CN1557643A

CN1557643A - 无源汽车轮胎气压和温度检测的方法和装置

Info

Publication number: CN1557643A
Application number: CNA2004100152439A
Authority: CN
Inventors: 华黄; 黄华; 黄伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2004-12-29

Abstract

本发明涉及一种无源汽车轮胎气压和温度检测的装置，在驾驶室安装检测报警处理器，其发射天线则安装在汽车车轮上方或侧边的车板，而在车轮的轮毂、轮胎内或气嘴上安装一个应答器，该应答器由感应天线、气压传感器、双金属温度传感器和电容C构成，这些部件集成为一体，发射天线通过信号连线与检测报警处理单元连接，检测报警处理器的电源线与汽车电瓶连接，检测报警处理器能安全地将汽车轮胎气压和温度的信号准确地显示和报警，系统结构简单、维修方便、成本低、性能优良。

Description

无源汽车轮胎气压和温度检测的方法和装置

技术领域

本发明涉及汽车轮胎气压和温度的无线感应检测，当轮胎发生漏气或高温发热时能自动报警的方法及装置。

背景技术

轮胎是汽车行驶的重要部件，其性能的优劣，将直接影响汽车的驱动性、通过性、平顺性、稳定性、安全性和舒适性等。汽车行驶时，以下的因素是影响汽车安全性的关键：

一、轮胎漏气，轮胎因被铁钉或尖锐物刺扎，导致漏气进而引起的爆胎。

二、轮胎气压不足，当汽车高速行驶时(速度超过120km/h)，轮胎气压不足容易造成胎体“谐振动”从而引发巨大的谐振作用力，如果轮胎不够结实或者已经有“伤”，就易爆胎；另外，气压不足使得轮胎的下沉量增大，在急拐弯时容易造成胎壁着地，而胎壁是轮胎最薄弱的部分，胎壁着地同样会导致爆胎。

三、轮胎气压不足或行走路况较差时，容易出现高温发热，其强度和抗拉抗磨能力下降，轮胎也会引起爆胎。

当轮胎一旦发生漏气，极其危险，轻者轮胎损坏，重者车毁人亡。

为了防止和避免轮胎破裂漏气，近年来人们研究了一些轮胎漏气报警装置，如1、中文期刊，“汽车轮胎气压电子实时监测系统”，韩建保陈厉兵，北京理工大学，<刊名>汽车技术2002，(7)<文摘>以北美市场及德国BERU公司的产品为例，介绍了轮胎压力电子实时监测系统的技术和市场方面的最新发展趋势，该实时监测系统的特点是：压力传感器与气门阀相集成，压力信号用高频无线电波传输，接收天线将信号进一步传输给中央处理器并进行处理，测量的轮胎压力值以及与其标准值的偏差，最终显示在中央控制台、仪表板或多功能转向盘的显示器上，当偏差超过限值时，及时警告驾驶员，提醒其采取必要的措施。2、中国专利，<申请号>02232524，<发明名称>汽车轮胎漏气自动报警器，<文摘>一种汽车轮胎漏气自动报警器，包括信号源电路和报警电路，其中信号源电路又包括电磁感应通路和气压开关。气压开关接在轮胎气嘴上，其中的气室封闭胶垫和开关触点压盖连为一体，气室封闭胶垫封闭轮胎气室，开关触点压盖后接弹簧，当轮胎气压大于弹簧压力时，电路断开，当轮胎气压不足，小于弹簧压力时，电路接通，经电磁感应通路利用电磁感应将信号传给报警电路，发出报警信号。该实用新型能够对行驶中的汽车轮胎进行实时的漏气检测，检测结果准确，不会因路面状况不好而发生误报，结构简单，使用方便，适合各类车辆使用。3、中国专利，<申请号>02208896，<发明名称>汽车轮胎泄漏气及破胎警告装置，<文摘>一种汽车轮胎泄漏气及破胎警告装置，是为一种以超音波感应器结合微处理器及数组警告灯组的侦测装置，利用超音波感应器可侦测各组轮胎与地面抵触高度的变化，进而监控轮胎的胎压变化，并能以微处理器计算比对出侦测状态，以令蜂鸣器发出警示声音及警示灯组的各组灯号发亮产生识别提示，以达到能维护轮胎行车安全的警报装置，同时也能让轮胎免于再受一次损坏而破坏整个安全结构。4、中国专利，<申请号>94104383，<发明名称>超薄型轮胎漏气报警装置，<文摘>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。

从上述的公开文献及专利中了解到，大多数的报警装置是在轮胎的气嘴上装上压力检测和无线发射装置，均需带上电池，使装置的重量较大，车轮需重新配重平衡，而电池通常的使用温度都小于40度，锂电池最高使用温度也只达到60度，在夏日的高温下极易损坏，故这些装置实用价值不大，因此没有得到广泛的应用，所以目前真正应用到汽车轮胎漏气报警的极少。

