CN117109949A - 轮胎变形监测系统及模拟实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了轮胎变形监测系统及模拟实验方法，该实验方法采用的车载显示终端主要布局在车辆驾驶室内；手持显示终端采用便携式手持设备，独立于车辆系统之外，可以直接查看数据采集终端历史数据，数据采集终端节点布局在车体上；传感器布局在车辆的各个部位，其中内置胎压检测发送模块和外置胎压检测发送模块分别布局在每个轮胎的内部和外部，以无线通信方式和数据采集终端进行通信；电源模块安装在驾驶室内，给车辆监测系统供电，该方法工作时，点击界面左侧轮胎监测按钮后弹出选中框后选中全车状态后，外置轮胎、智能轮胎和GPS传感器数据融合在一个界面中，多个传感器数据显示、观看更加直观，本发明，具有统一检测的特点。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎检测技术领域，具体为轮胎变形监测系统及模拟实验方法。
背景技术
轮胎检测技术是一种通过各种手段对轮胎进行检测和评估的技术。它可以帮助我们了解轮胎的磨损程度、气压、平衡状态、轮胎的结构和性能等方面的信息。轮胎检测技术可以帮助我们及时发现轮胎存在的问题，确保车辆行驶的安全性和稳定性。
但现有的轮胎检测技术无法将多个检测指标进行统一的显示，需要分别进行观察，但由于观察时间的差别会造成结果对应不精确。因此，设计统一检测的轮胎变形监测系统及模拟实验方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供轮胎变形监测系统及模拟实验方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：轮胎变形监测系统及模拟实验方法，该实验方法采用的车载显示终端主要布局在车辆驾驶室内；手持显示终端采用便携式手持设备，独立于车辆系统之外，可以直接查看数据采集终端历史数据，数据采集终端节点布局在车体上；传感器布局在车辆的各个部位，其中内置胎压检测发送模块和外置胎压检测发送模块分别布局在每个轮胎的内部和外部，以无线通信方式和数据采集终端进行通信；电源模块安装在驾驶室内，给车辆监测系统供电。
根据上述技术方案，该方法工作时，点击界面左侧轮胎监测按钮后弹出选中框后选中全车状态后，外置轮胎、智能轮胎和GPS传感器数据融合在一个界面中，多个传感器数据显示、观看更加直观，且无需对历史数据进行人为主观上的对比，只需观看当前系统的各个外置轮胎、智能轮胎和GPS传感器数据有无异常，如要观看轮胎的实时数据变化趋势，点击界面左侧轮胎监测按钮后弹出选中框后选中要查看的具体轮胎位置，可多选。
根据上述技术方案，该实验方法采用模拟实验系统进行工作，该系统包括轮胎检测模块，轮胎检测模块作为传感数据检测系统中的一部分接入到数据采集显控系统，轮胎检测模块由两部分组成，分别是数据检测终端和数据接收终端，胎压检测终端分为内置和外置两种方式，胎压检测终端通过采集轮胎更多的参数，如轮胎的胎压、温度、形变和加速度，将采集到的轮胎信息通过433MHz无线传输的方式发送给接收终端；数据接收终端负责将接收到数据发送给数据采集终端，采集终端又分为胎压监测、形变监测、三向加速度监测三个部分组成，采集终端是自身携带的锂电池为自身供电，该模块采用低功耗设计为原则。
根据上述技术方案，胎压检测模块发送终端的主控MCU选用华大半导体的低功耗芯片，型号为HC32L072，HC32L072系列是一款旨在延长便携式测量系统的电池使用寿命的超低功耗、宽电压工作范围的MCU，集成12位1Msps高精度SARADC，2个12位DAC以及集成了比较器、运放、内置高性能PWM定时器、LCD显示、多路UART、SPI、I2C、I2S、USB、CAN等丰富的通讯外设，内建AES、TRNG等信息安全模块，具有高整合度、高抗干扰、高可靠性和超低功耗的特点。本产品内核采用Cortex-M0+内核，配合成熟的Keil&IAR调试开发软件，支持C语言及汇编语言，汇编指令，胎压检测部分使用SNP739作为胎压检测芯片，胎压检测部分的功能是检测轮胎的胎压、温度、该模块自身电压的数值。
