CN2721430Y - 轮胎监测预警装置的无线发射器和无线接收报警器 - Google Patents

Abstract

一种轮胎监测预警装置由轮胎压力/温度监测无线发射器和无线接收报警器组成，采用单体压力/温度传感器、由微控制器设定工作频率和工作模式的射频信号发射器和锂电池，无线信号接收器是能接收、解调调制模式为FSK或ASK且采用曼彻斯特编码方式发送的射频数据、并由SPI总线串行接口将其传送出的超高频接收器模块，在无线信号接收器和报警电路之间设有大部分时间都处于低能耗状态的微控制器。具有结构新颖，体积小，重量轻，配装方便，直接采样监测，监测数据准确，显示直观清晰，使用稳定安全，能经受车轮高速运动的离心力作用，不会影响车轮动态平衡的优点。

Description

轮胎监测预警装置的无线发射器和无线接收报警器

技术领域

本实用新型涉及特别适用于车装的测量、信号、控制、分配轮胎压力或温度的装置，尤其涉及一种轮胎监测预警装置的无线发射器和无线接收报警器。

背景技术

据统计，高速公路46％的交通事故是由于轮胎发生故障引起的。机动车行驶时间超长，轮胎温度会持续升高，进而使轮胎压力过高，出现轮胎爆胎，而轮胎在行驶中被扎穿或气门发生松动又会造成轮胎压力过低，如果不能及时发现和排除这些隐患，往往会造成轮胎或车辆严重损坏，甚至发生交通事故。因此，为保障行车安全，在奔驰、宝马、三菱等汽车制造厂商出品的高档豪华跑车上通常安装有轮胎监测预警装置。现有的机动车轮胎监测预警装置主要是检测轮胎横向变形或轮轴距地高度的触地式轮胎有线信号监测预警装置，且多为单轮轮胎型监测，其构造复杂，误报多，采用电导线连接，不仅布线不便，而且易出现断路或插接头松动，不能正常传导电信号而失去作用。有些国外军用和民用越野汽车如美国通用汽车公司出品的悍马HUMMER系列越野汽车，采用中央轮胎充放气系统，其控制方法是驾驶人在驾驶室内操纵气阀的控制杆和观察轮胎压力表来调节轮胎压力，其缺点之一是人工操作，自动化程度低，增加驾驶人的额外负担，特别是汽车在昼夜气温变化大的环境或在多种路面上行驶时，驾驶人需要经常调节轮胎压力，缺点之二是现有的中央轮胎充放气系统只适合用于其专门设计的专用轮胎，如果普通汽车要加装中央轮胎充放气系统，就必须换装专用轮胎和其它附属配件，但是，在中国专用轮胎不仅货源匮缺且价格昂贵，致使在普通汽车上推广应用中央轮胎充放气系统受到严重的制约。

在中国专利数库中也有汽车轮胎压力、温度监测预警装置专利文献。如中国专利CN2296285Y公告的《汽车轮胎温度、压力动态监测装置》，由压力传感器、温度传感器、电刷、电刷触头和电信号转换处理装置及声光报警装置组成。这种监测预警装置不仅能在汽车静止状态下显示胎内压力、温度值，还能在汽车行驶过程中对车胎内压力、温度值超标及时发出警报，提醒驾驶人采取相应措施，解除爆胎危险.达到保障行车安全、减少经济损失的目的。但是，这种监测预警装置属于有线信号监测预警装置，不仅存在布线不便，而且通过电刷、电刷触头传递电信号，易受到磨损引起接触不良，甚至出现断路的缺陷。

