CN110470487A - 一种车辆振动检测装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于检测车辆振动的装置，包括振动传感器、单片机、提示模块、无线传输模块、卫星定位模块。本装置安装到汽车中，实现实时、分布式采集货物运输中振动情况，能根据车辆的实际使用情况来提供维修和保养的建议，既能避免过度保养，又能提醒用户及时保养，减少故障和事故；便于分析汽车的受力情况，便于厂家升级和优化车辆结构，也便于维修；当车辆振动过大时，能及时提醒驾驶员减速或停止，甚至检查车辆是否存在故障，也能方便物流公司或者货主监控车辆的振动情况，要求驾驶员改变路线或者速度，减少装载的易碎易损货物的损坏，降低了成本；本装置可靠性强，装置结构简单、成本低。
Description
技术领域
本申请涉及到汽车电子产品领域，尤其是一种使用在车辆上的振动检测装置。
背景技术
振动会造成车辆各零部件的损坏，导致整车性能降低，增加维修成本，也会引发交通事故，影响驾乘的舒适性。
汽车出厂前，生产商通过台架测试环境获得各系统部件和整车的振动特性，检验整车性能，但在台架的方式下不能准确反映广大用户的车辆在实际环境中行驶的振动情况，汽车厂家根据台架测试的数据优化和改进零部件和整车性能，并不能完全适应汽车实际行驶的情况。
厂家和4S店主要是依靠行驶的里程来确认车辆是否需要保养，这种方法存在着明显缺点：不能区分路况对车辆的性能的影响，只要里程一致都要送去保养。在较好路况和较差路况下行驶的车辆，即便里程一致，因振动而导致的车辆磨损情况也明显不一样，应根据车辆的实际使用情况来确定是否需要保养，既可以避免过度保养，也可以减少故障和事故。现有技术中不能根据路况和车辆的振动情况，适时提醒用户进行维护和保养。
各个车辆使用情况不一样，车辆状况也不一样，即使在相同路面，它们的振动情况也不同，现有的技术中不能检测车辆在实际路况上的振动情况，不能针对每辆车提供维修和保养的建议。
在车辆行驶过程中，当发现车辆异常振动或车辆振幅过大，为了避免交通事故、降低维修成本，需要及时提醒驾驶员减速或停车，现有技术不具有上述功能。
通常货车驾驶员总是希望追求最大的利益，在不违反交通规则的前提下，会使货车速度更快，寻求费用最低的路线，他们只需要保证货物包装的外观没问题，而不用考虑包装内部货物的破损情况。物流运输中车辆振动易发生货物损坏现象，通常使用减震材料包装货物，针对易碎物品，采用更多更厚的包装材料，每辆车每次能装载的货物量减少了，运输成本增加了，即使如此，货物破损也未能完全避免。
现有的车辆运输技术中存在着以下的缺点：一、根据台架测试结果优化的车辆状况达不到最佳效果；二、不能根据车辆实际使用情况来确定是否要保养，以及提供维修和保养建议；三、当车辆振动过大时，不能提醒驾驶员减速或停止；四、不能根据车辆振动情况给出合适的建议以减少货物损坏，降低包装和运输成本。
发明内容
本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种车辆振动检测装置。
为了解决上述技术问题，本申请公开了一种车辆振动检测装置，包括振动传感器、单片机、提示模块，所述的振动传感器与所述单片机电连接，所述的单片机与所述的提示模块电连接；所述的车辆振动检测装置与车辆机械连接。
优选的，根据振动传感器的测量结果将车辆分成多种不同的工作状态，记录不同工作状态下的工作时间，每种工作状态下的工作时间乘以该工作状态的系数，得到这种工作状态的损耗值，所有工作状态的损耗值之和就是整车的总损耗值，当总损耗值达到一定的数字后，提醒用户保养车辆。
优选的，根据振动传感器的每次测量结果得到对应的数字，然后将这些数字相加得到总损耗值，当总损耗值达到一定的数字后，提醒用户保养车辆。
优选的，车辆振动检测装置还含有大容量存储器，单片机与大容量存储器电连接。
优选的，车辆振动检测装置还含有卫星定位模块，单片机与卫星定位模块电连接。
优选的，车辆振动检测装置还含有无线传输模块，单片机与无线传输模块电连接。
优选的，车辆振动检测装置还含有汽车总线模块，单片机与汽车总线模块电连接。