发明内容

为了克服现有技术的不足之处，本发明人经过许多探索和研究，特别是对各种感应式IC卡的研究，发明了一种传感器本身不需要用电，又能简单、可靠地将汽车轮胎气压和温度的信号准确地感应到驾驶室的仪表上进行检测和显示报警，而且具有结构简单、成本低、可靠性高、长寿命的汽车轮胎气压和温度检测的方法及装置。

本发明的技术方案可以通过以下方式实现：

汽车轮胎气压和温度的检测方法是采用传感器原理将轮胎气压参数，通过线路传递给驾驶室的检测报警器，通过指示器或者声音报警器将轮胎的状态指示或报警，其特点是本汽车轮胎气压和温度检测报警的方法是用L-C谐振电路将车轮轮胎的气压和温度情况通过天线谐振耦合后，由传输信号线传递给驾驶室的检测报警处理器，经处理和识别后，通过指示器和声音报警器将轮胎的状态指示或报警，即在汽车驾驶室内安置检测报警处理单元，而在车身靠近轮胎的地方安置发射天线，发射天线通过信号电缆与检测报警处理单元连接，形成检测报警处理器，检测报警处理器的电源输入端接到汽车电瓶上，在汽车车轮上安置应答器，检测报警处理器通过天线发射一定频率范围的无线电信号，并检测天线电流，应答器不需要工作电源，应答器由感应天线、气压传感器、温度传感器和若干个电感、电容电路构成L-C谐振回路，当轮胎的气压和温度改变时，通过机械位移使电感或电容数值改变，那么由其构成的L-C电路的谐振频率也随之而变，这样耦合到发射天线，使天线的电流也随着谐振点的变化而变化，检测报警处理器能检测这一电流的变化，并进行数据处理后，就可得知轮胎的压力及温度的数据并将其显示给驾驶员看，当轮胎气压低、气压高或温度高都可发出报警信号，提醒驾驶员注意。

采用上述的无源汽车轮胎气压和温度检测方法的装置包括检测报警处理器和应答器，检测报警处理器安装在驾驶室内，它的发射天线安装在汽车车轮上方或侧边的车板，而在车轮的轮毂、轮胎内或气嘴上安装一个应答器，该应答器由两个感应天线、气压传感器、温度传感器和电容构成，其中一个感应天线与气压传感器和电容集成一体构成L-C谐振式压力传感器，而另一个感应天线与温度传感器和电容集成一体构成L-C谐振式的温度传感器；这两个传感器的谐振频率互不覆盖。

以上所述的检测报警处理器由电源、微处理器、蜂鸣器、显示驱动电路、显示屏、振荡器、功率放大器、发射天线、检测单元等电路组成，由检测报警处理器的微处理器的D/A转换器送来的电压信号接到振荡器的Vin脚，振荡器的频率输出脚Fout接功率放大器输入端，功率放大器的输出端接到发射天线，天线反馈信号经过检波、滤波后输出到微处理器的A/D转换器引脚，经微处理器处理后输出到显示驱动电路或蜂鸣器，及时报告驾驶员。

以上所述的气压传感器选用固定在布尔登管或膜片、波纹管、弹簧等材料的铁芯与感应天线或电容集成的电感式或电容式气压传感器。当压力发生变化时，布尔登管或膜片、波纹管、弹簧产生位移，使铁芯移动，造成电感或电容数值改变，L-C谐振电路谐振频率发生改变。

以上所述的温度传感器选用由双金属片与感应天线或电容集成的电感式或电容式温度传感器，双金属片是由两种不同热伸缩性的金属构成，当温度变化时，双金属片将生产位移形变，使感应天线的电感或电容值改变。

以下介绍本发明无源汽车轮胎气压和温度检测的方法和装置的工作原理：

它的工作原理是，一个由电源、微处理器、蜂鸣器、LCD驱动、显示屏、压控振荡器、功率放大器、检测单元组成的检测报警处理单元安装在汽车驾驶室，在车轮附近适当的地方，安置发射天线，发射天线通过信号线与检测报警处理单元连接。检测报警处理器工作时经发射天线发射一定频率范围(扫频)的无线电波，给安置在车轮毂上或气嘴上里的应答器。当发射的频率与应答器的谐振频率一致时，天线电流增大，检测报警处理器的微处理器MCU可以检测到这一电流的变化，通过标定处理谐振点与压力和温度的参数曲线，可以得到压力和温度的数据，那么轮胎内的压力传感器和双金属温度传感器，随着压力或温度的变化，使铁芯位移，引起电感或电容的变化，则L-C谐振回路的谐振频率也跟着变化，经检测报警处理器处理后，即可在LCD上显示压力和温度值，有故障时报警。