根据上述技术方案，形变检测部分使用的是型号为：
TY120-5CA(10％)-Q30-3P1K应变计作为形变检测设备搭配一个惠斯通电桥电路，使用HC32L072FAUA芯片自带的ADC外设采集形变数据，将形变数据通过UART方式发送给胎压检测芯片SNP739，形变检测部分得核心传感器为TY120-5CA(10％)-Q30-3P1K应变计。
根据上述技术方案，该型号应变计的测量范围≤10％，属于大量程应变计，灵敏度系数为2.0，阻值120欧姆，适合本方案的大量程应变测量选型，三向加速度检测部分使用ADXL372作为加速度检测芯片，该芯片使用SPI总线将检测到的数值发送给胎压检测芯片SNP739，ADXL372是一款超低功耗的加速度芯片，工作电流在22uA，待机电流在0.1uA，并能捕捉和存储事件的峰值和加速度值，且自主中断处理，无需处理器干预，符合本方案的低功耗设计选型和加速度测量需求。
根据上述技术方案，采集终端嵌入式软件在设备启动后首先进行设备初始化，进而处于工作状态，胎压传感器由外部事件触发后上报数据，形变检测和三向加速度可以由事件触发上报或定时读取数据，数据最终通过胎压芯中无线模块发送给接收终端；主控模块是由胎压、形变、三向加速度三个部分组成，在制作电路板时将这三部分做在一块电路板上，预计电路板的面积在10x3cm左右，采用内置气门嘴安装方式，将电路板安装在内置气门嘴装置上，应变计内嵌在轮胎的内壁上，使用柔性胶水粘贴牢固，将应变计上的连线与该模块连接牢固。
根据上述技术方案，本方案整体参考已购买的外置胎压检测设备，外部机械结构套用参考设备的机械结构，去除参考设备中内部的电路板改用自研的电路板作为外置胎压检测设备的总体思路。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过将外置轮胎、智能轮胎和GPS传感器数据融合在一个界面中，多个传感器数据显示、观看更加直观，且无需对历史数据进行人为主观上的对比，只需观看当前系统的各个外置轮胎、智能轮胎和GPS传感器数据有无异常。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的采集终端整体框架示意图；
图2是本发明的系统嵌入式软件流程图；
图3是本发明的外置胎压检测模块软件流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供技术方案：轮胎变形监测系统及模拟实验方法，该实验方法采用的车载显示终端主要布局在车辆驾驶室内；手持显示终端采用便携式手持设备，独立于车辆系统之外，可以直接查看数据采集终端历史数据，数据采集终端节点布局在车体上；传感器布局在车辆的各个部位，其中内置胎压检测发送模块和外置胎压检测发送模块分别布局在每个轮胎的内部和外部，以无线通信方式和数据采集终端进行通信；电源模块安装在驾驶室内，给车辆监测系统供电；
该方法工作时，点击界面左侧轮胎监测按钮后弹出选中框后选中全车状态后，外置轮胎、智能轮胎和GPS传感器数据融合在一个界面中，多个传感器数据显示、观看更加直观，且无需对历史数据进行人为主观上的对比，只需观看当前系统的各个外置轮胎、智能轮胎和GPS传感器数据有无异常，如要观看轮胎的实时数据变化趋势，点击界面左侧轮胎监测按钮后弹出选中框后选中要查看的具体轮胎位置，可多选；
