ES2259977T3 - Metodo y aparato para un sistema de control a distancia de la presion de neumaticos. - Google Patents
Metodo y aparato para un sistema de control a distancia de la presion de neumaticos.Info
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Abstract
Un método de programación para un sistema monitor de neumáticos a distancia (10) de un vehículo (V), cuyo sistema monitor de neumáticos a distancia incluye monitores (12) de neumático, situados en los neumáticos (T(1), T(2), T(3), T(4)) del vehículo, y una unidad receptora (14) situada sobre el vehículo, comprendiendo el método de programación: (a) aplicar (62) una señal de activación de relativamente baja frecuencia, procedente de un excitador (16) situado muy cerca del vehículo, a una bobina (L1) de un monitor de neumático del vehículo; (b) en el excitador, detectar una señal de datos procedente del monitor de neumático, cuya señal de datos se produce modulando una señal de relativamente baja frecuencia del monitor de neumático con datos del neumático producidos como respuesta a un parámetro medido del neumático; (c) en el excitador, recibir (66) los datos del neumático de la señal de datos; (d) asociar (68) los datos del neumático con información de la posición del monitor de neumático sobre el vehículo; (e) repetir las acciones (a), (b), (c) y (d) para todos los neumáticos del vehículo; y (f) descargar (72) los datos del neumático y la información de la posición desde el excitador en una unidad receptora del vehículo; caracterizado porque la señal de activación aplicada es una señal de activación, de relativamente baja frecuencia, procedente de un excitador que está separado del vehículo y está situado muy cerca de la bobina del monitor de neumático de una rueda del vehículo.
Description
Método y aparato para un sistema de control a
distancia de la presión de neumáticos.
La presente invención se refiere en general a un
método y un aparato para monitorizar características de un
neumático en un vehículo.
Se han desarrollado sistemas para monitorizar
una característica, tal como la presión de los neumáticos, de un
vehículo y comunicar la característica a un receptor situado en una
estación central de control usando transmisiones radioeléctricas.
En cada neumático se sitúa un monitor y periódicamente se toma una
medición de la característica de los neumáticos. A continuación el
monitor transmite los resultados de la medición en una transmisión
de radiofrecuencia a la estación central de control, la cual activa
una alarma o una imagen como respuesta a la medición.
Un problema de tales sistemas ha sido la
necesidad de programar la posición de los transmisores en la
estación central. Para que sean completamente útiles, cuando se
presenta una imagen o una alarma, preferentemente se asocian los
datos característicos del neumático con el neumático que originó la
medición. Cada monitor incluye información de identificación que
puede transmitirse con la medición. Preferentemente se activa el
monitor de neumático de modo que se produzca esta información y
después se transfiere la información a la estación central y se
asocia con la posición del neumático.
En una técnica, cada uno de los monitores de
neumáticos incluye un interruptor de láminas u otro dispositivo
magnético. Se pasa un imán cerca del interruptor de láminas,
haciendo que el monitor efectúe una transmisión de radiofrecuencia
que incluye datos de identificación. Un técnico de servicio repite
este proceso en cada rueda y después carga en la estación central
de control la información de identificación y de posición. Otro
método proporciona en cada monitor de neumático un código de barras
impreso, el cual contiene la información de identificación y puede
leerse con un lector adecuado del código de barras.
Estas técnicas previas han tenido una eficacia
limitada. La técnica de programación magnética puede estar sujeta a
interferencias y cruces, por ejemplo, en una fábrica en la que se
ensamblen muchos de tales monitores de neumático con las ruedas y
los vehículos. El sistema de etiquetas con código de barras requiere
una etiqueta en cada neumático, la cual puede perderse, ensuciarse
o quedar ilegible.
Una limitación adicional de estas técnicas es la
operación manual que requiere su activación por un técnico de
servicio. Se desea un sistema que transfiera automáticamente al
receptor los datos de posición de la rueda. Un sistema de esta
clase sería particularmente útil después de cualquier cambio de
posición de los neumáticos, tal como la rotación de los neumáticos
o el cambio de un neumático.
La patente
GB-A-2316209 describe un proceso
para comprobar la presión de aire de los neumáticos de las ruedas
de un vehículo de motor, por medio de una unidad de medición
dispuesta en o sobre el neumático de cada rueda. Se proporciona una
señal de presión mediante una unidad transmisora respectiva y se
recibe en una unidad receptora remota junto con un valor de
identificación característico de la unidad transmisora respectiva.
Por medio de una unidad de control se compara el valor de
identificación de la unidad transmisora, con valores de
identificación de referencia asignados a las unidades transmisoras
respectivas. La asignación de la posición respectiva de la rueda
del vehículo de motor a las señales se lleva a cabo mediante un
proceso de transferencia de datos bidireccional, en el que una
señal de activación generada por la unidad de control se transmite
selectivamente a una rueda respectiva del vehículo de motor como
señal de onda larga. La señal de onda larga se asigna,
respectivamente, a una unidad transmisora, la cual genera a partir
de ella una señal de identificación de onda larga, y la señal de
datos que contiene la señal de identificación de onda larga y el
valor de identificación de la unidad transmisora respectiva son
proporcionados por la unidad transmisora a la unidad de control como
señal de alta frecuencia. La posición de la rueda es identificada
por la unidad de control basándose en la señal de identificación de
onda larga.