本发明与现有的汽车轮胎漏气报警的方法和装置相比，具有以下优点：

1、在轮胎上安装的压力传感器、温度传感器和L-C电路，全部是无源元件，毋需工作电源。

2、感应天线、气压传感器和温度传感器可以封装集在一体，并用塑料或橡胶包裹，所以不用担心元件脱落、静电击穿、弯损等，提高了系统的可靠性。

3、外围电路设计简单，生产成本极低。

4、抗干扰、抗震能力强。

3、结构简单、维修方便。

附图说明

图1是本发明的汽车轮胎气压和温度检测的发射天线和应答器的安装位置示意图。

图2是汽车轮胎气压和温度检测装置的原理示意图。

图3是发射天线电流和频率关系曲线图。

具体实施方式

实施例1

从图1了解到，在汽车底盘2靠近轮胎4的地方安置发射天线1，而在轮胎4或气嘴5内或车毂6上装一个应答器3。

图2电路，检测报警处理器主要由安置在驾驶室内的LCD显示电路7、微处理器8、蜂鸣器9、压控振荡器10、功率放大器11、传输信号线12、天线电流检测电路和安置在车轮附近的发射天线13组成；安置在车轮上的应答器由弹性压力传感器14、铁芯15、双金属温度传感器16、感应天线L1和L2、电容C1和C2等无源元件组成的L-C谐振电路，并将感应天线L1和L2分别和铁芯和压力、温度传感器封装成一体，成为电感式压力传感器和电感式温度传感器(也可与电容封装一体成为电容式传感器)，那么当轮胎气压改变时，压力传感器14会带动铁芯15位移，使感应天线的电感发生变化，L1-C1回路的谐振频率也随之变化，同样温度改变也使L2-C2回路的谐振频率发生变化，经耦合到发射天线和微处理器进行检测和数据处理后，就可得知轮胎的压力及温度的数据并将其显示给驾驶员看，当轮胎气压低、气压高或温度高都可发出报警信号，提醒驾驶员注意。

图3是当检测报警处理器经发射天线发射的频率信号和应答器谐振频率一致(fg＝FO)时，天线上的电流将产生一个上冲点。

Claims

1、一种汽车轮胎气压和温度检测的方法，是采用传感器原理将轮胎气压参数，通过线路传递给驾驶室的检测报警器，通过指示器或者声音报警器将轮胎的状态指示或报警的方法，其特征在于：本汽车轮胎气压和温度检测报警的方法是用L-C谐振电路将车轮轮胎的气压和温度情况通过天线谐振耦合后，由传输信号线传递给驾驶室的检测报警处理器，经处理和识别后，通过指示器和声音报警器将轮胎的状态指示或报警，即在汽车驾驶室内安置检测报警处理单元，而在车身靠近轮胎的地方安置发射天线，发射天线通过信号电缆与检测报警处理单元连接，形成检测报警处理器，检测报警处理器的电源输入端接到汽车电瓶上，在汽车车轮上安置应答器，检测报警处理器通过天线发射一定频率范围的无线电信号，并检测天线电流，应答器不需要工作电源，应答器由感应天线、气压传感器、温度传感器和若干个电感、电容电路构成L-C谐振回路，它将轮胎的气压和温度的状况感应给发射天线并送到驾驶室的检测报警处理器。

2、一种如权利要求1所述的无源汽车轮胎气压和温度检测的装置，包括检测报警处理器和应答器，其特征在于：在汽车车轮上方或侧边的车板(2)安置发射天线(1)，而在车轮的轮毂(6)、轮胎(4)内或气嘴(5)上安装应答器(3)，该应答器由两个感应天线、气压传感器、温度传感器和电容构成，其中一个感应天线与气压传感器和电容集成一体构成L-C谐振式压力传感器，而另一个感应天线与温度传感器和电容集成一体构成L-C谐振式的温度传感器；所述的发射天线接有数据连线，与安装在驾驶室的报警处理单元连接。

3、根据权利要求2所述的无源汽车轮胎气压和温度检测的装置，其特征在于：检测报警处理器由电源、微处理器、蜂鸣器、显示驱动电路、显示屏、振荡器、功率放大器、发射天线、检测单元等电路组成，由检测报警处理器的微处理器的D/A转换器送来的电压信号接到振荡器的Vin脚，振荡器的频率输出脚Fout接功率放大器输入端，功率放大器的输出端接到发射天线，天线反馈信号经过检波、滤波后输出到微处理器的A/D转换器引脚，经微处理器处理后输出到显示驱动电路或蜂鸣器。

4、根据权利要求2所述的无源汽车轮胎气压和温度检测的装置，其特征在于：所述的所述的气压传感器选用固定在布尔登管或膜片、波纹管、弹簧等材料的铁芯与感应天线或电容集成的电感式或电容式气压传感器；所述的温度传感器选用由双金属片与感应天线或电容集成为电感式或电容式温度传感器，双金属片是由两种不同热伸缩性的金属构成。