优选的，车辆振动检测装置还含有USB通信模块，单片机与USB通信模块电连接。
优选的，所述的振动传感器分布在车箱底部。
优选的，所述的振动传感器与发动机机械连接。
优选的，所述的振动传感器与车轮轴接触。
本申请的有益效果是：本装置可以安装到汽车中，实现实时、分布式采集，使检测结果准确地反映出车辆多处振动情况；厂家可以收集大量的用户车辆在实际道路上的振动情况，进而改进和优化、升级车型，使其达到最佳效果；能根据车辆的实际使用情况来确认车辆是否需要保养，提供维修和保养的建议，既能避免过度保养，又能提醒用户及时保养，节省费用，减少故障；当车辆振动过大时，能及时提醒驾驶员减速或停止，甚至检查车辆是否存在故障；可实时监控车辆振动情况，给驾驶员提供合适的建议以减少货物损坏，承担货物运输的企业和事业单位可以获得货物运输时的振动情况，进而制定出减少货物运输损坏的措施，选择合适的运输路径和速度，限制运输过程中货物的振幅、频率，并且可减少包装材料，进而增加每辆货车每次的货物运输量，降低物流运输货物的破损率和运输成本，委托运输货物的客户也可以了解货物的振动情况。本装置可靠性强，装置结构简单、成本足够低。
附图说明
附图用来提供对本申请的进一步解释，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。
图1为本申请一个实施例的系统结构图。
图2为本申请另一个实施例的结构图。
图3为本申请另一个实施例的结构图。
图4为本申请的一个实施例的电路原理图。
图中：1.振动传感器，2.信号调理电路，3.单片机，4.提示模块，5.大容量存储器，6.无线传输模块，7.汽车总线模块，8.USB通信模块，9.卫星定位模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请进一步的详细说明。
一种车辆振动检测装置，包括振动传感器、单片机、提示模块，所述的振动传感器与所述单片机电连接，所述的单片机与所述的提示模块电连接；所述的车辆振动检测装置与车辆机械连接。
在附图1的第一个实施例中，振动传感器采用惯性式振动传感器，输出的模拟信号范围为 1V到23V，振动测量范围为 ±5cm，灵敏度为2V/cm，在静止状态下输出电压为+12V，当发生振动时输出电压在1V到23V范围内变化，供电压为直流+24V，振动检测的频率范围为0.5-200Hz。振动传感器内部含有信号调理电路，振动传感器直接与单片机电连接，电信号通过信号调理电路，在信号调理电路中采用电阻分压，使信号调理电路的输出电压降至0V到3.3V之间，直接供给单片机，使用单片机的模数转换器将模拟信号转化为数字信号，单片机选用STM32系列中的一款单片机。提示模块采用红色的LED和蜂鸣器，单片机与提示模块电连接。车辆振动检测装置与车辆机械连接，在实施例中，车辆振动检测装置封装在一个外壳中，并用螺钉紧固在仪表盘附近。
在另外一个实施例中，信号调理电路中含有模数转换器，将振动传感器发来的电信号直接转换成数字信号，送给单片机；提示模块采用的是喇叭，能够播放语音。
在另一个实施例中，信号调理电路不在振动传感器中，振动传感器通过信号调理电路与单片机电连接。有些振动传感器中甚至将信号处理电路、单片机都封装在一起成为一个整体，在内部实现电连接，这也是振动传感器与单片机电连接的具体方式。
当车辆在颠簸的道路上行驶的时候，该装置检测到车身在不断的振动，如果是物流车，并且车辆振动幅度过大，就会提醒驾驶员减慢速度，或者更改道路，减少物流车中装载的易碎易损货物的损坏。由于车辆振动情况得到了监控，车辆振动引起的货物损坏现象也将减少，因而可以使用较少的包装材料，降低了包装材料的体积、重量和成本，每辆车每次能装载的货物增加了，运输成本降低了。
在实施例中，无论是何种车辆，当车辆振动幅度过大、或者振动满足某些条件时，都会提醒驾驶员减速或停止，甚至检查车辆是否存在故障。
在行驶的车辆上测试车辆的振动，由于不存在一个不动的参考点，实施例中采用惯性式振动传感器，将振动传感器与被测振动物体紧密连接在一起，当振动传感器外壳随被测振动物体运动时，振动传感器内部由弹簧支承的惯性质量块将与外壳发生相对运动，振动传感器产生电信号。
