CN110543927A - 一种无源胎压检测的电子标签及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种无源胎压检测的电子标签及检测方法，该电子标签包括芯片、第一金属板、第二金属板、第三金属板、第一介质和第二介质；第一金属板与芯片的第一焊点电连接，第二金属板与芯片的第二焊点电连接，第三金属板与芯片的第三焊点电连接；第一金属板、第二金属板、第三金属板位于远离芯片的一侧，且相互之间不存在交叠；第一介质位于第一金属板远离芯片的一侧，并与第一金属板交叠；第二介质位于第二金属板和第三金属板远离芯片的一侧，并与第二金属板以及第三金属板交叠，实现检测结构简单、可完全植入胎内、免维护、无需外接电源的进行胎压变化的检测的效果。

Description

一种无源胎压检测的电子标签及检测方法
技术领域
本发明实施例涉及轮胎胎压检测技术，尤其涉及一种无源胎压检测的电子标签及检测方法。
背景技术
胎压检测是预防爆胎事故，保护车辆稳定、安全行驶的重要技术之一。按配置情况分胎压检测装置主要分为有源式和无源式两种。由于体积、重量、供电以及安装不便等因素，无源式胎压检测越来越受到欢迎。
上述方案涉及的部件较多，结构比较复杂，且结构微小紧凑，对设计和微制作工艺要求比较高，相应的制造成本也会增加。
发明内容
本发明提供一种无源胎压检测的电子标签及检测方法，以实现检测结构简单、可完全植入胎内、免维护、无需外接电源的进行胎压变化的检测。
第一方面，本发明实施例提供了一种无源胎压检测的电子标签，包括芯片、第一金属板、第二金属板、第三金属板、第一介质和第二介质；
其中，第一金属板与芯片的第一焊点电连接，第二金属板与芯片的第二焊点电连接，第三金属板与芯片的第三焊点电连接；第一金属板、第二金属板、第三金属板位于远离芯片的一侧，且相互之间不存在交叠；
第一介质位于第一金属板远离芯片的一侧，并与第一金属板交叠；
第二介质位于第二金属板和第三金属板远离芯片的一侧，并与第二金属板以及第三金属板交叠。
第二方面，本发明实施例还提供了一种无源胎压检测方法，由权利要求1-5任一项的无源胎压检测的电子标签执行，
该无源胎压检测方法包括：
检测第一金属板形成的第一电容、第二金属板形成的第二电容和第三金属板形成的第三电容；
根据第一电容、第二电容和第三电容的变化，确定胎压的变化。
本发明通过一种无源胎压检测的电子标签，包括芯片、第一金属板、第二金属板、第三金属板、第一介质和第二介质，通过检测第一金属板形成的第一电容、第二金属板形成的第二电容和第三金属板形成的第三电容，并根据第一电容、第二电容和第三电容的变化，确定胎压的变化，解决现有的胎压检测方法存在涉及的部件较多，结构比较复杂，且结构微小紧凑，对设计和微制作工艺要求比较高，相应的制造成本高的问题，实现检测结构简单、可完全植入胎内、免维护、无需外接电源的进行胎压变化的检测的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一中的无源胎压检测的电子标签的结构图；
图2是本发明实施例一中的无源胎压检测的电子标签贴在轮胎车轮钢轱辘上的示意图；
图3是本发明实施例一中的无源胎压检测的电子标签各金属板形成的电容示意图；
图4是本发明实施例二中的无源胎压检测的电子标签的结构图；
图5为本发明实施例二的无源胎压检测的电子标签的示意图；
图6是本发明实施例三中的无源胎压检测方法的流程图；
图7是本发明实施例四中的无源胎压检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的无源胎压检测的电子标签的结构图，图2为本发明实施例一中的无源胎压检测的电子标签贴在轮胎车轮钢轱辘上的示意图，图3是本发明实施例一中的无源胎压检测的电子标签各金属板形成的电容示意图。参考图1，该电子标签包括芯片110、第一金属板120、第二金属板130、第三金属板140、第一介质150和第二介质160；
其中，第一金属板120与芯片110的第一焊点电连接，第二金属板130与芯片110的第二焊点电连接，第三金属板140与芯片110的第三焊点电连接；第一金属板120、第二金属板130、第三金属板140位于远离芯片110的一侧，且相互之间不存在交叠；
第一介质150位于第一金属板120远离芯片110的一侧，并与第一金属板120交叠；
第二介质160位于第二金属板130和第三金属板140远离芯片110的一侧，并与第二金属板130以及第三金属板140交叠。
在本实施例的技术方案中，第一金属板120、第二金属板130和第三金属板140相互之间不存在交叠，相互独立；但第一金属板120与第一介质150间相互交叠，第二金属板130与第三金属板140与同一种介质即第二介质160相互交叠。示例性的，参考图2，电子标签210可贴在轮胎230的车轮钢轱辘220上，电子标签210设置有第一介质以及第二介质的一面邻接车轮钢轱辘220。其中，将设置有第一介质以及第二介质的一面邻接车轮钢轱辘220是为了让各金属板与车轮钢轱辘220形成电容。