Esta invención proporciona un método de
programación para un sistema monitor de neumáticos a distancia de
un vehículo, cuyo sistema monitor de neumáticos a distancia incluye
monitores de neumático, situados en los neumáticos del vehículo, y
una unidad receptora situada sobre el vehículo, comprendiendo el
método de programación:
(a) aplicar una señal de activación de
relativamente baja frecuencia, procedente de un excitador situado
muy cerca del vehículo, a una bobina de un monitor de neumático del
vehículo;
(b) en el excitador, detectar una señal de datos
procedente del monitor de neumático, cuya señal de datos se produce
modulando una señal de relativamente baja frecuencia del monitor de
neumático con datos del neumático producidos como respuesta a un
parámetro medido del neumático;
(c) en el excitador, recibir los datos del
neumático de la señal de datos;
(d) asociar los datos del neumático con
información de la posición del monitor de neumático sobre el
vehículo;
(e) repetir las acciones (a), (b), (c) y (d)
para todos los neumáticos del vehículo; y
(f) descargar los datos del neumático y la
información de la posición desde el excitador en una unidad
receptora del vehículo;
en el que la señal de activación aplicada es una
señal de activación, de relativamente baja frecuencia, procedente
de un excitador que está separado del vehículo y está situado muy
cerca de la bobina del monitor de neumático de una rueda del
vehículo.
Por ejemplo, el paso de aplicar una señal de
activación, de relativamente baja frecuencia, comprende aplicar una
señal que tiene una frecuencia elegida de modo que entre en
resonancia con la bobina del monitor de neumático.
Más específicamente, el paso de aplicar una
señal de activación, de relativamente baja frecuencia, puede
comprender aplicar una señal que tenga una frecuencia de 125 kHz
substancialmente.
En una característica adicional de la invención,
el paso de aplicar una señal de activación, de relativamente baja
frecuencia, puede comprender situar una bobina primaria del
excitador cerca de la bobina del monitor de neumático, para
accionar el monitor de neumático con la señal de relativamente baja
frecuencia.
En el último método, el paso de aplicar una
señal de activación, de relativamente baja frecuencia, puede
comprender llevar una unidad excitadora, de sujeción manual, cerca
de un neumático respectivo del vehículo durante el ensamblaje del
vehículo con el neumático respectivo.
Alternativamente, el paso de aplicar una señal
de activación, de relativamente baja frecuencia, puede comprender
situar el excitador en una posición substancialmente estacionaria de
una fábrica de montaje de automóviles; y a medida que el vehículo,
que incluye el monitor de neumático, se desplace por delante de la
posición substancialmente estacionaria, transmitir energía de
relativamente baja frecuencia de la bobina primaria a la bobina del
monitor de neumático.
En un método adicional, el paso de aplicar una
señal de activación, de relativamente baja frecuencia, puede
comprender situar un primer excitador en una primera posición
substancialmente estacionaria, situada en un primer lado de una
cadena de montaje que transporta el vehículo; situar un segundo
excitador de neumático en una segunda posición substancialmente
estacionaria, de un segundo lado de la cadena de montaje que
transporta el vehículo; y a medida que el vehículo, que incluye el
monitor de neumático en el primer lado del vehículo y un segundo
monitor de neumático en el segundo lado del vehículo, se mueva por
delante de la posición substancialmente estacionaria y de la
segunda posición substancialmente estacionaria, transmitir energía
de relativamente baja frecuencia de la bobina primaria del primer
excitador a la bobina del monitor de neumático y transmitir energía
de relativamente baja frecuencia de la bobina primaria del segundo
excitador de neumático a la bobina del segundo monitor de
neumático.
En un método adicional más, el paso de aplicar
una señal de activación, de relativamente baja frecuencia,
comprende situar un primer excitador cerca de un techo del vehículo,
en una posición que un operario lleve a su lugar y sitúe
manualmente junto a cada monitor respectivo de neumático del
vehículo; y, como respuesta a una operación del operario,
transmitir energía de relativamente baja frecuencia de la bobina
primaria a la bobina del monitor de neumático.
Según una característica adicional de la
invención, el paso de detectar una señal de datos, procedente del
monitor de neumático, puede comprender detectar información de
identificación del monitor de neumático en la señal de datos. El
último método puede comprender, además, asociar secuencialmente la
información detectada de identificación con neumáticos respectivos
del vehículo. El método puede incluir también recibir datos de
posición que identifiquen la posición del monitor de neumático sobre
el vehículo.
El paso de descargar los datos del neumático y
la información de la posición, puede comprender comunicar datos por
un enlace alámbrico de datos desde el excitador a la unidad
receptora. Más específicamente, el paso de comunicar datos puede
comprender establecer una conexión temporal entre el excitador y la
unidad receptora; transferir los datos por la conexión temporal
desde el excitador a la unidad receptora; e interrumpir la conexión
temporal.
El paso de descargar los datos del neumático y
la información de la posición, puede comprender comunicar datos por
un enlace inalámbrico de datos desde el excitador a la unidad
receptora.
El paso de detectar la señal de datos puede
comprender:
detectar una modulación de impedancia de un
campo radiado de una bobina primaria del excitador; y descodificar
datos codificados según la modulación de impedancia debida al
funcionamiento del monitor de neumático.
El paso de detectar la señal de datos también
puede comprender:
detectar en una bobina primaria del excitador
energía de relativamente baja frecuencia radiada por la bobina del
monitor de neumático, siendo excitada la bobina con los datos del
neumático para producir la energía radiada.
Según una característica adicional el método
puede incluir, en un circuito receptor montado centralmente (14),
recibir una señal de relativamente alta frecuencia emitida desde el
monitor de neumático y transferir datos actualizados del
neumático.
El paso de recibir la señal de relativamente
alta frecuencia, puede comprender recibir información de
identificación de cada monitor de neumático del vehículo; y asociar
la información de identificación con información actualizada de la
posición de cada monitor de neumático.
