車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置，旨在克服現(xiàn)有技術(shù)存在的壓電俘能效率未知、車輪振動(dòng)模態(tài)信息不健全、壓電發(fā)電機(jī)構(gòu)未優(yōu)化的問題。該裝置包括有輪上測(cè)試采集板和接收分析板，輪上測(cè)試采集板固定安裝在車輪上，接收分析板安裝在車輪外的其他位置，輪上測(cè)試采集板和接收分析板之間采用無線傳輸方式連接；輪上測(cè)試采集板包括有壓電俘能采集單元、振動(dòng)模態(tài)采集單元、主處理器單元、18650鋰離子電池單元、供電電源轉(zhuǎn)換一單元、無線發(fā)送單元與溫度信息采集單元；壓電俘能采集單元、振動(dòng)模態(tài)采集單元、SD卡存儲(chǔ)一單元、無線發(fā)送單元與溫度信息采集單元分別和主處理器單元電線連接。接收分析板包括有人機(jī)界面單元、從處理器單元等。
【專利說明】車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)試裝置，更確切地說，本實(shí)用新型涉及一種車輪振動(dòng)壓電俘能性能的測(cè)試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]壓電材料利用壓電正效應(yīng)可以產(chǎn)生電荷，起到發(fā)電效果。若將壓電機(jī)構(gòu)安裝于汽車輪轂處，可將汽車振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，約翰戴維德等人以此發(fā)電機(jī)理及系統(tǒng)申報(bào)了美國專利，美國專利的公開(公布)號(hào)為US6807853B2，公布日為2004年10月26日，專利名稱為 “System and method for generating electric power from a rotatingtire’s mechanical energy (旋轉(zhuǎn)輪胎機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的方法和系統(tǒng))”，J.D.亞當(dāng)森等人申報(bào)了美國專利，美國專利的公開(公布)號(hào)為CN1331689C，公布日為2007年8月15日，專利名稱為“利用增強(qiáng)壓電材料從旋轉(zhuǎn)輪胎機(jī)械能量中產(chǎn)生電能的系統(tǒng)”，以上兩個(gè)專利介紹了輪胎內(nèi)的壓電發(fā)電結(jié)構(gòu)，但均沒有提及車輪振動(dòng)模態(tài)和壓電俘能性能的測(cè)試分析方法。孫春華等人申報(bào)了中國專利，中國專利的公開(公布)號(hào)為CN103116133A，公布日為2013年5月22日，專利名稱為“行車荷載路面振動(dòng)能量壓電發(fā)電測(cè)量方法及其系統(tǒng)”，介紹了一種行車荷載作用下路面振動(dòng)能量壓電發(fā)電的測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)在路面以下安裝相應(yīng)的壓電換能單元，雖然可以監(jiān)測(cè)并分析車輛速度、載重等因素對(duì)壓電俘能效果的影響，但該監(jiān)測(cè)方法并不能提供車輪振動(dòng)模態(tài)信息，不能反映壓電俘能機(jī)構(gòu)對(duì)俘能性能的影響，且系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、實(shí)用性差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的壓電俘能效率未知、車輪振動(dòng)模態(tài)信息不健全、壓電俘能機(jī)構(gòu)未優(yōu)化的問題，提供了一種車輪振動(dòng)壓電俘能性能的測(cè)試裝置。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置包括有輪上測(cè)試采集板，所述的輪上測(cè)試采集板包括壓電俘能采集單元、振動(dòng)模態(tài)采集單元、主處理器單元、SD卡存儲(chǔ)一單元、18650鋰離子電池單元、供電電源轉(zhuǎn)換一單元、無線發(fā)送單元與溫度信息采集單元。
[0005]所述的供電電源轉(zhuǎn)換一單元包括有型號(hào)為NCP551的電壓轉(zhuǎn)換芯片、型號(hào)為RF16100的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、型號(hào)為PBS-11A的鎖止開關(guān)S1、電容C1、電容C2和電容C3。
[0006]型號(hào)為RF16100的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1的一端與18650鋰離子電池單元的“ + ”端電線連接，型號(hào)為RF16100的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1的另一端與型號(hào)為PBS-11A的鎖止開關(guān)S1的一端電線連接，型號(hào)為PBS-11A的鎖止開關(guān)S1的另一端與型號(hào)為NCP551的電壓轉(zhuǎn)換芯片的引腳VIN、電容C1的一端、電容C2的一端電線連接；電壓轉(zhuǎn)換芯片的引腳EN與引腳VIN電線連接，電壓轉(zhuǎn)換芯片的引腳V0UT和VCC3.3端及電容C3的一端電線連接，電容C1的另一端、電容C2的另一端及電容C3的另一端接地。
[0007]SD卡存儲(chǔ)一單元中的引腳VDD、振動(dòng)模態(tài)采集單元中的引腳VS與引腳SCL、溫度信息采集單元中的引腳VCC、無線發(fā)送單元的引腳VCC、主處理器單元中的電阻R1的一端、電阻R10的一端、電阻R11的一端與發(fā)光二極管D1的陽極和供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3
端電線連接。
[0008]壓電俘能采集單元、振動(dòng)模態(tài)采集單元、SD卡存儲(chǔ)一單元、無線發(fā)送單元與溫度信息采集單元分別和主處理器單元電線連接。