将电子标签210完全植入轮胎230内，设置在轮胎230内的车轮钢轱辘220上，使电子标签210处在轮胎230的橡胶240和车轮钢轱辘220之间。电子标签设置在轮胎230的橡胶240和车轮钢轱辘220后，第一金属板120、第二金属板130和第三金属板140分别与所述车轮钢轱辘220形成相应的电容，形成的电容结构示意图可参考图3，电子标签210的第一金属板320、第二金属板330、第三金属板340分别与车轮钢轱辘350形成第一电容360、第二电容370、第三电容380。当轮胎230的胎压变化时，轮胎的橡胶2产生形变，由于第一介质150和第二介质160为弹性材料，所以橡胶2形变会导致第一介质150和第二介质160发生形变。又由于第二金属板130和第三金属板140共用第二介质160，而第一金属板120单独使用第一介质150，所以此时胎压的变化可使得第一金属板120形成的电容极板的极板间距的变化与第二金属板130形成的电容极板的极板间距的变化不同，且第二金属板130形成的电容极板的极板间距的变化与第三金属板140形成的电容极板的极板间距的变化相同。通过检测第一电容360、第二电容370、第三电容380的大小，确定第一电容360、第二电容370、第三电容380的容值的变化，可以确定胎压的变化。
本发明通过一种无源胎压检测的电子标签，包括芯片、第一金属板、第二金属板、第三金属板、第一介质和第二介质，通过检测第一金属板形成的第一电容、第二金属板形成的第二电容和第三金属板形成的第三电容，并根据第一电容、第二电容和第三电容的变化，确定胎压的变化，解决现有的胎压检测方法存在涉及的部件较多，结构比较复杂，且结构微小紧凑，对设计和微制作工艺要求比较高，相应的制造成本高的问题，实现检测结构简单、可完全植入胎内、免维护、无需外接电源的进行胎压变化的检测的效果。
可选的，第一介质150与第二介质160的材料为两种不同弹性的材料。
其中，第一介质150和第二介质160的材料均可为有机薄膜、纸介质、塑料介质、复合薄膜等种类中的一种，但在选用时第一介质150和第二介质160的材料不能为同一种。
实施例二
在上述实施例的基础上，本实施例对该电子标签的天线部分的结构加以说明。图4为本发明实施例二的无源胎压检测的电子标签的结构图，图5为本发明实施例二的无源胎压检测的电子标签的示意图，参考图4，该电子标签还包括天线420，第一焊点411为第一天线连接焊点421，第二焊点412为第二天线连接焊点422，天线420的第一焊点421与第一焊点411电连接，天线420的第二焊点422与第二焊点412电连接。
其中，第一天线连接焊点421与用于连接芯片410和第一金属板430的第一焊点411共用，第二天线连接焊点与用于连接芯片410和第二金属板440的第二焊点412共用，使得电子标签结构简单，节省制作工艺，降低成本。天线420可为微型天线，可通过外部的读写器读写电子标签，电子标签可以将检测到的反应胎压变化的电容数据发送至读写器。
可选的，参考图5，该电子标签还包括第四金属板550，第四金属板550设置于第一介质和第二介质远离芯片510的一侧。
其中，第四金属板550通过第一介质与第一金属板520形成第一电容560，第四金属板550通过第二介质分别与第二金属板530和第三金属板540形成第二电容570和第三电容580。此外，第四金属板550可为车轮钢轱辘。
实施例三
图6为本发明实施例三提供的无源胎压检测方法的流程图，本实施例可适用于胎压检测过程的实现，该方法可以由本发明任意实施例所述的无源胎压检测的电子标签来执行，具体包括如下步骤：
步骤610、检测第一金属板形成的第一电容、第二金属板形成的第二电容和第三金属板形成的第三电容；
其中，通过芯片可以检测出第一金属板形成的第一电容、第二金属板形成的第二电容、第三金属板形成的第三电容。
步骤620、根据第一电容、第二电容和第三电容的变化，确定胎压的变化。
其中，芯片根据第一电容、第二电容和第三电容的变化情况判断出胎压是否变化。
该无源胎压检测方法的工作原理：当胎压发生变化时，由于第一介质和第二介质为具有一定弹性的材料，所以胎压的变化会导致第一介质和第二介质产生形变，第一介质发生形变会使得第一金属板与第四金属板间的极板间距发生变化，进而使得第一电容发生变化；同样的，第二介质发生形变会使得第二金属板与第四金属板间的极板间距发生变化，进而使得第二电容发生变化；因为第三金属板与第四金属板间的介质是第二介质，所以第三金属板与第四金属板之间的极板间距的变化和第二金属板与第四金属板间的极板间距的变化相同，进而也使得第三电容发生变化。因此，通过检测第一电容、第二电容、第三电容的变化可以确定胎压的变化。其中，第四金属板可为一小块金属片或等同于车轮钢轱辘。
本实施例的技术方案，通过一种无源胎压检测的电子标签，包括芯片、第一金属板、第二金属板、第三金属板、第一介质和第二介质，通过检测第一金属板形成的第一电容、第二金属板形成的第二电容和第三金属板形成的第三电容，并根据第一电容、第二电容和第三电容的变化，确定胎压的变化，解决了现有的胎压检测方法存在涉及的部件较多，结构比较复杂，且结构微小紧凑，对设计和微制作工艺要求比较高，相应的制造成本高的问题，达到了检测结构简单、可完全植入胎内、免维护、无需外接电源的进行胎压变化的检测的效果。
