₁构成，由一块电压1.5伏的钮扣电池供电，C₃₄为频率微调电容，使其谐振在UHF频段某频点，IC₁输出端2接V₆基极，3端接地，1端按电源正极。

8、按照权利要求1所述的报警装置，其特征是：在所述超外差式接收电路中，由IC₂及外围元件构成混频、中放和解调电路，V₂接成共基极高频放大电路。L₂、L₃分别为调谐式输入、输出高频耦合线圈，L₅、L₆分别为调谐式输入、输出中频耦合线圈，B₂、V₃、L₄、R₄、R₂、R₃、C₇构成本机振荡电路，VD₉、VD₁₀互为反向并联在L₆两端，V₅、C₂₅、R₁₇、VD₄构成自举解调放大和指示灯电路。

9、按照权利要求1所述的报警装置，其特征是：在所述的超再生式接收电路，由V₇、W₃、C₃₈、C₃₉、C₄₀、C₄₁、C₄₂、R₂₆、R₂₇、R₂₈构成超高频LC振荡电路，由C₄₃、R₃₀、VD₁₁构成自熄电路，R₂₉、C₄₄、C₄₅、R₃₁、R₃₃、V₈构成解调信号前置放大电路，C₄₆、R₃₂、R₃₄、V₉、C₄₈、V₅、C₂₅、R₁₇、VD₄构成自举解调放大和信号指示灯电路。

10、按照权利要求1的报警装置，其特征是：在所述的识别、记忆及声光报警电路中，V₄、R₁₆、C₂₉、R₁₈构成脉冲整形电路，VD₅、R₁₉、C₂₈构成脉宽鉴别电路，IC₃、R₁₀、R₂₀构成脉冲计数触发电路。IC₄、C₂₂、R₁₄、R₁₈、VD₇、VD₈、C₂₁、R₁₂构成定时清零电路，IC₄、C₂₆、C₂₇、R₂₈、SB₂、R₂₁、VD₃、VD₂、R₂₂构成延迟报警记忆电路，IC₅、R₉、R₁₀、R₁₁构成语言发生电路，K₆、C₁₉、C₁₇、C₁₆、B₂构成语言放音电路，IC₇、C₂₈、C₂₉构成三端稳压电源电路，VD₇防止电源接反，R₂₄为保护电阻。