又如中国专利CN2580405Y公告的《车用胎压与温度感应装置》，将压力/温度传感器固定于车辆的轮胎内侧，使其被轮胎所包覆，并于轮胎正上方的悬吊支架上固结有一铁粉芯发射天线，铁粉芯发射天线是与车内的发射/接收主机相连接，发射/接收主机每隔一段时间，会令铁粉芯发射天线对轮胎发射电能信号，信号会由轮胎内的压力/温度传感器的天线所接收，并储存于电容器中，使得压力/温度传感器不需使用电池，即可将行进中的车辆轮胎内部压力与温度利用高频无线传送方式，送至车内的发射/接收主机中，发射/接收主机会显示轮胎胎压与温度，若胎压与温度超过标准值时，发射/接收主机即会发出警报声警告驾驶人，以防止轮胎于行驶中发生爆胎的情形。这种监测预警装置属于无线信号监测预警装置，但是，它要求车内的发射/接收主机和轮胎内的压力/温度传感器利用高频无线传送方式将行进中的车辆轮胎内部压力与温度值送至发射/接收主机，即主机与压力/温度传感器之间采用双工通信方式，成本偏高，至于单纯由储能电容供电，不能确保监测预警装置稳定可靠工作。

发明内容

本实用新型的目的是弥补现有技术存在的缺陷，提出一种采用无线单工通信方式传递轮胎内部的压力/温度传感器监测结果以避免车辆于行驶中发生爆胎事故的轮胎监测预警装置的无线发射器。

本实用新型的又一目的是弥补现有技术存在的缺陷，提出一种采用无线单工通信方式接收轮胎内部的压力/温度传感器监测结果以避免车辆于行驶中发生爆胎事故的轮胎监测预警装置的无线接收报警器。

本实用新型的目的可以通过采用以下的技术方案予以实现：

这种轮胎监测预警装置的无线发射器，包括至少一个壳体及其内设的压力/温度传感器、无线信号发射器和电源，其特征是：

压力/温度传感器是单体压力/温度传感器。

无线信号发射器是采用微控制器设定工作频率和工作模式的射频信号发射器。

电源是锂电池。

本实用新型的目的还可以通过采用以下的技术方案予以实现：

所述的壳体是设有金属阀门的壳体。

所述的壳体金属阀门是满足强度和媒介兼容要求的可充气/放气的气门嘴。

所述的压力/温度传感器是满足温度和媒介兼容要求的电容型压力传感器。

所述的单体压力/温度传感器是有待机、测定压力、测定温度、输出数据共4种工作模式的压力/温度传感器。

所述的压力/温度传感器是具有电源管理和数字输出功能的压力/温度传感器。

所述的具有电源管理和数字输出功能的压力/温度传感器是有至少5个引脚，其中2个引脚用于控制其工作模式，2个引脚用于数据串行交换，另外1个引脚用于接收数据的压力/温度传感器。

所述的具有电源管理和数字输出功能的压力/温度传感器是还有1个定期输出复位信号至微控制器的复位引脚的压力/温度传感器。

所述的定期输出复位信号是间隔52分钟输出一次的定期输出复位信号。

所述的具有电源管理和数字输出功能的压力/温度传感器是在上电复位初始化后进入停止工作模式下定期唤醒微控制器，再由其设定为测定压力、测定温度工作模式，而在定期检测出的压力和温度数据发送后又被设定为待机工作模式的压力/温度传感器。

所述的压力/温度传感器的型号是MPXY8020A。

所述的轮胎压力/温度监测无线发射器装设于车辆的轮胎内部，通过其壳体金属阀门穿过钢圈的阀门孔固定在被监测轮胎上。对车轮和轮胎不必改动，适合在散装市场的车辆轮胎上装设压力/温度传感器。

所述的内设有压力/温度传感器的壳体是与车辆轮胎的侧体一体化成型的壳体。适合在制造车辆轮胎时装设压力/温度传感器。

所述的内设有压力/温度传感器的壳体是与车辆车轮的轴体结合为一体的壳体。适合在制造车辆车轮时装设压力/温度传感器。

所述的微控制器和无线信号发射器是封装一体的微控制器和无线信号发射器组件，且无线信号发射器是发送定期检测出的压力和温度数据后就由微控制器设定工作在停机模式的超高频发射器。