实施例四
在上述实施例三的基础上，本实施例对胎压变化的详细判断方法进行说明。图7为本发明实施例四中的无源胎压检测方法的流程图，参考图6，具体包括如下步骤：
步骤710、检测第一金属板形成的第一电容、所述第二金属板形成的第二电容和所述第三金属板形成的第三电容；
步骤720、根据所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容计算出电容比例系数；并根据所述电容比例系数判断胎压是否变化。
其中，电容比例系数为第一电容与第三电容并联后的电容和第二电容与第三电容并联后的电容的比值。当胎压变化时，第一电容、第二电容、第三电容会发生变化，则电容比例系数也会发生变化，所以通过检测电容比例系数的变化可以判断出胎压是否变化。
可选的，电容比例系数根据以下公式计算得到：
其中，μ为电容比例系数，C1为第一金属板与车轮钢轱辘形成的第一电容；C2为第二金属板与车轮钢轱辘形成的第二电容，C3为第三金属板与车轮钢轱辘形成的第三电容。
其中，之所以能够通过检测电容比例系数的变化判断胎压是否变化，是因为：第一电容、第二电容、第三电容分别可以根据以下计算公式得到：
其中，ε1为所述第一介质的介电常数，S1为所述第一金属板与所述第四金属板间的正对面积，k为静电力常量，h1为所述第一金属板与所述第四金属板间的距离；
第二电容根据以下计算公式得到：
其中，ε2为所述第二介质的介电常数，S2为所述第二金属板与所述第四金属板间的正对面积，k为静电力常量，h2为所述第二金属板与所述第四金属板间的距离；
第三电容根据以下计算公式得到：
其中，ε2为所述第二介质的介电常数，S3为所述第三金属板与所述第四金属板间的正对面积，k为静电力常量，h2为所述第三金属板与所述第四金属板间的距离；
其中，S1、S2、S3、ε1、ε2、都是固定参数，所以电容比例系数μ由h1、h2决定。当胎压发生变化时，由于胎变形导致电子标签的第一介质和第二介质产生形变，h1、h2发生变化，进而导致电容比例系数μ发生变化，因而可以通过检测电容比例系数μ的变化判断出胎压是否变化。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种无源胎压检测的电子标签，其特征在于，包括芯片、第一金属板、第二金属板、第三金属板、第一介质和第二介质；
其中，所述第一金属板与所述芯片的第一焊点电连接，所述第二金属板与所述芯片的第二焊点电连接，所述第三金属板与所述芯片的第三焊点电连接；第一金属板、第二金属板、第三金属板位于远离所述芯片的一侧，且相互之间不存在交叠；
所述第一介质位于所述第一金属板远离所述芯片的一侧，并与所述第一金属板交叠；
所述第二介质位于所述第二金属板和所述第三金属板远离所述芯片的一侧，并与所述第二金属板以及所述第三金属板交叠。
2.根据权利要求1所述的无源胎压检测的电子标签，其特征在于，还包括天线，所述第一焊点为第一天线连接焊点，所述第二焊点为第二天线连接焊点，所述天线的第一焊点与所述第一焊点电连接，所述天线的第二焊点与所述第二焊点电连接。
3.根据权利要求2所述的无源胎压检测的电子标签，其特征在于，还包括第四金属板，所述第四金属板设置于所述第一介质和所述第二介质远离所述芯片的一侧。
4.根据权利要求1所述的无源胎压检测的电子标签，其特征在于，所述第一介质与所述第二介质的材料为两种不同弹性的材料。
5.根据权利要求1所述的无源胎压检测的电子标签，其特征在于，所述电子标签贴在所述轮胎的车轮钢轱辘上，所述电子标签设置有所述第一介质以及所述第二介质的一面邻接所述车轮钢轱辘。
6.一种无源胎压检测方法，其特征在于，由权利要求1-5任一项所述的无源胎压检测的电子标签执行，
所述无源胎压检测方法包括：
检测所述第一金属板形成的第一电容、所述第二金属板形成的第二电容和所述第三金属板形成的第三电容；
根据所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容的变化，确定胎压的变化。
7.根据权利要求6所述的无源胎压检测方法，其特征在于，根据所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容的变化，确定胎压的变化，包括：根据所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容计算出电容比例系数；并根据所述电容比例系数判断胎压是否变化。
8.根据权利要求7所述的无源胎压检测方法，其特征在于，所述电容比例系数根据以下公式计算得到：
其中，μ为所述电容比例系数，C1为所述第一金属板与车轮钢轱辘形成的所述第一电容；C2为所述第二金属板与车轮钢轱辘形成的所述第二电容，C3为所述第三金属板与车轮钢轱辘形成的所述第三电容。
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