[0009]技術(shù)方案中所述的壓電俘能采集單元包括有全橋整流電路、濾波電路及AD采樣電路。壓電俘能采集單元中的全橋整流電路由四個(gè)型號(hào)為IN4148的二極管組成，輸入端PZT_IN1與輸入端PZT_IN2分別與壓電俘能機(jī)構(gòu)的兩個(gè)輸出端電線連接，全橋整流電路的一輸出端接地，全橋整流電路的另一輸出端與極性電容C13的正極端及電阻R5的一端電線連接，電容C13的負(fù)極端接地；電阻R5的另一端與電阻R6的一端及主處理器的引腳PA2電線連接，電阻R6的另一端接地。
[0010]技術(shù)方案中所述的無線發(fā)送單元包括型號(hào)為NRF24L01的無線發(fā)送芯片U3 ;無線發(fā)送芯片U3的引腳CE與主處理器單元的引腳PB7電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳CSN與主處理器單元的引腳PB6電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳SCK與主處理器單元的引腳PB5電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳MOSI與主處理器單元的引腳PB4電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳MISO與主處理器單元的引腳PB3電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳IRQ與主處理器單元的引腳PB8電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳GND接地。
[0011]技術(shù)方案中所述的溫度信息采集單元包括有型號(hào)為DS18B20的溫度采集芯片U4、電阻R7與電容C14。溫度采集芯片U4的引腳DQ和主處理器單元的引腳PC12與電阻R7的一端電線連接；電阻R7另一端與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端電線連接；溫度采集芯片U4的引腳VCC與電容C14的一端電線連接，電容C14的另一端接地；溫度采集芯片U4的引腳GND接地。
[0012]技術(shù)方案中所述的振動(dòng)模態(tài)采集單元由振動(dòng)加速度信息采集單元和三軸電子指南針單元組成。所述的振動(dòng)加速度信息采集單元的電路包括有型號(hào)為ADXL345Z的三維加速度信息采集芯片U6、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電容C15及電容C16。三維加速度信息采集芯片U6的引腳SCL和主處理器單元的引腳PB14及電阻R18的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳SDA和主處理器單元的引腳PB15及電阻R17的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳INT1與主處理器單元的引腳PC6及電阻R19的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳CS與主處理器單元的引腳PC7及電阻R20的一端電線連接；電阻R17、電阻R18、電阻R19及電阻R20的另一端均與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳VS和電容C15及電容C16 —端電線連接，電容C15及電容C16的另一端接地。
[0013]所述的三軸電子指南針單元包括有型號(hào)為HMC5883L的三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5、電阻R8、電阻R9、電阻R16、電容C17、電容C19與電容C20。三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳SCL與主處理器單元的引腳PB11及電阻R8的一端電線連接；三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳SDA 口與主處理器單元的引腳PB12及電阻R9的一端電線連接；三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳DRDY與主處理器單元的引腳PB13及電阻R16的一端電線連接；電阻R8、電阻R9及電阻R16的另一端與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端電線連接；電容C19的一端與三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳SETP電線連接，電容C19的另一端與三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳SETC電線連接；電容C20的一端與三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳C1電線連接，電容C20的另一端接地；電容C17的一端與三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳VDD1及供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端電線連接，電容C17的另一端接地；三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳GND接地。
[0014]技術(shù)方案中所述的SD卡存儲(chǔ)一單元由SD卡存儲(chǔ)接口電路構(gòu)成，所述的SD卡存儲(chǔ)接口電路包括型號(hào)為HX-0905的自彈式SD卡底座、上拉電路和濾波電路組成。SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳⑶/DATA3與主處理器的引腳PB9及電阻R23的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳CMD與主處理器的引腳PB4及電阻R24的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳CLK與主處理器的引腳PB5及電阻R25的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳DATA0和主處理器的引腳PB3及電阻R26的一端電線連接；電阻R23的另一端、電阻R24的另一端、電阻R25的另一端、電阻R26的另一端與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端電線連接，SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳VDD與電容C22的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳VSS與GND端及C22的另一端電線連接。
[0015]所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置包括有接收分析板，所述的接收分析板由人機(jī)界面單元、從處理器單元、SD卡存儲(chǔ)二單元、無線接收單元與供電電源轉(zhuǎn)換二單元組成。
[0016]所述的供電電源轉(zhuǎn)換二單元包括型號(hào)為MIN1-USB-B-R的USB底座JJ3、型號(hào)為NCP551的電壓轉(zhuǎn)換芯片UU4、型號(hào)為RF16100的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲FF1、型號(hào)為PBS-11A的鎖止開關(guān)SS6、電容CC12、電容CC13和電容CC14。
[0017]自恢復(fù)保險(xiǎn)絲FF1的一端與USB底座JJ3的引腳VBus電線連接，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲FF1的另一端與鎖止開關(guān)SS6的一端電線連接，鎖止開關(guān)SS6的另一端與電壓轉(zhuǎn)換芯片UU4的引腳VIN、電容CC12的一端、電容CC13的一端電線連接；電壓轉(zhuǎn)換芯片UU4的引腳EN與引腳VIN電線連接，電壓轉(zhuǎn)換芯片UU4的引腳VOUT與VCC3端及電容CC14的一端電線連接，電容CC12、電容CC13及電容CC14的另一端接地。
[0018]無線接收單元的引腳VCC、SD卡存儲(chǔ)二單元的引腳VDD、人機(jī)界面單元的引腳VCC與人機(jī)界面單元的喚醒鍵SS3的一端和供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3端電線連接。
[0019]人機(jī)界面單元、SD卡存儲(chǔ)二單元與無線接收單元分別和從處理器單元電線連接。
[0020]技術(shù)方案中所述的接收分析板的人機(jī)界面單元由型號(hào)為UG-2864ASYCG的OLED顯示單元和按鍵單元組成。所述的OLED顯示單元的引腳LCD_D0至引腳LCD_D7依次和從處理器單元的引腳ΡΡΒ0至引腳PPB7電線連接；OLED顯示單元的引腳LCD_CS與從處理器單元的引腳PPC9電線連接；OLED顯示單元的引腳LCD_RS與從處理器單元的引腳PPC8電線連接；OLED顯示單元的引腳LCD_RD與從處理器單元的引腳PPC6電線連接；OLED顯示單元的引腳LCD_WR與從處理器單元的引腳PPC7電線連接；OLED顯示單元的引腳VCC與供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3端電線連接；OLED顯示單元的引腳GND接地。所述的按鍵單元包括確認(rèn)鍵SS1、向下切換鍵SS2、喚醒鍵SS3、向上切換鍵SS4與取消鍵SS5。按鍵單元中喚醒鍵SS3的一端與供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3端電線連接，喚醒鍵SS3的另一端與從處理器單元的引腳ΡΡΑ0電線連接；向上切換鍵SS4的一端接地，向上切換鍵SS4的另一端與從處理器單元的引腳PPA1電線連接；向下切換鍵SS2的一端接地，向下切換鍵SS2的另一端與從處理器單元的引腳PPA2電線連接；確認(rèn)鍵SS1的一端接地，確認(rèn)鍵SS1的另一端與從處理器單元的引腳PPA3電線連接；取消鍵SS5的一端接地，取消鍵SS5的另一端與從處理器單元的引腳PPA4電線連接。
[0021]技術(shù)方案中所述的接收分析板的SD卡存儲(chǔ)二單元由SD卡存儲(chǔ)接口電路構(gòu)成。所述的SD卡存儲(chǔ)接口電路采用一種型號(hào)為HX-0905的自彈式的SD卡底座、上拉電路和濾波電路組成。SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳⑶/DATA3與從處理器單元的引腳PPC15及電阻RR4的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳CMD與從處理器單元引腳PPC3及電阻RR5的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳CLK與從處理器單元的引腳PPC2及電阻RR6的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳DATA0與從處理器單元的引腳PPC4及電阻RR7的一端電線連接；電阻RR4的另一端、電阻RR5的另一端、電阻RR6的另一端、電阻RR7的另一端與供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3端電線連接，共同構(gòu)成上拉電路；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳VDD與電容CC2的一端及供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3端電線連接；電容CC2的另一端接地，SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳VSS接地。
[0022]技術(shù)方案中所述的無線接收單元包括有型號(hào)為NRF24L01的無線收發(fā)芯片UU2 ;無線收發(fā)芯片UU2的引腳CE和從處理器單元引腳PPC0與電阻RR2的一端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳CSN與從處理器單元引腳PPC1電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳SCK與從處理器單元引腳PPC2電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳MOSI與從處理器單元引腳PPC3電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳MISO與從處理器單元引腳PPC4電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳IRQ和從處理器單元引腳PPC5與電阻RR3的一端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的電阻RR2的另一端與電阻RR3的另一端和供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳GND接地。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果是:
[0024]1.本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置可以采集車輪振動(dòng)產(chǎn)生的壓電俘能電壓，并可以分析得到產(chǎn)生俘能時(shí)壓電機(jī)構(gòu)在輪胎內(nèi)的空間位置、輪轂振動(dòng)狀態(tài)、輪內(nèi)溫度等信息，直接反映振動(dòng)模態(tài)與俘能性能的關(guān)系，通過無線單元將輪上實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)傳送給接收板存儲(chǔ)，以便進(jìn)一步分析和評(píng)價(jià)俘能效果；
[0025]2.本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置功能擴(kuò)展性和可靠性強(qiáng)，輪上測(cè)試采集板可與接收板配套使用，完成采集、傳輸、存儲(chǔ)功能，也可單獨(dú)使用，由輪上測(cè)試采集單板完成采集和存儲(chǔ)功能，保證記錄數(shù)據(jù)的可靠和完整性；
[0026]3.本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置采用硬件單元化的設(shè)計(jì)方法，對(duì)各單元分別進(jìn)行設(shè)計(jì)和制板，以減小單元間電磁干擾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明:
[0028]圖1是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)原理示意框圖；
[0029]圖2是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置中的輪上測(cè)試采集板的壓電俘能檢測(cè)單元的電路原理圖；
[0030]圖3是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置中的輪上測(cè)試采集板的無線發(fā)送單元的電路原理圖；
[0031]圖4是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置中的輪上測(cè)試采集板的溫度采集單元的電路原理圖；
[0032]圖5是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置中的輪上測(cè)試采集板的振動(dòng)模態(tài)采集單元中的振動(dòng)加速度信息采集單元的電路原理圖；
[0033]圖6是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置中的輪上測(cè)試采集板的振動(dòng)模態(tài)采集單元中的三軸電子指南針信息采集單元的電路原理圖；
[0034]圖7是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置中的輪上測(cè)試采集板的SD卡存儲(chǔ)一單元的電路原理圖；
[0035]圖8是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置中的輪上測(cè)試采集板的供電電源轉(zhuǎn)換一單元的電路原理圖；
[0036]圖9是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置中的輪上測(cè)試采集板的主處理器單元的電路原理圖；
[0037]圖10是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置中的接收分析板的人機(jī)界面單元的電路原理圖；
[0038]圖11是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置中的接收分析板的SD卡存儲(chǔ)二單元的電路原理圖；
[0039]圖12是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置中的接收分析板的無線接收單元的電路原理圖；
[0040]圖13是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置中的接收分析板的供電電源轉(zhuǎn)換二單元的電路原理圖；
[0041]圖14是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置中的接收分析板的從處理器單元的電路原理圖；
[0042]圖15是本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置在車輪上安裝位置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0043]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的描述:
[0044]為了更好地發(fā)掘和分析車輪振動(dòng)模態(tài)及俘能效能的關(guān)系，本實(shí)用新型提供了一種車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置，從而為車輪俘能用壓電俘能機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供理論和測(cè)試依據(jù)。
[0045]參閱圖1，本實(shí)用新型所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置由輪上測(cè)試采集板和接收分析板組成，輪上測(cè)試采集板和接收分析板之間采用無線傳輸方式連接即傳遞信息。
[0046]一.輪上測(cè)試采集板
[0047]輪上測(cè)試采集板包括壓電俘能采集單元、振動(dòng)模態(tài)采集單元、主處理器單元、SD卡存儲(chǔ)一單元、18650鋰離子電池單元、供電電源轉(zhuǎn)換一單元、無線發(fā)送單元與溫度信息采集單元。
[0048]1.壓電俘能采集單元
[0049]輪上測(cè)試采集板的壓電俘能采集單元接連壓電俘能機(jī)構(gòu)的輸出端，由全橋整流電路、濾波電路及AD采樣電路等部分構(gòu)成，用于實(shí)時(shí)采集壓電俘能機(jī)構(gòu)隨車輪振動(dòng)所產(chǎn)生的電壓值。
[0050]參閱圖2，所述的壓電俘能采集單元包括有全橋整流電路、濾波電路及AD采樣電路。
[0051]壓電俘能采集單元中的全橋整流電路由四個(gè)型號(hào)為IN4148的二極管組成，輸入端PZT_IN1和PZT_IN2分別與全橋整流電路的兩個(gè)輸入端(即壓電發(fā)電機(jī)構(gòu)的兩個(gè)輸出端)電線連接，全橋整流電路的一輸出端與GND 口電線連接，另一輸出端和極性電容C13的正極端及電阻R5的一端電線連接；電容C13為極性電解電容，電容C13的負(fù)極端接地；電阻R5的另一端與電阻R6及主處理器的PA2 口電線連接，電阻R6的另一端接地，實(shí)施例中電容C13的大小為100uF，耐壓大小為30V，電阻R5與電阻R6的阻值分別為500歐和200歐。
[0052]2.無線發(fā)送單元
[0053]輪上測(cè)試采集板的無線發(fā)送單元為集成的小型從機(jī)發(fā)送單元，通過SPI接口與主處理器電線連接，與運(yùn)行在接收分析板或PC機(jī)上的應(yīng)用軟件配套使用，可實(shí)現(xiàn)車輪振動(dòng)模態(tài)信息及發(fā)電信息的無線傳輸。
[0054]參閱圖3，所述的無線發(fā)送單元包括型號(hào)為NRF24L01的無線發(fā)送芯片U3。
[0055]無線發(fā)送芯片U3設(shè)定為從通信模式，無線發(fā)送芯片U3的引腳CE與主處理器單元的引腳PB7電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳CSN與主處理器單元的引腳PB6電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳SCK與主處理器單元的引腳PB5電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳M0SI與主處理器單元的引腳PB4電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳MIS0與主處理器單元的引腳PB3電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳IRQ與主處理器單元的引腳PB8電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳VCC與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳GND與GND 口電線連接。
[0056]3.溫度信息采集單元
[0057]輪上測(cè)試采集板的溫度信息采集單元由數(shù)字式單一溫度功能采集變換芯片及其接口電路構(gòu)成，用于實(shí)時(shí)采集車輪的溫度信息。
[0058]參閱圖4，所述的溫度信息采集單元包括有型號(hào)為DS18B20的溫度采集芯片U4、電阻R7、電容C14。
[0059]溫度采集芯片U4的引腳DQ和主處理器單元的引腳PC12及電阻R7的一端電線連接；電阻R7是上拉電阻，電阻R7另一端與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3電線連接；溫度采集芯片U4的引腳VCC與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3及電容C14的一端電線連接，電容C14為去耦電容，電容C14的另一端與GND 口電線連接；溫度采集芯片U4的引腳GND與GND 口電線連接。實(shí)施例中電阻R7的阻值為4.7K歐，電容C14的大小是0.luF。
[0060]4.振動(dòng)模態(tài)采集單元
[0061]輪上測(cè)試采集板的振動(dòng)模態(tài)采集單元由振動(dòng)加速度信息采集單元和三軸電子指南針單元組成，其中振動(dòng)加速度信息采集單元通過三軸振動(dòng)加速度信息反映壓電振動(dòng)強(qiáng)度的大小，三軸電子指南針單元可以提供壓電俘能機(jī)構(gòu)三軸磁場(chǎng)信息，由于壓電俘能機(jī)構(gòu)安裝于車輪的固定位置，所以通過變化中的三軸磁場(chǎng)信息可以分析、計(jì)算得出車輪的轉(zhuǎn)速信息，綜合振動(dòng)加速度信息采集單元和三軸電子指南針單元的信息，可以判斷壓電俘能機(jī)構(gòu)在車輪的哪一三維位置時(shí)振動(dòng)的強(qiáng)弱，反映振動(dòng)模態(tài)的變化。
[0062]參閱圖5，所述的振動(dòng)加速度信息采集單元的電路包括有型號(hào)為ADXL345Z的三維加速度信息采集芯片U6、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電容C15及電容C16。
