CN112304482B - 一种可用于物联网的无线换挡力检测传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可用于物联网的无线换挡力检测传感器，所述传感器包括基于ZigBee协议无线网络部分、AD转换模块、低功耗数据处理器、X，Y向力检测模块、充放电保护电路及可充电电池。由X，Y向力检测模块分设在笼式机械体内4个立柱上的16个应变片实现实时测量X向和Y向的受力大小，经AD转换模块转换微电压信号，通过低功耗数据处理器读取AD转换模块传输的数字信号，结合已标定的标定系数，计算X、Y向实时对应的加载力值，并通过IO接口发送给无线发送模块，完成对重型手动变速箱换挡力的检测。本发明的优点是：所述传感器采用无线连接，低功耗，测试灵活性和移动性强，并可用于物联网，实现变速箱下线智能车间信息交换、监控和智能化管理。

Description

一种可用于物联网的无线换挡力检测传感器
技术领域
本发明涉及汽车变速箱测试领域，具体来说，是涉及一种检测MT系列变速箱换挡力的测试传感器。
背景技术
在手动挡汽车中，车辆之所以能够实现不同速度行驶是因为行驶中驾驶员手动进行了换挡，变速箱内部参与工作的挡位齿轮对就会发生变化，而执行这一功能的重要部件就是换挡机构，它对车辆的操作运行起着至关重要的作用。汽车行驶过程中能否正常换挡转换，使得车辆在匹配行驶工况的挡位下运行，从而实现动力源输出方向和速比变换，来控制车辆前进、后退以及行驶中的速度。汽车换挡机构与变速箱的适应与否与汽车内饰环境的舒适性和稳定性有着直接关系，是实现汽车动力输出的重要保障。而换挡过程中换挡力的大小直接反映了换挡机构舒适性和执行性，是评价换挡机构运行好坏的最直接参数指标。
随着智能工厂的不断推进，各种设备正在嵌入智能传感器并获得物联网通讯功能，以进行信息交换、监控和管理。因此，具有连接物联网功能的无线换挡力检测传感器对于构建智能工厂变得尤为重要。目前，变速箱换挡力检测设备均采用有线连接，对于总装完成车辆下线检测十分不方便，并且检测信息不能联网通讯。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种可用于物联网的无线换挡力检测传感器，本发明所述的无线换挡力检测传感器采用无线连接，低功耗，测试灵活性和移动性强，并可用于物联网，完成对重型商用车手动变速箱换挡力的检测，并实现变速箱下线智能车间信息交换、监控和智能化管理。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种可用于物联网的无线换挡力检测传感器，其特征是：包括基于ZigBee协议无线网络部分、低功耗数据处理器、AD转换模块、低功耗数据处理器、X，Y向力检测模块、充放电保护电路及可充电电池。充放电保护电路和可充电电池为无线换挡力检测传感器提供电源，由X，Y向力检测模块分设在笼式机械体内4个立柱上的16个应变片实现实时测量X向和Y向的受力大小，经AD转换模块接收及24位不失真的转换微电压信号，通过低功耗数据处理器读取处理AD转换模块传输的数字信号，结合前期标定的标定系数，计算出当前的X向和Y向分别对应的加载力的值，并通过IO接口发送给无线发送模块，完成对重型商用手动变速箱换挡力的检测以及测试信息的无线传输和智能管理。
更优选为，前述可用于物联网的无线换挡力检测传感器中，所述的基于ZigBee协议无线网络部分可以实现点到点的无线传输，也可以进行物联网组网并实施数据传输，以达到单个点对点的低功耗传输以及互相组网传输较远距离的低功耗长距离传输的目的。
更优选为，前述可用于物联网的无线换挡力检测传感器中，所述的低功耗数据处理器主要由低功耗CPU、IO接口、报警指示组成。
更优选为，前述可用于物联网的无线换挡力检测传感器中，所述的X、Y向力检测模块由16个应变片组成，分别设置在4个立柱上，固置在笼式机械体内，实现实时测量X轴和Y轴的受力大小。
更优选为，前述可用于物联网的无线换挡力检测传感器中，为了保证模拟信号的完整性和可靠性，利用双层屏蔽电缆传输模拟信号至AD转换模块。