所述的封装一体的微控制器和无线信号发射器组件的型号是MC68HC908RF2，它有32个引脚，采用四方扁平封装，是有单片机和由单片机设定工作频率、工作模式的超高频发射器的组件，单片机连接压力/温度传感器，定期检测压力和温度数据，控制超高频发射器发送定期检测出的压力和温度射频数据。

所述的单片机是有8位闪速存贮器的单片机。

所述的超高频发射器是由单片机设定工作在内部晶体振荡模式下由单片机设定工作频率为315兆赫或434兆赫、调制模式为ASK、功率损耗小于1微安的超高频发射器。

所述的超高频发射器是采用曼彻斯特(Manchester)编码方式发送定期检测出的压力和温度射频数据的超高频发射器。

所述的射频数据格式是首字节+轮胎标识号、方位号+1字节温度值+1字节压力值+1字节校验和。

所述的超高频发射器是由压力/温度传感器输出至微控制器的复位信号所控制定期复位的超高频发射器。

所述的超高频发射器定期复位是间隔52分钟复位一次。

电源是3伏锂电池。

本实用新型的又一目的可以通过采用以下的技术方案予以实现：

这种轮胎监测预警装置的无线接收报警器，包括壳体及其内设的无线信号接收器、显示电路、报警电路和直流稳压电源，其特征是：

无线信号接收器是能接收、解调调制模式为FSK或ASK且采用曼彻斯特(Manchester)编码方式发送的射频数据、并由SPI总线串行接口将其传送出的高温集成超高频接收器模块。

在无线信号接收器和报警电路之间设有在大部分时间都处于低能耗睡眠状态的微控制器。

本实用新型的又一目的还可以通过采用以下的技术方案予以实现：

所述的无线信号接收器的型号是MC33594、MC33591或RF002，射频接收灵敏度是-106dBm。

所述的微控制器由SPI总线串行接口与无线信号接收器连接，并对其接收、解调采用曼彻斯特编码方式发送的射频数据进行处理，射频数据出现异常，微控制器控制报警电路输出报警信号。

所述的微控制器在处理各个轮胎内的射频信号发射器发送的相同格式的射频数据时能去掉唤醒信号、开始码和结束符等数据帧，并能在收到全部数据帧后中断。

所述的微控制器的型号是MC68HC908GT8，它带有液晶显示驱动电路。

所述的微控制器的输出端设有显示经过处理的定期检测出的压力和温度数据且包括设在壳体表面的显示屏的显示电路。

所述的显示屏是液晶显示屏或发光二极管显示屏。

液晶显示屏是五窗口显示屏，主窗口显示指定轮胎被监测的压力/温度值和压力/温度值等级图形，四个副窗口显示轮胎对应方位图标，其分布与各个被监测轮胎的左前、右前、左后、右后自然方位分别对应，在主窗口显示压力/温度值和压力/温度值等级图形的被监测轮胎所对应的副窗口，同时显示该轮胎方位图标，在压力/温度值是非常压/常温值时，显示闪动的压力/温度值等级图形和轮胎方位图标。

所述的显示屏是多窗口显示屏，主窗口显示指定轮胎被监测的压力/温度值和压力/温度值等级图形，副窗口显示轮胎对应方位图标，其分布与各个被监测轮胎的自然方位分别对应，在主窗口显示压力/温度值和压力/温度值等级图形的被监测轮胎所对应的副窗口，同时显示该轮胎方位图标，在压力/温度值是非常压/常温值时，显示闪动的压力/温度值等级图形和轮胎方位图标。