[0063]三維加速度信息采集芯片U6的引腳SCL和主處理器單元的引腳PB14及電阻R18的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳SDA和主處理器單元的引腳PB15及電阻R17的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳INT1與主處理器單元的引腳PC6及電阻R19的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳CS與主處理器單元的引腳PC7及電阻R20的一端電線連接；電阻R17的另一端、電阻R18的另一端、電阻R19的另一端及電阻R20的另一端均與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端電線連接；電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20是上拉電阻，實(shí)施例中它們的阻值均為5.1K歐；三維加速度信息采集芯片U6的VS腳和供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3、電容C15及電容C16 —端電線連接，電容C15的另一端及電容C16的另一端與GND端電線連接，電容C15、電容C16是去耦電容，實(shí)施例中它們的大小分別是0.luF和luF ;三維加速度信息采集芯片U6的引腳GND與GND電線連接。
[0064]參閱圖6，所述的三軸電子指南針單元的電路包括有型號(hào)為HMC5883L的三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5、電阻R8、電阻R9、電阻R16、電容C17、電容C19與電容C20。
[0065]三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳SCL與主處理器單元的引腳PB11及電阻R8的一端電線連接；三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳SDA與主處理器單元的引腳PB12及電阻R9的一端電線連接；三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳DRDY與主處理器單元的引腳PB13及電阻R16的一端電線連接；電阻R8的另一端、電阻R9的另一端及電阻R16的另一端與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3 口電線連接；電阻R8、電阻R9、電阻R16是上拉電阻，實(shí)施例中均為5.1K歐；電容C19為置位/復(fù)位電容，實(shí)施例中大小為0.22uF，電容C19的一端與三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳SETP腳電線連接，電容C19的另一端與三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳SETC電線連接；電容C20為儲(chǔ)能電容，電容C20的一端與三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳C1電線連接，電容C20的另一端與GND端電線連接；電容C17為去耦電容，電容C17的一端與三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳VDD1及供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3電線連接，電容C17的另一端與GND電線連接；三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳GND與GND電線連接。實(shí)施例中電容C20大小為4.7uF，電容C17大小為0.luF。
[0066]5.SD卡存儲(chǔ)一單元
[0067]輪上測(cè)試采集板的SD卡存儲(chǔ)一單元由SD卡存儲(chǔ)接口電路構(gòu)成，用于輪上測(cè)試采集板在沒有接收分析板協(xié)同工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立存儲(chǔ)采集信息功能。
[0068]參閱圖7，所述的SD卡存儲(chǔ)接口電路包括型號(hào)為HX-0905的自彈式SD卡底座、上拉電路和濾波電路組成；
[0069]SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳⑶/DATA3與主處理器的引腳PB9及電阻R23的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳CMD與主處理器的引腳PB4及電阻R24的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳CLK與主處理器的引腳PB5及電阻R25的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳DATA0和主處理器的引腳PB3及電阻R26的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳VDD與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端及電容C22的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳VSS與GND端及C22的一端電線連接；實(shí)施例中電阻R23、電阻R24、電阻R25、電阻R26均為上拉電阻，阻值均是5.1K歐，濾波去耦電容C22的值是0.luF。
[0070]6.18650鋰離子電池單元
[0071]輪上測(cè)試采集板的18650鋰離子電池單元為輪上測(cè)試采集板提供電能；
[0072]參閱圖8，所述的鋰離子電池單元型號(hào)為18650，其標(biāo)號(hào)為“ + ”引腳與供電電源轉(zhuǎn)換一單元中自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1的一端相連，鋰離子電池單元標(biāo)號(hào)為引腳與GND端電線連接。
[0073]7.供電電源轉(zhuǎn)換一單元
[0074]輪上測(cè)試采集板的供電電源轉(zhuǎn)換一單元為輪上測(cè)試采集板上的元件提供穩(wěn)定可靠的直流電。