由于单片机内置了存储器，也可以用来保存数据，其中的部分存储器掉电以后仍然能够保存数据，单片机内部的Flash存储器就是非易失性存储器。实施例中用单片机内部的Flash存储器记录汽车在不同的振动状态下工作的时间，在车辆保养时，4S店读取这些数据让厂家了解大量的用户车辆在道路上的振动情况，进而改进和优化、升级新的车型，使其达到最佳效果。
单片机记录了在各种振幅和频率下持续振动的时间，能根据车辆的实际使用情况来提供维修和保养的建议，既能避免过度保养，又能提醒用户及时保养，节省费用，减少故障和事故。根据振动传感器的测量结果将车辆分成多种不同的工作状态，记录不同工作状态下的工作时间，每种工作状态下的工作时间乘以该工作状态的系数，得到这种工作状态的损耗值，所有工作状态的损耗值之和就是整车的总损耗值，当总损耗值达到一定的数字后，提醒用户保养车辆。实施例中，振动传感器的测量结果小于0.5厘米为状态一，对应的系数一是0.5；振动传感器的测量结果在0.5到2厘米之间为状态二，对应的系数二是1；振动传感器的测量结果大于2厘米，为状态三，对应的系数三是4；工作时间以秒为单位，精确到0.1秒，当总损耗值达到720000，提醒用户小保养，达到1440000，提醒用户中保养。
还有另一种方式，根据振动传感器的每次测量结果得到对应的数字，然后将这些数字相加得到总损耗值，当总损耗值达到一定的数字后，提醒用户保养车辆。另一个实施例中，振动传感器的测量结果除以1000厘米得到对应的数字，每秒得到1000次测量结果，每秒1000次加法，当总损耗值达到800000，提醒用户保养。
在运送货物过程中，会出现包装的外观良好而货物损坏的情况，有可能是包装不好，也可能是各种原因引起的振动太强导致的，本申请公开的车辆振动检测装置中记录了车辆振动情况，可以帮助用户找到货物损坏的原因，确定是不是负责包装的人员的责任，进而提出改进的方案。
对于振动过大的情况，比如驾驶员选择的路线、速度不合理或者是车辆的状况不好导致的振动过大引起的货物损坏，现有的技术无法区分这些情况。参考附图2，在另外一个实施例中，车辆振动检测装置还含有卫星定位模块，单片机与卫星定位模块电连接。能够提供车辆位置、路线、速度和振动信息。在物流车运输货物时，物流公司或者雇主可为驾驶人员指定路线、速度等，运输完成后若发现货物破损，可以从车辆振动检测装置中读取车辆路线、速度和振动情况等信息，判断是否由于振动过大引起的货物损坏，判断是否是驾驶员因为行驶路线错误或者速度不当造成的振动过大，或者是车辆本身的状态不佳导致的振动过大，有利于明确责任，减少纠纷。在实施例中，卫星定位模块采用的是NEO-M8N三模卫星定位模块，厂家提供了NEO-M8N的说明书和售后服务。
现有的技术也不能提供不同路线和速度情况下的振动数据，而用户为了减小振动需要这些数据，以便选择合适的路线和速度，上述实施例也可以提供不同路线和速度下的振动情况，为以后选择路线和速度提供依据。
在行驶过程中，当上述实施例中车辆振动检测装置检测到车辆行驶路线有所改变时，可及时提醒车主或货主。
在要精确分析的时候常常需要大量的数据，而单片机内置的存储器存储不了大量的数据。在实施例中，车辆振动检测装置还含有大容量存储器，单片机与大容量存储器电连接。在该实施例中，大容量数据存储器采用的是microSD卡，microSD卡体积小，重量轻，容量大，传输速度快。SD卡记载了更多的信息，便于以后分析数据，弥补了单片机内置存储器容量比较小的缺点，解决了车辆振动检测装置中由于单片机内置存储器容量不够而导致的数据量不能满足精确分析的问题。
在实施例中，车辆振动检测装置还含有无线传输模块，单片机与无线传输模块电连接。实施例中无线传输模块使用SIM卡，通过移动通信技术，车辆振动检测装置上传路线、速度和振动等信息，物流公司或雇主可监控车辆的路线、速度和振动情况，甚至要求驾驶员更改路线和速度，从而减小振动，减少由于振动引起的货物损坏，解决了物流公司或雇主不能根据车辆振动情况而改变路线、速度的难题。在实施例中，无线传输模块使用的是M8321LTE通信模组，支持中国移动的4G网络，生产商为M8321模组提供了详细的使用方法、说明书以及售后服务。
