汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置。它的特點是包括輪胎模塊和監(jiān)視器模塊。所述輪胎模塊包括MEMS傳感器、第一微控制單元、射頻天線、時鐘及調(diào)節(jié)器電路和第一電池。所述監(jiān)視器模塊包括信號接收器、第二微控制單元、外設(shè)接口、顯示屏、蜂鳴器、調(diào)節(jié)電路和第二電池。所述輪胎模塊中的射頻天線與監(jiān)視器模塊中的信號接收器通過無線信號相連接。該裝置能夠在汽車行駛過程中對輪胎氣壓、溫度進行實時自動監(jiān)測，并對出現(xiàn)的異常情況進行實時報警，可有效減少因爆胎引起的突發(fā)性交通事故。
【專利說明】汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種安全預(yù)警裝置，具體說是可安裝在汽車車輪的氣門嘴上對輪胎氣壓、溫度進行實時自動監(jiān)測，并對出現(xiàn)的異常情況進行實時報警的汽車輪胎壓力監(jiān)測
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，交通越來越便利，而隨之引發(fā)的交通事故也在不斷增多，已經(jīng)給人類的生命和財產(chǎn)帶來了極大的威脅。其中，由于輪胎的氣壓引起的事故比例非常高，尤其在汽車的高速行駛過程中，輪胎故障是所有駕駛者最為擔(dān)心和最難預(yù)防的，也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因，這就使得人們需要對行駛中車輛的輪胎氣壓進行關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計，在中國高速公路上發(fā)生的交通事故有70%是由于爆胎引起的，而在美國這一比例則高達80%。怎樣防止爆胎已成為安全駕駛的一個重要課題。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型要解決的問題是提供一種汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置，該裝置能夠在汽車行駛過程中對輪胎氣壓、溫度進行實時自動監(jiān)測，并對出現(xiàn)的異常情況進行實時報警，可有效減少因爆胎引起的突發(fā)性交通事故。
[0004]為解決上述問題，采取以下方案:
[0005]本實用新型的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置的特點是包括輪胎模塊和監(jiān)視器模塊。所述輪胎模塊包括MEMS傳感器、第一`微控制單元、射頻天線、時鐘及調(diào)節(jié)器電路和第一電池；所述MEMS傳感器與第一微控制單兀間、MEMS傳感器與第一電池間、第一微控制單兀與射頻天線間、第一微控制單元與時鐘及調(diào)節(jié)器電路間均通過導(dǎo)線相連接。所述監(jiān)視器模塊包括信號接收器、第二微控制單元、外設(shè)接口、顯示屏、蜂鳴器、調(diào)節(jié)電路和第二電池；所述第二微控制單元、第二電池均通過導(dǎo)線與信號接收器相連接，所述外設(shè)接口、顯示屏、蜂鳴器、調(diào)節(jié)電路均通過導(dǎo)線與第二微控制單元間相連接。所述輪胎模塊中的射頻天線與監(jiān)視器模塊中的信號接收器通過無線信號相連接。
[0006]其中:所述MEMS傳感器采用型號為ΜΡΧΥ8020Α的胎壓監(jiān)視傳感器；所述第一微控制單元采用Micro-chip公司的型號為PIC16F636的微處理器；所述射頻天線采用Maxim公司的型號為MAX1479的發(fā)射芯片；所述信號接收器選擇Motorola公司的型號為MC33594的接收芯片；所述第二微控制單元采用Motorola公司的48腳MC68HC908GZ16微處理器。
[0007]采取上述方案，具有以下優(yōu)點:
[0008]由于本實用新型的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置的輪胎模塊包括MEMS傳感器、第一微控制單元、射頻天線等，監(jiān)視器模塊包括信號接收器、第二微控制單元等，使用時將輪胎模塊安裝在汽車輪胎的氣門嘴上，監(jiān)視器模塊置于車廂內(nèi)，MEMS傳感器就能將感應(yīng)到的輪胎內(nèi)部的壓力、溫度數(shù)據(jù)傳送給第一微控制單元，第一微控制單元再將該數(shù)據(jù)通過射頻天線和信號接收器發(fā)送給第二微控制單元，第二微控制單元能夠?qū)z測到的數(shù)據(jù)實時顯示在顯示屏上，如數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，還能夠通過蜂鳴器進行實時報警。這樣，可以使得車內(nèi)人員隨時了解車輛的胎壓、溫度狀況，進行提前的事故預(yù)防和維護處理，減少因爆胎引起的突發(fā)性交通事故的發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實施方式】