[0075]參閱圖8，供電電源轉(zhuǎn)換一單元包括有型號(hào)為NCP551的超低功耗的電壓轉(zhuǎn)換芯片、型號(hào)為RF16100的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、型號(hào)為PBS-11Α的鎖止開關(guān)S1、電容C1、電容C2和電容C3。
[0076]型號(hào)為RF16100的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1的一端與18650鋰離子電池單元的“ + ”端電線連接，其另一端與型號(hào)為PBS-11A的鎖止開關(guān)S1的一端電線連接，型號(hào)為PBS-11A的鎖止開關(guān)S1的另一端與型號(hào)為NCP551的電壓轉(zhuǎn)換芯片的引腳VIN、電容C1的一端、電容C2的一端電線連接；電壓轉(zhuǎn)換芯片的引腳EN與引腳VIN電線連接，電壓轉(zhuǎn)換芯片的引腳VOUT與輸出VCC3.3端及去耦電容C3的一端電線連接，電容C1的另一端、電容C2的另一端及電容C3的另一端與GND 口電線連接；實(shí)施例中電容C1和電容C2的大小分別為luF和0.luF，電容C3的大小為0.luFo
[0077]8.主處理器單元
[0078]輪上測(cè)試采集板的主處理器單元在程序的控制下實(shí)現(xiàn)振動(dòng)模態(tài)信息的采集、溫度信息的采集、壓電俘能信息的采集、接收命令、發(fā)送采集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)信息功能。
[0079]參閱圖9，所述的主處理器單元包括有型號(hào)為STM32F103RBT6的主控制芯片、起振電路、復(fù)位電路、濾波電路；
[0080]型號(hào)為STM32F103RBT6的主控制芯片U2引腳PC12是溫度信息采集單元的單總線操作輸入輸出引腳；主控制芯片U2的引腳PB14、引腳PB15是振動(dòng)加速度信息采集單元的IIC總線操作輸入輸出引腳；主控制芯片U2的引腳PC6是加速度采樣完成中斷觸發(fā)輸入腳；主控制芯片U2的引腳PA2是壓電俘能信號(hào)的輸入引腳，并在芯片內(nèi)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字量；主控制芯片的引腳PB11、引腳PB12是三軸電子指南針單元的IIC總線操作輸入輸出引腳；主控制芯片U2的引腳PB13 口是三維磁場(chǎng)信息采樣完成中斷觸發(fā)輸入腳；主控制芯片U2的引腳PB3 口、引腳PB4、引腳PB5、引腳PB9是主控制芯片U2與SD卡進(jìn)行SPI通信的操作輸入輸出引腳；主控制芯片U2的引腳PB7是無線發(fā)送單元使能信號(hào)輸出端；主控制芯片的引腳PB6、引腳PB3、引腳PB4、引腳PB5是主控制芯片U2與無線發(fā)送單元U3進(jìn)行SPI通信的操作輸入輸出引腳；主控制芯片U2的引腳PB8為無線發(fā)送單元緩沖區(qū)滿的中斷請(qǐng)求輸入端；主控制芯片U2的引腳PA13為輪上測(cè)試采集板工作在發(fā)送模式的“打開/關(guān)閉”選擇輸入引腳，主控制芯片U2的引腳PA13與開關(guān)S4的一端電線連接，開關(guān)S4的另一端與GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳PA15為輪上測(cè)試采集板工作在發(fā)送存儲(chǔ)采集模式的“打開/關(guān)閉”選擇輸入引腳，主控制芯片U2的引腳PA15與開關(guān)S3的一端電線連接，開關(guān)S3的另一端與GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳PA8 口為通信狀態(tài)指示燈D3的驅(qū)動(dòng)輸出引腳，主控制芯片U2的引腳PA8與發(fā)光二極管D3的陰極電線連接，發(fā)光二極管D3的陽極與電阻R10的一端電線連接；主控制芯片U2的引腳PD2為工作模式指示燈D4的驅(qū)動(dòng)輸出引腳，主控制芯片U2的引腳PD2與發(fā)光二極管D4的陰極電線連接，發(fā)光二極管D4的陽極與電阻R11的一端電線連接；電阻R10的另一端、電阻R11的另一端與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3 口電線連接；主控制芯片U2的引腳OSCIN和型號(hào)為NX3225⑶_8MHz的表貼晶振Y2的一端及電阻R4的一端、電容C7的一端電線連接；主控制芯片的引腳OSCOUT和型號(hào)為NX3225⑶-8MHz的表貼晶振Y2的另一端、電阻R4的另一端與電容C8的一端電線連接；主控制芯片U2的引腳PC14與型號(hào)為CC5V-1TA的32.768kHz表貼晶振Y1的一端及電容C5的一端電線連接；主控制芯片U2的引腳PC15與型號(hào)為CC5V-1TA的32.768kHz表貼晶振Y1的另一端及電容C26的另一端電線連接；主控制芯片U2的引腳NRST(RESET)和電阻R1的一端、按鍵KEY_M的一端及電容C4的一端電線連接；主控制芯片U2的引腳VBAT與型號(hào)為IN4148的二極管D2的陰極及型號(hào)為IN4148的二極管D1的陰極電線連接；二極管D2的陽極與型號(hào)為CR2025的備份電池陽極電線連接；電感L1的一端、二極管D1的陽極、電阻R1的另一端與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3 口電線連接；電容C4的另一端、備份電池的陰極與GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳VDDA與電容C9的一端、C1的一端及電感L1的另一端電線連接；主控制芯片U2的引腳VSSA 