Lo siguiente es una descripción de algunas
realizaciones específicas de la invención, haciéndose referencia a
los dibujos anejos, en los que:
la figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema de control a distancia de la presión de neumáticos;
la figura 2 es una vista en sección transversal
de una rueda que incluye un neumático y un monitor de neumático
montados en la misma;
la figura 3 es un diagrama de bloques de un
monitor de neumático que se usa en el sistema de control a distancia
de neumáticos de la figura 1;
la figura 4 es un diagrama esquemático de una
parte del monitor de neumático de la figura 3;
la figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento del sistema de control a distancia de la presión
de neumáticos de la figura 1; y
la figura 6 es un diagrama de bloques de una
realización alternativa de un sistema de control a distancia de la
presión de neumáticos.
Con referencia ahora a los dibujos, la figura 1
muestra un diagrama de bloques de un sistema de control a distancia
de la presión de neumáticos 10. La figura 1 muestra un vehículo V
que en este ejemplo incluye cuatro neumáticos y un excitador 16
para captar información de los monitores de los neumáticos. El
vehículo V incluye un sistema de control a distancia de la presión
de neumáticos 10 que en este ejemplo incluye cuatro unidades
emisoras o monitores 12 de neumático y una unidad receptora 14. Cada
una de las unidades emisoras 12 incluye un transmisor de
radiofrecuencia, alimentado por batería, que transmite
periódicamente señales de radiofrecuencia indicativas de una
característica del neumático, tal como la presión del neumático,
existente en el neumático asociado. En este ejemplo, los neumáticos
están referenciados como T(1), T(2), T(3),
T(4), y las presiones del neumático asociado se identifican
como P(1), P(2), P(3), P(4). La unidad
receptora 14 recibe señales de radiofrecuencia procedentes de los
monitores 12 de los neumáticos y da un aviso al operario del
vehículo V cuando la presión de neumático indicada de cualquiera de
los neumáticos está fuera de un intervalo predeterminado.
El sistema 10 incluye además uno o más
excitadores, tales como el excitador 16. El excitador 16 incluye un
circuito transmisor de baja frecuencia 20 que excita una bobina
primaria 18, un circuito receptor de alta frecuencia 22, un
controlador 24, una memoria 26 y un circuito del enlace de descarga
28.
El excitador 16 está configurado de manera que
se coloque cerca de los monitores 12 de los neumáticos para captar
información de los monitores de neumático. El circuito transmisor de
baja frecuencia 20 en combinación con la bobina primaria 18 genera
una señal de relativamente baja frecuencia. En una realización, la
señal de baja frecuencia tiene una frecuencia de 125 kHz
aproximadamente, pero pueden ser adecuadas otras frecuencias o
gamas de frecuencias. Una bobina secundaria situada dentro de un
monitor 12 de neumático detecta la señal de baja frecuencia. Cuando
la bobina primaria 18 es energizada por la señal de baja frecuencia,
de amplitud adecuada y con una bobina primaria correctamente
sintonizada, se transmite una energía significativa a través de un
interespacio de aire entre la bobina primaria 18 y la bobina
secundaria situada dentro de un monitor adyacente 12 de neumático.
El excitador 16 sólo activa los monitores de neumático que estén muy
cerca, por ejemplo a un metro del excitador 16. La bobina
secundaria entra en resonancia debido a la energía de baja
frecuencia aplicada. En la realización preferida, el monitor
adyacente 12 de neumático incluye un interruptor que está diseñado
de modo que detecte esta energía y haga que el monitor 12 de
neumático produzca una respuesta adecuada. Más adelante se
proporcionarán detalles adicionales del funcionamiento del monitor
12 del neumático, en relación con las figuras
3 y 4.
3 y 4.
En la realización ilustrada, el monitor 12 del
neumático responde a la señal de baja frecuencia procedente del
excitador 16 transmitiendo datos al excitador 16. Los datos
preferentemente incluyen información de identificación del monitor
12 del neumático. La información de identificación, junto con la
información de posición que identifica la posición del monitor de
neumático 12 en el vehículo V, se transfiere posteriormente desde el
excitador 16 a la unidad receptora 14.
La transmisión procedente del monitor 12 de
neumático se recibe en una antena 23 relacionada con el circuito
receptor de alta frecuencia 22 del excitador 16. El circuito
receptor de alta frecuencia 22 extrae la información de
identificación que contiene la transmisión. La información de
identificación es almacenada en la memoria 26 y se asocia con la
posición en el vehículo del neumático monitorizado que originó la
transmisión. En un ejemplo la información de posición es
introducida manualmente por un técnico de servicio.
Después de captar la información de
identificación y de la posición de cada uno de los monitores de
neumático, el excitador 16 comunica la información a la unidad
receptora 14. Preferentemente, la comunicación de datos se efectúa
por un enlace alámbrico de datos que usa el circuito del enlace de
descarga 28. Este enlace alámbrico preferentemente es una conexión
temporal realizada, por ejemplo, conectando brevemente el excitador
16 a la unidad receptora 14. Alternativamente puede realizarse una
conexión inalámbrica entre el excitador 16 y la unidad receptora
14. La conexión alámbrica puede ser preferible en una fábrica, donde
tienen lugar otras transmisiones de radiofrecuencia procedentes de
monitores de neumáticos y de excitadores, a fin de minimizar las
interferencias y los cruces.
La figura 2 es una vista en sección transversal
de un neumático T(1) montado sobre una rueda W y de un
monitor asociado 12 del neumático, también montado sobre la rueda
W. En la realización ilustrada, el monitor 12 del neumático está
fabricado de modo que incluye el cuerpo o vástago de válvula que
atraviesa la rueda W para permitir el inflado y la comprobación de
la presión del neumático T(1). Puede sustituirse por otras
realizaciones mecánicas y otros métodos de montaje del monitor 12
de neumático.
La figura 3 muestra un monitor 12 de neumático
que se usa en el sistema de control de la presión de neumáticos de
la figura 1. El monitor 12 de neumático está configurado de forma
que se monte en un neumático de un vehículo, como se muestra en la
figura 2. El monitor 12 de neumático incluye un sensor 31, un
controlador 34, un circuito transmisor de alta frecuencia 36, una
batería 38, un interruptor 40 detector de movimiento y un circuito
receptor 42. Los componentes del monitor 12 de neumático están
contenidos en una carcasa 44.