[0010]以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細描述。
[0011]如圖1所示，本實用新型的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置包括輪胎模塊和監(jiān)視器模塊。
[0012]所述輪胎模塊包括MEMS傳感器(采用微電子和微機械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器)、第一微控制單元、射頻天線、時鐘及調(diào)節(jié)器電路和第一電池。所述MEMS傳感器與第一微控制單元間、MEMS傳感器與第一電池間、第一微控制單元與射頻天線間、第一微控制單元與時鐘及調(diào)節(jié)器電路間均通過導(dǎo)線相連接。
[0013]所述監(jiān)視器模塊包括信號接收器、第二微控制單元、外設(shè)接口、顯示屏、蜂鳴器、調(diào)節(jié)電路和第二電池。所述第二微控制單元、第二電池均通過導(dǎo)線與信號接收器相連接，所述外設(shè)接口、顯示屏、蜂鳴器、調(diào)節(jié)電路均通過導(dǎo)線與第二微控制單元間相連接。
[0014]所述輪胎模塊中的射頻天線與監(jiān)視器模塊中的信號接收器通過無線信號相連接。
[0015]所述MEMS傳感器采用型號為MPXY8020A的胎壓監(jiān)視傳感器。它由一個變?nèi)輭毫鞲衅髟?、一個溫度傳感元件和一個接口電路(具有喚醒功能)組成，所有這三個元件都在單塊芯片中。MPXY8020A胎壓監(jiān)視傳感器封裝在超級小尺寸的封裝(SSOP)中，SSOP帶有介質(zhì)保護過濾器。美國飛思卡爾公司為胎壓監(jiān)測裝置(TPMS)提供了一個完整的芯片組，無需其它特定的胎壓監(jiān)測接收器。其主要特點有:(I)符合汽車級溫度規(guī)范(_ 40° C至125° C) ；(2)具有637.5 kPa的壓力范圍；(3)具有溫度和壓力傳感器的數(shù)字(8位)輸出；
(4)具有按電源比例的電壓輸出(從2.1V到3.6V) ； (5) SSOP封裝可提供強大的介質(zhì)保護，體積小巧；(6)三秒喚醒功能，實現(xiàn)了模塊級的能耗管理；(7)低功耗。
[0016]MPXY8020A胎壓監(jiān)視傳感器通過對引腳S1、SO置不同的高低電平，可以產(chǎn)生不同的工作方式。
[0017]I)、Sl=O, SO=O (待機工作模式)
[0018]在待機工作方式下，MPXY8020A內(nèi)部處于最低的功耗狀態(tài)，只為低頻振蕩器、串行外設(shè)接口(SPI)、數(shù)模轉(zhuǎn)換寄存器(DAR)、喚醒脈沖和復(fù)位脈沖分配器電路供電。
[0019]2)、S1=0，SO=I (壓力測量模式)
[0020]在壓力測量模式下，器件內(nèi)的多路開關(guān)連接到MPXY8020A的采樣電容。初始化后，考慮開關(guān)電路的穩(wěn)定，至少應(yīng)在500μ8以后才能執(zhí)行讀數(shù)據(jù)程序。
[0021]3)、Sl=I，SO=O (溫度測量模式)
[0022]在溫度測量模式下，器件內(nèi)的多路開關(guān)連接到ΜΡΧΥ8020Α的采樣電容。讀數(shù)方式與壓力測量方式基本相同。
[0023]4)、S1=1，SO=I (讀數(shù)據(jù)模式)
[0024]由于器件內(nèi)沒有直接數(shù)據(jù)輸出功能，必須借助外接的第一微控制單元完成測量數(shù)據(jù)輸出的任務(wù)。在讀數(shù)據(jù)方式下，第一微控制單元初始化MPXY8020A為測量壓力、溫度工作方式之后，利用SPI串行接口，通過逐次逼近程序，將預(yù)測值串行送入MPXY8020A的內(nèi)部DAC,同時檢測MPXY8020A的OUT輸出引腳狀態(tài)，得到逼近的8位的壓力/溫度值。
[0025]所述第一微控制單元采用Micro-chip公司的型號為PIC16F636的微處理器。其主要特點有:(I)高性能精簡指令集計算機(RISC)技術(shù)，僅需學(xué)習(xí)35條指令，這給程序的編寫、調(diào)試、修改帶來極大的便利，便于軟件模擬SPI串口及開漏極引腳；(2)極低的功耗水平，在I MHz時鐘頻率下工作電流約為100 μ Α,而在休眠情況下的典型工作電流僅為I nA ；
(3)工作溫度范圍寬，汽車級溫度范圍為_40°C?125°C;(4)保密性好，外設(shè)互聯(lián)標準(PIC)以保密熔絲來保護代碼，用戶在燒入代碼后熔斷熔絲，其他人再也無法讀出，除非恢復(fù)熔絲(目前，PIC采用熔絲深埋工藝，恢復(fù)熔絲的可能性極小)；(5)自帶看門狗定時器，為裝置提供了惡劣環(huán)境下自復(fù)位的功能，提高程序運行的可靠性。