参考附图3，在实施例中，车辆振动检测装置还含有汽车总线模块，单片机与汽车总线模块电连接。通过汽车总线模块，可以方便的将多个振动传感器与单片机电连接，多个振动传感器分布在车辆的不同位置，分别测量不同位置的振动情况，便于分析汽车的受力情况，便于厂家升级和优化车辆结构，也便于维修；通过汽车总线模块，也可以将单片机与提示模块电连接；由于使用了汽车总线模块，单片机、提示模块和振动传感器可以分布在汽车上的不同位置，例如，将提示模块放在仪表盘上，与其它装置共用提示模块，可以降低成本，减小体积，与其它装置共用单片机也可以降低成本。通过汽车总线模块，车辆振动检测装置可以方便的融入现有的汽车电路中。在实施例中，汽车总线模块采用CAN总线模块，使用了TJA1050。
在实施例中，车辆振动检测装置还含有USB通信模块，单片机与USB通信模块电连接。在实施例中， USB通信模块的核心部件是USB3300，该元器件提供了USB2.0的接口，单片机通过USB通信模块可以与外界计算机进行高速通信，便于计算机读取车辆振动检测装置中的大量数据，节省数据的读取时间。
在实施例中，振动传感器分布在车箱底部，四个振动传感器分布在车厢四角，在车厢的底部的中心也有一个振动传感器，车辆振动检测装置记载了车厢的振动情况，能够更加准确地反映货物的振动情况。
在实施例中，振动传感器与发动机机械连接，与发动机外壳刚性连接，在发动机上的振动传感器输出的信号与发动机的状态有关，便于发现和维修发动机的故障。
在实施例中，振动传感器与车轮轴接触，振动传感器输出信号与路面状况、轮胎有关，便于了解路面信息、轮胎状态。
在实施例中，振动传感器为低频速度式振动传感器。具有较低的输出阻抗，较好的信噪比，使用方便；具有较低的使用频率可以满足车辆的情况；该振动传感器对一个方向上的振动敏感，竖直安装的低频速度式振动传感器能够精确地测量竖直方向上的振动，避免水平方向上的振动影响测量结果，竖直方向上的振动对驾乘舒适性和货物的安全都有重要的影响，和水平方向上的振动相比，竖直方向上的振动对车辆结构的损伤更大，在实施例中，低频速度式振动传感器采用竖直安装。
在驾驶室中的振动传感器记载了驾驶室的振动状况，可以用来研究驾乘舒适性。
参考附图4，在一个实施例中，振动传感器的供电电压为+24V，传感器输出信号经过电阻R1和R2分压，由单片机内部的A/D转换器转换成数字信号，JQ-6500存储了mp3格式的提示语音，单片机向JQ-6500发送指令，JQ-6500通过扬声器发出语音，LED灯与单片机连在一起，LED、JQ-6500、扬声器共同构成了提示模块。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种车辆振动检测装置，其特征在于：包括振动传感器、单片机、提示模块，所述的振动传感器与所述单片机电连接，所述的单片机与所述的提示模块电连接；所述的车辆振动检测装置与车辆机械连接。
2.根据权利要求1所述的一种车辆振动检测装置，其特征在于：根据振动传感器的测量结果将车辆分成多种不同的工作状态，记录不同工作状态下的工作时间，每种工作状态下的工作时间乘以该工作状态的系数，得到这种工作状态的损耗值，所有工作状态的损耗值之和就是整车的总损耗值，当总损耗值达到一定的数字后，提醒用户保养车辆。
3.根据权利要求1所述的一种车辆振动检测装置，其特征在于：根据振动传感器的每次测量结果得到对应的数字，然后将这些数字相加得到总损耗值，当总损耗值达到一定的数字后，提醒用户保养车辆。
4.根据权利要求1所述的一种车辆振动检测装置，其特征在于：车辆振动检测装置还含有大容量存储器，单片机与大容量存储器电连接。
5.根据权利要求1所述的一种车辆振动检测装置，其特征在于：车辆振动检测装置还含有卫星定位模块，单片机与卫星定位模块电连接。
6.根据权利要求1所述的一种车辆振动检测装置，其特征在于：车辆振动检测装置还含有无线传输模块，单片机与无线传输模块电连接。
7.根据权利要求1所述的一种车辆振动检测装置，其特征在于：车辆振动检测装置还含有USB通信模块，单片机与USB通信模块电连接。
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