所述的主窗口显示的压力值等级图形有常压值、超压值和欠压值等级，温度值等级图形有常温值、超温值和超高温值等级。

所述的液晶显示屏是设有便于驾驶人在黑暗环境中观看显示屏的智能型半导体背光板的液晶显示屏。

所述的报警电路是发生声和/或光信号的报警电路。

所述的报警电路是对应被监测轮胎的压力/温度值的异常等级的多等级报警电路。

所述的多等级报警电路是分别发生异常、特异常的声和/或光信号报警电路。

所述的壳体设有通过紧固件将其安装在便于驾驶人观看显示屏和操纵按键的位置或车辆驾驶室仪表板附近的支架。

所述的壳体设有可以任意调整壳体倾斜角度的支架。

本实用新型对照现有技术的有益效果是，采用无线发射接收型轮胎压力/温度监测预警装置，具有结构新颖，体积小，重量轻，配装方便，直接采样监测，监测数据准确，显示直观清晰，使用稳定安全，能经受车轮高速运动的离心力作用，不会影响车轮动态平衡的优点。尤其是超高频发射器在发送定期检测出的压力和温度数据后就由单片机设定工作在停机模式，静态功率损耗仅为0.6微安左右，采用3伏锂电池供电，可以持续使用7～10年，无线接收报警器的微控制器在大部分时间都处于低能耗睡眠状态，静态功率损耗也只有6毫安左右。采用本实用新型可以延长车胎寿命，保障行车安全，实时控制适量胎压，还有助于提升车辆的机动性能、制动效能及经济效能。本实用新型可以广泛应用于小轿车、越野车、家庭厢式车、客车、卡车、大型载重汽车和特种车等多种机动车辆。

附图说明

图1是本实用新型的轮胎压力/温度监测无线发射器的电路组成方框图；

图2是本实用新型的无线接收报警器的电路组成方框图。

具体实施方式

请参阅图1和图2，本实用新型作的轮胎监测预警装置，是一轮胎压力/温度监测无线发射器和一无线接收报警器的组合。

这种轮胎监测预警装置的轮胎压力/温度监测无线发射器，包括4个壳体及其内设的型号是MPXY8020A的单体压力/温度传感器1、采用微控制器2设定工作频率和工作模式的射频信号发射器3和电源4。

压力/温度传感器1是满足温度和媒介兼容要求的电容型压力传感器，有待机、测定压力、测定温度、输出数据共4种工作模式。

压力/温度传感器1还是具有电源管理和数字输出功能的压力/温度传感器，有至少5个引脚，其中2个引脚S₀、S₁/Vpp用于控制其工作模式，2个引脚CLK、OUT用于数据串行交换，另外1个引脚DATA用于接收数据，还有1个间隔52分钟输出一次的定期输出复位信号至微控制器的复位引脚RST。

压力/温度传感器1在上电复位初始化后进入停止工作模式下定期唤醒微控制器2，再由其设定为测定压力、测定温度工作模式，而在定期检测出的压力和温度数据发送后又被设定为待机工作模式。

轮胎压力/温度监测无线发射器装设于车辆的轮胎内部，通过其壳体金属阀门穿过钢圈的阀门孔固定在被监测轮胎上。对车轮和轮胎不必改动。

微控制器2和射频信号发射器3是型号为MC68HC908RF2的封装一体的微控制器和无线信号发射器组件，且射频信号发射器3是发送定期检测出的压力和温度数据后就由微控制器2设定工作在停机模式的超高频发射器，以显著降低电池消耗，有效延长封装一体的无线信号发射器和微控制器组件的使用寿命。组件MC68HC908RF2有32个引脚，采用四方扁平封装，有8位闪速存贮器的单片机和由单片机设定工作在内部晶体振荡模式下由单片机设定工作频率为315兆赫或434兆赫、调制模式为ASK、功率损耗小于1微安的超高频发射器，单片机连接压力/温度传感器1，定期检测压力和温度数据，控制超高频发射器采用曼彻斯特编码方式发送定期检测出的压力和温度射频数据。射频数据格式是首字节+轮胎标识号、方位号+1字节温度值+1字节压力值+1字节校验和。