[0026]所述射頻天線采用Maxim公司的型號為MAX1479的發(fā)射芯片。其特點有:采用微型3 mmX3 mm的16引腳的方形扁平無引腳(QFN)封裝，3 V工作電壓，汽車級溫度范圍(_40°C?125°C)、快速開啟振蕩器(200 μ S)、自帶鎖相環(huán)(PLL)和高效功率放大器，支持幅移鍵控(ASK)、二進制啟閉鍵控(OOK)和幀移鍵控(FSK)的調(diào)制方式，超低功耗(常溫下待機電流僅為0.2 nA),具有可調(diào)節(jié)的FSK偏移和可編程的時鐘輸出。
[0027]所述信號接收器選擇Motorola公司的型號為MC33594的接收芯片。它是一個單片集成射頻接收器。其特點有:采用LQFP24封裝，快速喚醒(I ms),內(nèi)含660kHz的中頻帶通濾波器，完整的壓控振蕩器(VC0)，可消除鏡像的混頻器，自動對接收到的曼徹斯特編碼解碼(FSK工作模式)，曼徹斯特編碼時鐘再生電路，SPI接口，可用于設(shè)計433.92 MHz的OOK / FSK接收電路。
[0028]所述第二微控制單元采用Motorola公司的48腳MC68HC908GZ16微處理器。它是Freescale公司的一款采用68HC08架構(gòu)的8位微控制器,資源齊全，尺寸小，適合監(jiān)控器模塊的功能要求以及汽車的運行環(huán)境。其主要資源包括:1個CAN模塊、I個SPI模塊、I個ESCI(增強型串行通信接口)模塊、2個雙通道16位定時器接口模塊、8路10位A / D通道、I個基本時鐘模塊、37個通用輸入輸出引腳、8位鍵盤喚醒端口。該控制器采用PLL鎖相環(huán)技術(shù)，能夠產(chǎn)生最高8MHz的總線頻率。
[0029]本實用新型的工作原理如下:
[0030]輪胎模塊安裝在汽車四個輪胎的氣門嘴組件之中，全天候?qū)喬サ臍鈮汉蜏囟冗M行監(jiān)測，并將各輪胎的氣壓和溫度等情況通過MEMS傳感器采集給第一微控制單元，第一微控制單元將采集信息轉(zhuǎn)換呈曼徹斯特編碼后由射頻天線發(fā)射給駕駛室內(nèi)的監(jiān)視器模塊；
[0031]安裝在駕駛室內(nèi)的監(jiān)視器模塊的信號接收器接收到從各輪胎模塊的射頻天線發(fā)送來的信息后，交由第二微控制單元進行解碼處理后將信息直接顯示到顯示屏上，或者傳送給蜂鳴器報警。
[0032]汽車現(xiàn)有的安全措施，如ABS、EDS、EPS、安全氣囊等，均是“事后被動”型安保，SP在事故發(fā)生后才能起到保護人身安全的作用。而本裝置屬于“事前主動”型安保，即在輪胎出現(xiàn)危險征兆時及時報警，駕駛員可采取措施，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置，其特征在于包括輪胎模塊和監(jiān)視器模塊； 所述輪胎模塊包括MEMS傳感器、第一微控制單元、射頻天線、時鐘及調(diào)節(jié)器電路和第一電池；所述MEMS傳感器與第一微控制單兀間、MEMS傳感器與第一電池間、第一微控制單元與射頻天線間、第一微控制單元與時鐘及調(diào)節(jié)器電路間均通過導(dǎo)線相連接； 所述監(jiān)視器模塊包括信號接收器、第二微控制單元、外設(shè)接口、顯示屏、蜂鳴器、調(diào)節(jié)電路和第二電池；所述第二微控制單元、第二電池均通過導(dǎo)線與信號接收器相連接，所述外設(shè)接口、顯示屏、蜂鳴器、調(diào)節(jié)電路均通過導(dǎo)線與第二微控制單元間相連接； 所述輪胎模塊中的射頻天線與監(jiān)視器模塊中的信號接收器通過無線信號相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置，其特征在于所述MEMS傳感器采用型號為MPXY8020A的胎壓監(jiān)視傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置，其特征在于所述第一微控制單元(MCU)采用Micro-chip公司的型號為PIC16F636的微處理器。
4.如權(quán)利要求1所述的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置，其特征在于所述射頻天線采用Maxim公司的型號為MAX1479的發(fā)射芯片。
5.如權(quán)利要求1所述的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置，其特征在于所述信號接收器選擇Motorola公司的型號為MC33594的接收芯片。
6.如權(quán)利要求1所述的汽車輪胎壓力監(jiān)測裝置，其特征在于所述第二微控制單元采用Motorola公司的48腳MC68HC908GZ16微處理器。
【文檔編號】B60C23/20GK203528214SQ201320575899
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】李遜, 譚杰, 黃林凱 申請人:無錫中科蘇惠自動化技術(shù)有限公司