更优选为，前述可用于物联网的无线换挡力检测传感器中，所述的AD转换模块主要由精密参考电源和前置增益放大器组成，实现接收和24位不失真的转换微电压信号。所述精密参考电源主要为AD转换过程中提供最大值的数据参考。
更优选为，前述可用于物联网的无线换挡力检测传感器中，所述的可充电电池主要为传感器提供电源供应，电池的电压值可以通过内部检测电路经无线发射反馈给上位机进行判断。
更优选为，前述可用于物联网的无线换挡力检测传感器中，所述的充放电电路可以实现对锂电池的安全控制充放电。
附图说明
图1为本发明所述传感器的主体结构示意图；
图2为本发明所述传感器的控制原理示意图；
图3为基于ZigBee无线网络及低功耗数据处理原理图；
图4为AD转换模块原理图；
图5为电池充放电原理图。
其中标记为：1、笼式机械体；2、控制系统腔；3、手动换挡杆。
具体实施方式
下面结合附图1-5作详细说明：
如图1所示，可用于物联网的无线换挡力检测传感器主要包括：笼式机械体1、控制系统腔2和手动换挡杆3。
一、笼式机械体
笼式机械体1中主要包括X、Y向力检测模块，它由X，Y向力由16个应变片组成，分别设置在4个立柱上，固置在笼式机械体内，实现实时测量X轴和Y轴的受力大小。
二、控制系统腔
控制系统腔2中布置了基于ZigBee协议无线网络部分、AD转换模块、低功耗数据处理器、充放电保护电路及可充电电池。
1、基于ZigBee协议无线网络部分
基于ZigBee协议无线网络部分可以实现点到点的无线传输，也可以进行物联网组网并实施数据传输，以达到单个点对点以及互相组网长距离的低功耗传输目的，原理如图3所示。
2、AD转换模块
AD转换模块主要由精密参考电源和前置增益放大器组成，实现接收和24位不失真的转换微电压信号。所述精密参考电源主要为AD转换过程中提供最大值的数据参考，其AD转换原理如图4所示。
3、低功耗数据处理器
低功耗数据处理器主要由低功耗CPU，IO接口、报警指示组成。前述低功耗CPU负责读取处理AD转换模块传输的数字信号，结合前期标定的标定系数进行综合计算，算出当前的X向和Y向分别对应的加载力的值，并通过IO接口发送给无线发送模块。当加载力出现过载的情况，报警指示会有提示。低功耗数据处理原理如图3所示。
4、X，Y向力检测模块
X，Y向力检测模块由16个应变片组成，分别设置在4个立柱上，固置在笼式机械体内，实现实时测量X轴和Y轴的受力大小。
5、充放电保护电路
充放电电路可以实现对锂电池的安全控制充放电。
6、可充电电池
可充电电池主要为传感器提供电源供应，利用可充电电池减少碳排放，更环保。电池的电压值可以通过内部检测电路经无线发射反馈给上位机进行判断。电池充放电原理如图5所示。
图2为本发明所述的可用于物联网的无线换挡力检测传感器的控制原理示意图，充放电保护电路和可充电电池为无线换挡力检测传感器提供电源，由X，Y向力检测模块分设在笼式机械体内4个立柱上的16个应变片实现实时测量X向和Y向的受力大小，经AD转换模块接收及24位不失真的转换微电压信号，通过低功耗数据处理器读取处理AD转换模块传输的数字信号，结合前期标定的标定系数，计算出当前的X向和Y向分别对应的加载力的值，并通过IO接口发送给无线发送模块，完成对重型商用手动变速箱换挡力的检测以及测试信息的无线传输和智能管理。

Claims (1)

1.一种可用于物联网的无线换挡力检测传感器，其特征在于：包括基于ZigBee协议无线网络部分、低功耗数据处理器、AD转换模块、X，Y向力检测模块、充放电保护电路及可充电电池；充放电保护电路和可充电电池为传感器提供电源，由X，Y向力检测模块分设在笼式机械体内4个立柱上的16个应变片实现实时测量X向和Y向的受力大小，经AD转换模块接收并转换为24位不失真的微电压信号，通过低功耗数据处理器读取处理AD转换模块传输的数字信号，结合已标定的标定系数，计算出当前的X向和Y向分别对应的加载力的值，并通过IO接口发送给无线发送模块，完成对重型商用车手动变速箱换挡力的检测以及测试信息的无线传输和智能管理。
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