El sensor 31 detecta una característica del
neumático y produce una señal. En la realización ilustrada el
sensor 31 es un sensor de presión que detecta la presión de aire del
neumático y produce una señal representativa de la presión de aire.
No obstante, pueden detectarse otras características del neumático,
tales como la temperatura del neumático o el número de vueltas del
neumático.
El controlador 34 controla el funcionamiento del
monitor 12 del neumático. En la realización ilustrada, el
controlador 34 está implementado como circuito integrado de
aplicación específica (application specific integrated
circuit - ASIC). La implementación como ASIC proporciona las
ventajas de tener un consumo reducido de corriente, pequeño tamaño
y peso ligero. Sin embargo, el controlador 34 puede implementarse,
alternativamente, como circuito lógico cableado o como
microcontrolador de uso general que funcione en asociación con un
conjunto específico de circuitos y bajo control de programas
lógicos o software.
El circuito transmisor de alta frecuencia 36
está configurado de modo que transmita una señal de relativamente
alta frecuencia como respuesta a una señal de activación recibida en
el monitor 12 del neumático. El circuito transmisor de alta
frecuencia puede usar cualquier técnica adecuada de transmisión de
datos o de modulación de señales. En la realización preferida, el
circuito transmisor de alta frecuencia transmite una señal de
radiofrecuencia de, por ejemplo, 315 MHz. Pueden usarse
adecuadamente otras frecuencias o gamas de frecuencias.
La batería 38 suministra la energía de trabajo
del monitor 12 de neumático. En una realización alternativa, el
monitor 12 de neumático puede trabajar con energía suministrada
energizando el circuito receptor de baja frecuencia 42. El detector
de movimiento 40 incluye un interruptor que se cierra como respuesta
al movimiento del monitor 12 del neumático. El controlador 34
responde al cierre del interruptor variando el modo operativo del
monitor 12 de neumático.
El circuito receptor 42 está configurado de modo
que responda a una señal de relativamente baja frecuencia como
señal de activación del monitor 12 de neumático. El circuito
receptor 42 incluye una bobina inductora sintonizada L1 y un
condensador asociado de sintonización C1. Los valores de la bobina
de inductancia L1 y del condensador C1 pueden elegirse de modo que
el circuito receptor 42 entre en resonancia como respuesta a una
señal de baja frecuencia aplicada al monitor 12 de neumático por el
excitador de la figura 1.
La figura 4 es un diagrama esquemático de una
parte del monitor 12 de neumático de la figura 3. En la figura 4 se
muestra el circuito receptor 42 junto con un comparador 50, un
transistor 52 y un resistor 54. El comparador 50, el transistor 52
y el resistor 54 se incorporan preferentemente como parte del
controlador 34 (figura 3), pero pueden incluirse por separado en el
monitor 12 de neumático y cooperar eléctricamente con circuitos del
controlador 34.
En la figura 4 también se muestra la bobina
primaria 18 de un excitador, tal como el excitador 16 (figura 1),
que se ha llevado cerca del circuito receptor 42. El excitador 16
transmite una señal de relativamente baja frecuencia, tal como una
señal de 125 kHz.
La bobina primaria 18, cuando es excitada con
energía suficiente y está situada suficientemente cerca, induce en
el circuito receptor 42 una tensión V1 de corriente alterna (AC)
resonante. La tensión V1 variará en amplitud dependiendo del nivel
de potencia de la bobina primaria 18. El comparador 50 se usa para
detectar el momento en el que la tensión V1 se haya elevado
bastante para comenzar el funcionamiento del monitor 12 de
neumático. Cuando V1 está a un nivel igual o superior al de una
tensión umbral, V_{ref}, la salida del comparador 50 cambia el
estado de V2 de mínimo a máximo. Un nivel ejemplar de V_{ref} es
1,2 voltios, aunque pueden usarse otros valores adecuados. El nivel
máximo de V2 se usa como señal de activación y se suministra al
conjunto de circuitos digitales del controlador 34 (figura 3). Como
respuesta al nivel máximo, el controlador 34 envía datos digitales
al circuito de transmisión de alta frecuencia 36. Los datos
digitales pueden incluir, por ejemplo, información de
identificación del monitor 12 del neumático, datos de la presión del
neumático y otros datos, tales como un código de función, una
indicación del nivel de la batería, etc. El circuito de transmisión
de alta frecuencia 36 inicia una transmisión de radiofrecuencia (por
ejemplo, 315 MHz) para transferir los datos.
De esta manera, la bobina primaria 18 del
excitador 16 transfiere una señal de relativamente baja frecuencia
a la bobina secundaria L1 del monitor 12 del neumático. Como
respuesta a la señal de relativamente baja frecuencia, el monitor
12 del neumático transmite una señal de relativamente alta
frecuencia para transferir datos. La señal de relativamente alta
frecuencia que incluye los datos es recibida en el excitador 16. Los
datos pueden asociarse, también en el excitador, con información de
la posición del monitor de neumático en el vehículo.
Por consiguiente, en una realización, el
excitador proporciona una señal de relativamente baja frecuencia
como señal de activación. Como respuesta, el monitor del neumático
comunica información del monitor de neumático usando una señal de
relativamente alta frecuencia.
En otras realizaciones la bobina primaria 18 del
excitador 16 y la bobina L1 del monitor 12 del neumático se usan
para comunicaciones dúplex. En una realización el monitor de
neumático es pasivo y sólo modula la impedancia vista por la bobina
primaria 18. La modulación es detectada por la bobina primaria,
permitiendo que se comunique de esta manera la información del
monitor del neumático. En otra realización el monitor del neumático
es activo y la bobina L1 se usa además como bobina primaria para
transferir datos digitales a una bobina secundaria, la bobina 18
del excitador 16.