超高频发射器由压力/温度传感器1输出至微控制器2的复位信号所控制定期复位，间隔52分钟复位一次。

电源4是3伏锂电池。

这种轮胎监测预警装置的无线接收报警器，包括壳体及其内设的无线信号接收器5、显示电路6、报警电路7和直流稳压电源8。

无线信号接收器5是能接收、解调调制模式为FSK或ASK且采用曼彻斯特编码方式发送的射频数据、并由SPI总线串行接口将其传送出的高温集成超高频接收器模块MC33594，射频接收灵敏度是-106dBm。

在无线信号接收器5和报警电路7之间设有在大部分时间都处于低能耗睡眠状态的微控制器9，其型号是MC68HC908GT8，带有液晶显示驱动电路。

微控制器9由SPI总线串行接口与无线信号接收器5连接，并对其接收、解调采用曼彻斯特编码方式发送的射频数据进行处理，射频数据出现异常，微控制器9控制报警电路7输出报警信号。

微控制器9在处理各个轮胎内的射频信号发射器3发送的相同格式的射频数据时能去掉唤醒信号、开始码和结束符等数据帧，并能在收到全部数据帧后中断。

微控制器9的输出端，设有显示经过处理的定期检测出的压力和温度数据且包括设在壳体表面的液晶显示屏的显示电路6。

液晶显示屏是五窗口显示屏，主窗口显示指定轮胎被监测的压力/温度值和压力/温度值等级图形，四个副窗口显示轮胎对应方位图标，其分布与各个被监测轮胎的左前、右前、左后、右后自然方位分别对应，在主窗口显示压力/温度值和压力/温度值等级图形的被监测轮胎所对应的副窗口，同时显示该轮胎方位图标，在压力/温度值是非常压/常温值时，显示闪动的压力/温度值等级图形和轮胎方位图标。

主窗口显示的压力值等级图形有常压值、超压值和欠压值等级，温度值等级图形有常温值、超温值和超高温值等级。

液晶显示屏设有便于驾驶人在黑暗环境中观看显示屏的智能型半导体背光板。

报警电路7是对应被监测轮胎的压力/温度值的异常等级分别发生异常、特异常的声光信号多等级报警电路。声信号由70db有源蜂鸣器发出，光信号由红色发光二极管指示。

所述的壳体设有通过紧固件将其安装在车辆驾驶室仪表板附近，且可以任意调整壳体倾斜角度的支架，以便于驾驶人观看显示屏和操纵按键。

当机动车辆起动时，轮胎监测预警装置起动，进入工作状态；机动车辆汽车停止行驶时，轮胎监测预警装置处于掉电状态，可以有效延长锂电池电源4的寿命。轮胎监测预警装置进入工作状态时，会进行自检，检测压力/温度传感器1是否正常，检测完毕，轮胎压力/温度监测无线发射器采用无线单工通信方式将各轮胎的实时压力和温度值发送至无线接收报警器，由其显示电路6将各个压力/温度传感器1的监测数值定时动态在车辆驾驶室仪表板附近处的壳体内的多窗口显示屏显示出来，准确地报告轮胎内的状况。多窗口显示屏的主窗口显示指定轮胎被监测的压力/温度值和压力/温度值等级图形，同时将被监测轮胎的实时压力/温度值与基准值进行校验，如果压力/温度值是非常压/常温值时，即出现轮胎压力不足、漏气、压力过大、压力急速上升、温度超过一定值时，如轮胎内气压高于设定值20％，或轮胎内的空气温度高于70℃，显示的图形会闪动，如果显示的压力值等级图形是超压值或欠压值等级，或者温度值等级图形是超温值或超高温值等级。报警电路7及时分别发出异常、特异常的声、光报警信号，提醒驾驶人采取相应防范措施，立即停车检查轮胎的状况，避免引发交通事故，保障行车安全。