该实验方法采用模拟实验系统进行工作，该系统包括轮胎检测模块，轮胎检测模块作为传感数据检测系统中的一部分接入到数据采集显控系统，轮胎检测模块由两部分组成，分别是数据检测终端和数据接收终端，胎压检测终端分为内置和外置两种方式，胎压检测终端通过采集轮胎更多的参数，如轮胎的胎压、温度、形变和加速度，将采集到的轮胎信息通过433MHz无线传输的方式发送给接收终端；数据接收终端负责将接收到数据发送给数据采集终端，采集终端又分为胎压监测、形变监测、三向加速度监测三个部分组成，采集终端是自身携带的锂电池为自身供电，该模块采用低功耗设计为原则；
胎压检测模块发送终端的主控MCU选用华大半导体的低功耗芯片，型号为HC32L072，HC32L072系列是一款旨在延长便携式测量系统的电池使用寿命的超低功耗、宽电压工作范围的MCU，集成12位1Msps高精度SARADC，2个12位DAC以及集成了比较器、运放、内置高性能PWM定时器、LCD显示、多路UART、SPI、I2C、I2S、USB、CAN等丰富的通讯外设，内建AES、TRNG等信息安全模块，具有高整合度、高抗干扰、高可靠性和超低功耗的特点。本产品内核采用Cortex-M0+内核，配合成熟的Keil&IAR调试开发软件，支持C语言及汇编语言，汇编指令，胎压检测部分使用SNP739作为胎压检测芯片，胎压检测部分的功能是检测轮胎的胎压、温度、该模块自身电压的数值；
形变检测部分使用的是型号为TY120-5CA(10％)-Q30-3P1K应变计作为形变检测设备搭配一个惠斯通电桥电路，使用HC32L072FAUA芯片自带的ADC外设采集形变数据，将形变数据通过UART方式发送给胎压检测芯片SNP739，形变检测部分得核心传感器为TY120-5CA(10％)-Q30-3P1K应变计；
该型号应变计的测量范围≤10％，属于大量程应变计，灵敏度系数为2.0，阻值120欧姆，适合本方案的大量程应变测量选型，三向加速度检测部分使用ADXL372作为加速度检测芯片，该芯片使用SPI总线将检测到的数值发送给胎压检测芯片SNP739，ADXL372是一款超低功耗的加速度芯片，工作电流在22uA，待机电流在0.1uA，并能捕捉和存储事件的峰值和加速度值，且自主中断处理，无需处理器干预，符合本方案的低功耗设计选型和加速度测量需求；
采集终端嵌入式软件在设备启动后首先进行设备初始化，进而处于工作状态，胎压传感器由外部事件触发后上报数据，形变检测和三向加速度可以由事件触发上报或定时读取数据，数据最终通过胎压芯中无线模块发送给接收终端；主控模块是由胎压、形变、三向加速度三个部分组成，在制作电路板时将这三部分做在一块电路板上，预计电路板的面积在10x3cm左右，采用内置气门嘴安装方式，将电路板安装在内置气门嘴装置上，应变计内嵌在轮胎的内壁上，使用柔性胶水粘贴牢固，将应变计上的连线与该模块连接牢固；
本方案整体参考已购买的外置胎压检测设备，外部机械结构套用参考设备的机械结构，去除参考设备中内部的电路板改用自研的电路板作为外置胎压检测设备的总体思路。
为满足轮胎实际载荷环境的模型验证和特性分析，设计集成胎体振动加速度/应变的胎内集成传感器测试系统，基于三角、矩形路面激励，设计了相关路面滚动试验。基于轮胎车架试验系统，设计速度、载荷、胎压、温度、路况等多变量耦合加载试验工况，获取轮胎滚动特性数据，为轮胎特性分析与模型验证奠定基础。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.轮胎变形监测系统及模拟实验方法，其特征在于：该实验方法采用的车载显示终端主要布局在车辆驾驶室内；手持显示终端采用便携式手持设备，独立于车辆系统之外，可以直接查看数据采集终端历史数据，数据采集终端节点布局在车体上；传感器布局在车辆的各个部位，其中内置胎压检测发送模块和外置胎压检测发送模块分别布局在每个轮胎的内部和外部，以无线通信方式和数据采集终端进行通信；电源模块安装在驾驶室内，给车辆监测系统供电。