En estas realizaciones, tanto la señal de
interrogación de baja frecuencia procedente de la bobina 18, como
los datos de respuesta procedentes de la bobina L1, se transfieren
entre el excitador 16 (figura 1) y el monitor 12 del neumático por
un corto interespacio de aire. En un ejemplo el interespacio de aire
es de sólo unas cuantas pulgadas entre el monitor de neumático,
situado en un neumático, y el excitador, sujeto o montado cerca del
aquél. En otro ejemplo el interespacio de aire es de aproximadamente
nueve pulgadas, estando el excitador montado en la cavidad de la
rueda del vehículo y cerca del neumático a monitorizar. Pueden
usarse otros interespacios de aire, pero en todos los casos la
distancia de transmisión será substancialmente menor que la
distancia de transmisión del circuito transmisor de alta frecuencia
36 a la unidad receptora, que se monta típicamente cerca del cuadro
de instrumentos del
vehículo.
vehículo.
La realización pasiva de baja frecuencia usa una
tecnología similar a la usada en las etiquetas de identificación
por radiofrecuencia (RF ID). En esta realización, los datos
digitales son transferidos por el controlador 34 al nodo V3 (figura
4). En la realización ilustrada, los datos digitales en el nodo V3
adoptan la forma de tensiones de nivel mínimo de 0 voltios y
tensiones de nivel máximo de 3 voltios. Pueden usarse otros niveles
de tensión adecuados. Durante los períodos en que se aplican 0
voltios no hay ningún efecto. Pero cuando se aplican 3 voltios,
durante los impulsos máximos de los datos digitales, el transistor
52 se conecta por la corriente de base suministrada a través del
resistor 54 desde el nodo V3. Cuando se conecta el transistor 52,
cortocircuita eficazmente a masa el circuito receptor 42. La tensión
inducida en el nodo V1 producida por la bobina primaria 18 se
reduce rápidamente a 0 voltios. Después de anularse la tensión
máxima del nodo V3, el nodo V1 se restaura rápidamente a su nivel
máximo, suponiendo que la bobina primaria 18 aún está presente y
energizada. El controlador 34 puede diseñarse de modo que
proporcione tiempos de retardo adecuados para asegurar que los
datos que se transmiten al nodo V3 no se interrumpen a medida que la
tensión del comparador en el nodo V2 conmuta de estado como
reacción a la conmutación del nodo V1. De este modo, los datos
digitales se usan para conectar y desconectar eficazmente la
tensión inducida en el nodo V1.
En la bobina primaria 18, esta acción del
transistor 52 que cortocircuita el circuito receptor 42 es vista
como una modulación efectiva de impedancia del campo radiado de la
bobina primaria 18. Esto provoca pequeños cambios en el nivel de
tensión de la bobina primaria que pueden detectarse y a partir de
los cuales pueden descodificarse y recuperarse en el excitador los
datos digitales codificados procedentes del monitor 12 de energía.
El diseño de un circuito receptor capaz de detectar en el excitador
los datos codificados es competencia de los expertos en la técnica
particular. Funcionando de esta manera, el transistor 52 y el
resistor 54 junto con la bobina L1 forman un circuito de baja
frecuencia de comunicación dúplex de datos.
En la realización activa de baja frecuencia se
invierte el funcionamiento de la bobina primaria 18 y de la bobina
L1. En esta realización la bobina L1 es excitada como bobina
primaria, radiando energía en un campo que es detectado por la
bobina 18, que actúa como bobina secundaria. En la comunicación
dúplex las bobinas se alternan en la función de bobina primaria en
el sistema. Esta realización activa tiene la ventaja de aumentar el
alcance de la comunicación, a expensas de incrementar la disipación
de energía en la batería del monitor del neumático. Funcionando de
esta manera, la bobina L1 forma por tanto un circuito activo de baja
frecuencia de comunicación dúplex de datos.
Este sistema de baja frecuencia de comunicación
dúplex puede usarse para programar la unidad receptora del vehículo
con los datos de posición del neumático o para la comunicación de
todos los datos mediante el monitor 12 del neumático. El monitor
del neumático es accionado por medio de una transmisión de baja
frecuencia (por ejemplo, 125 kHz) procedente del excitador y
responde comunicando información de identificación en la baja
frecuencia. En esta realización, toda la información característica
posterior del neumático, tal como los datos de la presión del
neumático, se comunica a la unidad receptora usando señales de
relativamente alta frecuencia (por ejemplo, 315 MHz). En otra
realización el monitor de neumático no incluye un circuito de
transmisión de alta frecuencia o no usa el circuito de comunicación
de alta frecuencia. Después de la programación, la información
característica del neumático se comunica mediante un monitor de
neumático modulando energía de baja frecuencia procedente de una
bobina primaria o radiando activamente un campo energético para su
detección en el excitador.
El uso de la comunicación de baja frecuencia
para la programación y para las transmisiones de datos estándares
tiene la ventaja de reducir los cruces y las interferencias entre
monitores de neumáticos cuando se ensamblan en fábrica muchos de
tales monitores de neumáticos con las ruedas. La comunicación de
baja frecuencia permite eliminar el circuito transmisor de alta
frecuencia 36, con comunicación dúplex de datos a través de la
bobina L1. Esto proporciona los beneficios añadidos de menor
consumo de corriente del monitor del neumático y por tanto mayor
duración de la batería, además de eliminar o reducir las cuestiones
de diseño relacionadas con las reglamentaciones, posicionamiento
del receptor y sensibilidad de la energía transmitida por RF.