无线接收报警器由相应软件控制循环接收处理数据，定时器溢出中断会打断非完整数据的接收过程，并将相关数据状态初始化后重新回到此循环中。在开始接收之前，需要由微控制器9先对无线信号接收器5的控制寄存器进行配置，使其工作在射频模式下。完成配置之后，设置无线信号接收器5在接收到射频信号发射器3监测发送的编码射频数据后，将其转化成TTL电平的串行数据从微控制器9的引脚MOSI输出，并且从微控制器9的引脚SCLK同步输出时钟，通过时钟信号来准确地读取射频数据。在读取每位数据时，都开启定时器溢出中断来确保滤去不完整的数据，并且开始等待下一次的数据帧，以剔除错误信号。在每一个数据帧接收完毕后，微控制器9都计算校验和，并与接收到的校验和相比较，从而判断此次数据帧是否正确。

本监测预警装置还可以用来更新轮胎压力及温度的限值，进行轮胎状态的实时监控，根据车辆的实际停车和行车的不同，以及轮胎压力的突变改变数据更新的速度，更及时地告知驾驶人有关轮胎压力的突然变化。

Claims (10)

1、一种轮胎监测预警装置的无线发射器，包括至少一个壳体及其内设的压力/温度传感器、无线信号发射器和电源，其特征是：

压力/温度传感器是单体压力/温度传感器；

无线信号发射器是采用微控制器设定工作频率和工作模式的射频信号发射器；

电源是锂电池。

2、根据权利要求1所述的轮胎监测预警装置的无线发射器，其特征是所述的壳体是设有金属阀门的壳体。

3、根据权利要求1所述的轮胎监测预警装置的无线发射器，其特征是所述的压力/温度传感器是具有电源管理和数字输出功能的压力/温度传感器。

4、根据权利要求3所述的轮胎监测预警装置的无线发射器，其特征是所述的具有电源管理和数字输出功能的压力/温度传感器是在上电复位初始化后进入停止工作模式下定期唤醒微控制器，再由其设定为测定压力、测定温度工作模式，而在定期检测出的压力和温度数据发送后又被设定为待机工作模式的压力/温度传感器。

5、根据权利要求1所述的轮胎监测预警装置的无线发射器，其特征是所述的微控制器和无线信号发射器是封装一体的微控制器和无线信号发射器组件，且无线信号发射器是发送定期检测出的压力和温度数据后就由微控制器设定工作在停机模式的超高频发射器。

6、一种轮胎监测预警装置的无线接收报警器，包括壳体及其内设的无线信号接收器、显示电路、报警电路和直流稳压电源，其特征是：

无线信号接收器是能接收、解调调制模式为FSK或ASK且采用曼彻斯特编码方式发送的射频数据、并由SPI总线串行接口将其传送出的高温集成超高频接收器模块；

在无线信号接收器和报警电路之间设有在大部分时间都处于低能耗睡眠状态的微控制器。

7、根据权利要求6所述的轮胎监测预警装置的无线接收报警器，其特征是所述的微控制器的输出端设有显示经过处理的定期检测出的压力和温度数据且包括设在壳体表面的显示屏的显示电路。

8、根据权利要求6或7所述的轮胎监测预警装置的无线接收报警器，其特征是所述的显示屏是多窗口显示屏，主窗口显示指定轮胎被监测的压力/温度值和压力/温度值等级图形，副窗口显示轮胎对应方位图标，其分布与各个被监测轮胎的自然方位分别对应，在主窗口显示压力/温度值和压力/温度值等级图形的被监测轮胎所对应的副窗口，同时显示该轮胎方位图标，在压力/温度值是非常压/常温值时，显示闪动的压力/温度值等级图形和轮胎方位图标。

9、根据权利要求6所述的轮胎监测预警装置的无线接收报警器，其特征是所述的报警电路是分别发生异常、特异常的声和/或光信号报警电路。

10、根据权利要求6所述的轮胎监测预警装置的无线接收报警器，其特征是所述的壳体设有可以任意调整壳体倾斜角度的支架。

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