2.根据权利要求1所述的轮胎变形监测系统及模拟实验方法，其特征在于：该方法工作时，点击界面左侧轮胎监测按钮后弹出选中框后选中全车状态后，外置轮胎、智能轮胎和GPS传感器数据融合在一个界面中，如要观看轮胎的实时数据变化趋势，点击界面左侧轮胎监测按钮后弹出选中框后选中要查看的具体轮胎位置。
3.根据权利要求2所述的轮胎变形监测系统及模拟实验方法，其特征在于：该实验方法采用模拟实验系统进行工作，该系统包括轮胎检测模块，轮胎检测模块作为传感数据检测系统中的一部分接入到数据采集显控系统，轮胎检测模块由两部分组成，分别是数据检测终端和数据接收终端，胎压检测终端分为内置和外置两种方式，胎压检测终端通过采集轮胎更多的参数，如轮胎的胎压、温度、形变和加速度，将采集到的轮胎信息通过433MHz无线传输的方式发送给接收终端；数据接收终端负责将接收到数据发送给数据采集终端，采集终端又分为胎压监测、形变监测、三向加速度监测三个部分组成，采集终端是自身携带的锂电池为自身供电。
4.根据权利要求3所述的轮胎变形监测系统及模拟实验方法，其特征在于：胎压检测模块发送终端的主控MCU选用华大半导体的低功耗芯片，型号为HC32L072，HC32L072系列是一款旨在延长便携式测量系统的电池使用寿命的超低功耗、宽电压工作范围的MCU，集成12位1Msps高精度SARADC，2个12位DAC以及集成了比较器、运放、内置高性能PWM定时器、LCD显示、多路UART、SPI、I2C、I2S、USB、CAN等丰富的通讯外设，内建AES、TRNG等信息安全模块，本产品内核采用Cortex-M0+内核，配合成熟的Keil&IAR调试开发软件，支持C语言及汇编语言，汇编指令，胎压检测部分使用SNP739作为胎压检测芯片，胎压检测部分的功能是检测轮胎的胎压、温度、该模块自身电压的数值。
5.根据权利要求4所述的轮胎变形监测系统及模拟实验方法，其特征在于：形变检测部分使用的是型号为TY120-5CA(10％)-Q30-3P1K应变计作为形变检测设备搭配一个惠斯通电桥电路，使用HC32L072FAUA芯片自带的ADC外设采集形变数据，将形变数据通过UART方式发送给胎压检测芯片SNP739，形变检测部分得核心传感器为TY120-5CA(10％)-Q30-3P1K应变计。
6.根据权利要求5所述的轮胎变形监测系统及模拟实验方法，其特征在于：该型号应变计的测量范围≤10％，属于大量程应变计，灵敏度系数为2.0，阻值120欧姆，适合本方案的大量程应变测量选型，三向加速度检测部分使用ADXL372作为加速度检测芯片，该芯片使用SPI总线将检测到的数值发送给胎压检测芯片SNP739，ADXL372是一款超低功耗的加速度芯片，工作电流在22uA，待机电流在0.1uA，并能捕捉和存储事件的峰值和加速度值，且自主中断处理，无需处理器干预。
7.根据权利要求6所述的轮胎变形监测系统及模拟实验方法，其特征在于：采集终端嵌入式软件在设备启动后首先进行设备初始化，进而处于工作状态，胎压传感器由外部事件触发后上报数据，形变检测和三向加速度可以由事件触发上报或定时读取数据，数据最终通过胎压芯中无线模块发送给接收终端；主控模块是由胎压、形变、三向加速度三个部分组成，在制作电路板时将这三部分做在一块电路板上，预计电路板的面积在10x3cm，采用内置气门嘴安装方式，将电路板安装在内置气门嘴装置上，应变计内嵌在轮胎的内壁上，使用柔性胶水粘贴牢固，将应变计上的连线与该模块连接牢固。
8.根据权利要求7所述的轮胎变形监测系统及模拟实验方法，其特征在于：本方案整体参考已购买的外置胎压检测设备，外部机械结构套用参考设备的机械结构，去除参考设备中内部的电路板改用自研的电路板作为外置胎压检测设备的总体思路。
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