La figura 5 ilustra un método de funcionamiento
del sistema de control a distancia de la presión de neumáticos de
la figura 1. El método comienza en el paso 60.
En el paso 62, un excitador activa un monitor de
neumático, asociado con un neumático, usando una señal de baja
frecuencia. La bobina primaria del excitador se lleva cerca de la
bobina secundaria del monitor de neumático para accionar el monitor
de neumático. En una realización el excitador es una unidad de
sujeción manual que mantiene un técnico de servicio y que lleva
cerca de los neumáticos de un vehículo durante el ensamblaje o el
mantenimiento del vehículo. En otra realización el excitador se
sitúa en una posición estacionaria de una fábrica de montaje de
automóviles. En los vehículos de la cadena de montaje se ensamblan y
montan ruedas que incluyen neumáticos y monitores de neumático. A
medida que el vehículo se desplace por delante del excitador, se
transmite energía de baja frecuencia a la bobina secundaria del
monitor de neumático. El excitador puede situarse manualmente o
automáticamente y puede permanecer estacionario o desplazarse cerca
del neumático, a medida que pase el neumático, para energizar la
bobina secundaria. Puede situarse un excitador en cada lado del
vehículo a medida que se desplace el vehículo por la cadena de
montaje. En otra realización, el excitador puede montarse
temporalmente sobre el o cerca del techo del vehículo y puede ser
posicionado por un operario que lo baje y lo sitúe manualmente
junto a cada rueda. El operario puede, por ejemplo, apretar un
botón, o activar de otro modo el excitador, para energizar el
monitor del neumático y suministrar una señal de activación. En una
realización adicional más, el excitador puede situarse en una cinta
transportadora que lleve ruedas o conjuntos de rueda en su posición
para su montaje en el vehículo. En esta realización los monitores de
neumático se activan antes del montaje.
Como respuesta a la señal de activación,
procedente del excitador, el monitor del neumático transmite datos
en el paso 64. Preferentemente, los datos incluyen información de
identificación del monitor de neumático. En un ejemplo se
transmiten 32 bits de datos que contienen un solo valor de
identificación. En este momento también pueden transmitirse otros
datos que incluyan datos característicos del neumático.
Los datos se reciben en el excitador en el paso
66. El excitador asocia los datos recibidos con la posición del
neumático en el vehículo. Por ejemplo, el excitador asociará
secuencialmente la información recibida de identificación con el
neumático delantero izquierdo, el neumático trasero izquierdo, el
neumático trasero derecho y el neumático delantero derecho. Los
datos de posición pueden recibirse manualmente o automáticamente.
Si el excitador es una unidad de sujeción manual o situada
manualmente por un técnico de servicio, el técnico de servicio
puede introducir manualmente los datos de posición usando un teclado
auxiliar u otro mecanismo de entrada de datos. Si el excitador se
sitúa automáticamente, por ejemplo, usando un control por ordenador,
el mecanismo automático relacionará la posición del excitador, en
el momento en que se reciba la información de identificación, con
la posición del neumático del vehículo. En el paso 68 se almacena en
el excitador la información de identificación junto con los datos
de posición asociados.
En el paso 70 el método determina si hay más
neumáticos del vehículo desde los que deban de recibirse datos. En
la realización ejemplar de la figura 1 el vehículo V incluye cuatro
neumáticos. En otras aplicaciones, el sistema de control a
distancia de neumáticos 10 puede usarse en un camión que tenga 18
ruedas o más. Si existen más neumáticos el control vuelve al paso
62 para activar el siguiente monitor. Si no quedan más neumáticos,
en el paso 72 la información de identificación y los datos de
posición almacenados se descargan en la unidad receptora del
vehículo. La unidad receptora almacena la información para su
referencia futura. Por ejemplo, a medida que se mueva el vehículo,
cada monitor de neumático del vehículo transmitirá ocasionalmente
datos característicos del neumático, tal como información de la
presión del neumático. Además de los datos característicos del
neumático, el monitor de neumático también transmitirá datos
indicativos de su información de identificación. Tras recibir los
datos indicativos de la información de identificación, la unidad
receptora podrá comparar los datos con datos de identificación
almacenados previamente, para determinar el origen de los datos
característicos del neumático asociados. Después la unidad
receptora podrá proporcionar a un operario del vehículo un aviso o
una imagen que identifique el neumático del vehículo que transmitió
los datos. Esto será particularmente útil si los datos indican, por
ejemplo, un estado bajo de la presión del neumático. En este caso,
el operario del vehículo podrá identificar inmediatamente el
neumático que tenga algún problema y adoptar las medidas
correctivas.
El método ilustrado en la figura 5 es
particularmente útil después de cualquier cambio de posición de los
neumáticos. Un cambio de esta clase puede tener lugar, por ejemplo,
tras la rotación de los neumáticos del vehículo o después de
sustituir un neumático en una instalación de mantenimiento de
vehículos. Después de un cambio de la posición de los neumáticos
puede ejecutarse el paso 64 del método, para programar la unidad
receptora del vehículo con la información de posición de los
neumáticos para cada neumático. Si se ha cambiado de posición un
neumático, se actualizará correctamente la posición del neumático
para reflejar el cambio. De esta manera podrá mostrarse con
exactitud al usuario del vehículo la futura información recibida
característica del neumático.
La figura 6 muestra un diagrama de bloques de
una realización alternativa de un sistema de control a distancia de
la presión de neumáticos 10. El sistema 10 incluye una pluralidad de
monitores 12 de neumático, un controlador 13 y una pluralidad de
excitadores 16. Cada monitor 12 de neumático está asociado con un
neumático del vehículo V. Los neumáticos están referenciados como
T(1), T(2), T(3) y T(4). Cada monitor de
neumático incluye un sensor, que produce datos indicativos de una
característica del neumático, y un circuito transmisor acoplado al
sensor y configurado de modo que transmita una señal de
relativamente alta frecuencia como respuesta a una señal de
activación.
El controlador 13 proporciona información
característica del neumático a un usuario. El controlador incluye
un circuito receptor 14, configurado de modo que reciba la señal de
relativamente alta frecuencia, una antena y una pantalla 15. Como
respuesta a los datos recibidos en el circuito receptor 14, se
presenta una imagen en la pantalla 15 para facilitar información de
las características del neumático al operario del vehículo.
Los excitadores 16 están acoplados
eléctricamente al controlador 13. Cada excitador 16 se sitúa sobre
el vehículo V cerca de un monitor asociado 12 de neumático. Cada
excitador 16 incluye un circuito de transmisión configurado de modo
que, como respuesta a una señal de control procedente del
controlador 13, transmita una señal de relativamente baja
frecuencia como señal de activación del monitor asociado 12 de
neumático. En la realización ilustrada, cada excitador 16 está
conectado con el controlador 13 por medio de un hilo. La
comunicación que tiene lugar a través del enlace alámbrico 19
preferentemente es bidireccional.
En la realización de la figura 6, la bobina
primaria de cada excitador 16 no está fija, ni se sujeta
manualmente, sino que se monta en la zona de la cavidad de la rueda
del vehículo V y de este modo va montada permanentemente cerca del
monitor respectivo 12 del neumático. En un vehículo tal como un
automóvil hay cuatro bobinas primarias montadas en las cavidades de
las ruedas, cada una de las cuales puede activar e interrogar al
monitor asociado 12 del neumático. Esto permite la captación
automática de la información de la rueda por medio del sondeo
secuencial de cada monitor 12 de neumático.
Por ejemplo, el proceso de sondeo puede incluir
el siguiente ciclo. Al comienzo del ciclo se energiza la bobina
primaria del excitador 16 delantero izquierdo. De este modo se
activa el monitor 12 de neumático de la rueda delantera izquierda y
después transmite la presión de la rueda y la información de
identificación, las cuales son recogidas por el circuito receptor
14 del controlador 13. Entonces el controlador 13 asigna los datos
recibidos a la rueda delantera izquierda. A continuación el
controlador 13 energiza la bobina primaria del excitador 16 de la
rueda delantera derecha y los datos posteriores recibidos desde el
monitor delantero derecho 12 del neumático se asignan en memoria a
esa posición de la rueda. El ciclo continúa y se sondea cada una de
las ruedas, de manera que se reciben todos los códigos de
identificación y se asignan a las ruedas respectivas. En esta
realización no es necesario que las señales transmitidas desde los
monitores 12 de neumático incluyan información de identificación,
puesto que los monitores individuales 12 de neumático son activados
selectivamente por el controlador 13.
En una realización, la transmisión de datos de
cada monitor de neumático es una transmisión normal del monitor de
neumático en radiofrecuencia, por ejemplo, a 315 MHz
aproximadamente. Esta transmisión es recibida por el circuito
receptor montado centralmente 14 usando la antena 17. En una
realización alternativa, el monitor 12 de neumático puede
transmitir los datos usando una señal de baja frecuencia, como se ha
descrito en relación con la figura 4, por ejemplo de 125 kHz. La
transmisión es recibida por cada bobina primaria individual del
excitador 16 de la cavidad de la rueda y transmitida al controlador
13 usando el hilo 19.
Cuando se han recibido los cuatro códigos de
identificación, el controlador 13 usa los datos para asignar las
transmisiones posteriores de los datos de presiones a la rueda
respectiva. Cuando se hayan quitado las ruedas V y se hayan vuelto
a poner en posiciones diferentes, por ejemplo para rotar las ruedas,
en el primer viaje posterior, se lleva a cabo la secuencia descrita
anteriormente y se asigna cada código de identificación de los
monitores de neumático a la nueva posición de las ruedas. De esta
manera se suministra automáticamente al controlador 13 la
información de posición de las ruedas.
Por lo anterior puede verse que la presente
invención proporciona un método y sistema de control a distancia de
la presión de neumáticos mejorado. Un monitor de neumático, asociado
con un neumático de un vehículo, es activado mediante una señal de
baja frecuencia procedente de un excitador y responde transmitiendo
una señal que contiene datos característicos del neumático. Los
datos característicos del neumático incluyen, por ejemplo,
información de identificación del monitor del neumático. Los datos
transmitidos son recibidos en el excitador y posteriormente son
descargados en una unidad controladora o receptora situada en el
vehículo, o alternativamente en el controlador, para situar los
monitores individuales de los neumáticos. De esta manera, el proceso
de programación puede automatizarse y se reducen o eliminan las
interferencias y los cruces.
Aunque se ha mostrado y descrito una realización
particular de la presente invención, pueden efectuarse
modificaciones. Por ejemplo, pueden sustituirse fácilmente las
frecuencias de activación y de comunicación por otras diferentes a
las mencionadas anteriormente. Asimismo, la batería del monitor de
neumático puede eliminarse y el monitor de neumático puede
alimentarse con la señal recibida de baja frecuencia de modo que
energice la bobina secundaria del monitor de neumático.
Claims (18)
1. Un método de programación para un sistema
monitor de neumáticos a distancia (10) de un vehículo (V), cuyo
sistema monitor de neumáticos a distancia incluye monitores (12) de
neumático, situados en los neumáticos (T(1), T(2),
T(3), T(4)) del vehículo, y una unidad receptora (14)
situada sobre el vehículo, comprendiendo el método de
programación:
(a) aplicar (62) una señal de activación de
relativamente baja frecuencia, procedente de un excitador (16)
situado muy cerca del vehículo, a una bobina (L1) de un monitor de
neumático del vehículo;
(b) en el excitador, detectar una señal de datos
procedente del monitor de neumático, cuya señal de datos se produce
modulando una señal de relativamente baja frecuencia del monitor de
neumático con datos del neumático producidos como respuesta a un
parámetro medido del neumático;
(c) en el excitador, recibir (66) los datos del
neumático de la señal de datos;
(d) asociar (68) los datos del neumático con
información de la posición del monitor de neumático sobre el
vehículo;
(e) repetir las acciones (a), (b), (c) y (d)
para todos los neumáticos del vehículo; y
(f) descargar (72) los datos del neumático y la
información de la posición desde el excitador en una unidad
receptora del vehículo;
caracterizado porque la señal de
activación aplicada es una señal de activación, de relativamente
baja frecuencia, procedente de un excitador que está separado del
vehículo y está situado muy cerca de la bobina del monitor de
neumático de una rueda del vehículo.
2. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el paso de aplicar una señal de
activación, de relativamente baja frecuencia, comprende aplicar una
señal que tiene una frecuencia elegida de modo que entre en
resonancia con la bobina del monitor de neumático.
3. Un método según la reivindicación 2,
caracterizado porque el paso de aplicar una señal de
activación, de relativamente baja frecuencia, comprende aplicar una
señal que tiene una frecuencia de 125 kHz substancialmente.
4. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el paso de aplicar una señal de
activación, de relativamente baja frecuencia, comprende situar una
bobina primaria (18) del excitador cerca de la bobina del monitor
de neumático, para accionar el monitor de neumático con la señal de
relativamente baja frecuencia.
5. Un método según la reivindicación 4,
caracterizado porque el paso de aplicar una señal de
activación, de relativamente baja frecuencia, comprende llevar una
unidad excitadora, de sujeción manual, cerca de un neumático
respectivo del vehículo durante el ensamblaje del vehículo con el
neumático respectivo.
6. Un método según la reivindicación 4,
caracterizado porque el paso de aplicar una señal de
activación, de relativamente baja frecuencia, comprende:
situar el excitador en una posición
substancialmente estacionaria de una fábrica de montaje de
automóviles; y
a medida que el vehículo, que incluye el monitor
de neumático, se desplace por delante de la posición
substancialmente estacionaria, transmitir energía de relativamente
baja frecuencia de la bobina primaria a la bobina del monitor de
neumático.
7. Un método según la reivindicación 4,
caracterizado porque el paso de aplicar una señal de
activación, de relativamente baja frecuencia, comprende:
situar un primer excitador en una primera
posición substancialmente estacionaria, situada en un primer lado
de una cadena de montaje que transporta el vehículo;
situar un segundo excitador de neumático en una
segunda posición substancialmente estacionaria, de un segundo lado
de la cadena de montaje que transporta el vehículo; y
a medida que el vehículo, que incluye el monitor
de neumático en el primer lado del vehículo y un segundo monitor de
neumático en el segundo lado del vehículo, se mueva por delante de
la posición substancialmente estacionaria y de la segunda posición
substancialmente estacionaria, transmitir energía de relativamente
baja frecuencia de la bobina primaria del primer excitador a la
bobina del monitor de neumático y transmitir energía de
relativamente baja frecuencia de la bobina primaria del segundo
excitador de neumático a la bobina del segundo monitor de
neumático.
neumático.
8. Un método según la reivindicación 4,
caracterizado porque el paso de aplicar una señal de
activación, de relativamente baja frecuencia, compren-
de:
de:
situar un primer excitador cerca de un techo del
vehículo, en una posición que un operario lleve a su lugar y sitúe
manualmente junto a cada monitor respectivo de neumático del
vehículo; y
como respuesta a una operación del operario,
transmitir energía de relativamente baja frecuencia de la bobina
primaria a la bobina del monitor de neumático.
9. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el paso de detectar una señal de datos,
procedente del monitor de neumático, comprende:
detectar información de identificación del
monitor de neumático en la señal de datos.
10. Un método según la reivindicación 9, que
comprende además asociar secuencialmente la información detectada
de identificación con neumáticos respectivos del vehículo.
11. Un método según la reivindicación 10, que
comprende además recibir datos de posición que identifican la
posición del monitor de neumático sobre el vehículo.
12. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el paso de descargar los datos del
neumático y la información de la posición, compren-
de:
de:
comunicar datos por un enlace alámbrico de datos
desde el excitador a la unidad receptora.
13. Un método según la reivindicación 12,
caracterizado porque el paso de comunicar datos
comprende:
establecer una conexión temporal entre el
excitador y la unidad receptora;
transferir los datos por la conexión temporal
desde el excitador a la unidad receptora; e
interrumpir la conexión temporal.
14. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el paso de descargar los datos del
neumático y la información de la posición, com-
prende:
prende:
comunicar datos por un enlace inalámbrico de
datos desde el excitador a la unidad receptora.
15. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el paso de detectar la señal de datos
comprende:
detectar una modulación de impedancia de un
campo radiado de una bobina primaria (18) del excitador; y
descodificar datos codificados según la
modulación de impedancia debida al funcionamiento del monitor de
neumático.
16. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el paso de detectar la señal de datos
comprende:
detectar en una bobina primaria del excitador
energía de relativamente baja frecuencia radiada por la bobina del
monitor de neumático, siendo excitada la bobina con los datos del
neumático para producir la energía radiada.
17. Un método según la reivindicación 1, que
comprende además:
en un circuito receptor montado centralmente
(14), recibir una señal de relativamente alta frecuencia emitida
desde el monitor de neumático y transferir datos actualizados del
neumático.
18. Un método según la reivindicación 17,
caracterizado porque el paso de recibir la señal de
relativamente alta frecuencia, comprende:
recibir información de identificación de cada
monitor de neumático del vehículo; y
asociar la información de identificación con
información actualizada de la posición de cada monitor de
neumático.
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