口與電容C9的另一端、C10的另一端、C8的一端、C7的一端、C6的另一端、C5的另一端及GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳Β00Τ0與電阻R2的一端電線連接，電阻R2的另一端與插座JP1的3號(hào)引腳電線連接；主控制芯片U2的引腳PB2與電阻R3的一端電線連接，電阻R3的另一端與插座JP1的4號(hào)引腳電線連接；插座JP1的1號(hào)引腳、插座JP1的2號(hào)引腳與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3電線連接；插座JP1的5號(hào)引腳、插座JP1的6號(hào)引腳與GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳VDD與電容C21的一端及供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3電線連接；主控制芯片U2的引腳VSS與電容C21的另一端及GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳VDD1與電容C18的一端及供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3電線連接；主控制芯片U2的引腳VSS1與電容C18的另一端及GND 口電線連接；主控制芯片的引腳VDD2與電容C11的一端及供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3電線連接；主控制芯片的引腳VSS2與電容C11的另一端及GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳VDD3與電容C12的一端及供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3電線連接；主控制芯片U2的引腳VSS3與電容C12的另一端及GND 口電線連接；實(shí)施例中，電阻R1的值為10K歐，電阻R4的值為1兆歐，電阻R2的值為100K歐，電阻R3的值為100K歐，電感L1的值為lOOuH，電容C4、電容C21、電容C18、電容C10、電容C11、電容C12的值為0.luF，電容C5、電容C6、電容C7、電容C8的值為22pF，電容C9的值為10uF。
[0081]二.接收分析板
[0082]接收分析板由人機(jī)界面單元、從處理器單元、SD卡存儲(chǔ)二單元、無線接收單元、供電電源轉(zhuǎn)換二單元組成。
[0083]1.人機(jī)界面單元
[0084]接收分析板的人機(jī)界面單元由型號(hào)為UG-2864ASYCG的0LED顯示單元JJ1和按鍵單元組成，實(shí)現(xiàn)采集和狀態(tài)信息的顯示和狀態(tài)切換。
[0085]參閱圖10，0LED顯示單元JJ1包括有引腳LCD_D0、引腳LCD_D1、引腳LCD_D2、引腳LCD_D3、引腳LCD_D4、引腳LCD_D5、引腳LCD_D6與引腳LCD_D7 口構(gòu)成的數(shù)據(jù)總線，引腳LCD_CS、引腳LCD_RS、引腳LCD_RD、引腳LCD_WR共同構(gòu)成的控制總線，電源線及地線；
[0086]接收分析板中OLED顯示單元JJ1的引腳LCD_D0至引腳LCD_D7依次和從處理器單元的引腳ΡΡΒ0至引腳PPB7電線連接；0LED顯示單元JJ1的引腳LCD_CS與從處理器單元的引腳PPC9電線連接；0LED顯示單元JJ1的引腳LCD_RS與從處理器單元的引腳PPC8電線連接；0LED顯示單元JJ1的引腳LCD_RD與從處理器單元的引腳PPC6電線連接；0LED顯示單元JJ1的引腳LCD_WR與從處理器單元的引腳PPC7電線連接；0LED顯示單元JJ1的引腳VCC與供電電源轉(zhuǎn)換二單元的輸出端VCC3電線連接；0LED顯示單元JJ1的引腳GND與GND1 口電線連接。
[0087]參閱圖10，按鍵單元包括確認(rèn)鍵SS1、向下切換鍵SS2、喚醒鍵SS3、向上切換鍵SS4、取消鍵SS5 ；
[0088]按鍵單元中喚醒鍵SS3的一端與供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3電線連接，另一端與從處理器單元的引腳ΡΡΑ0電線連接；向上切換鍵SS4的一端與GND1 口電線連接，另一端與從處理器單元的引腳PPA1電線連接；向下切換鍵SS2的一端與GND1 口電線連接，另一端與從處理器單元的引腳PPA2電線連接；確認(rèn)鍵SS1的一端與GND1 口電線連接，另一端與從處理器單元的引腳PPA3電線連接；取消鍵SS5的一端與GND1 口電線連接，另一端與從處理器單元的引腳PPA4電線連接。
[0089]2.SD卡存儲(chǔ)二單元
[0090]接收分析板的SD卡存儲(chǔ)二單元由SD卡存儲(chǔ)接口電路構(gòu)成，用于存儲(chǔ)接收到的采集?目息;
[0091 ] 參閱圖11，所述的SD卡存儲(chǔ)接口電路由型號(hào)為ΗΧ-0905的自彈式SD卡底座、上拉電路和濾波電路組成。
[0092]SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳⑶/DATA3與從處理器單元的引腳PPC15及電阻RR4的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳CMD與從處理器單元引腳PPC3及電阻RR5的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳CLK與從處理器單元的引腳PPC2及電阻RR6的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳DATA0與從處理器單元的引腳PPC4及電阻RR7的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳VDD與供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3及電容CC2的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳VSS與GND1 口電線連接；實(shí)施例中，去耦電容CC2的值是0.luF，上拉電阻RR4、RR5、RR6、RR7的阻值均是5.1K歐。
[0093]3.無線接收單元
[0094]接收分析板的無線接收單元為集成的小型主機(jī)收發(fā)單元，通過SPI接口與從處理器單元電線連接，與運(yùn)行在車輪上的輪上測(cè)試采集板配套使用，可發(fā)送車輪信息采集命令、接收米集?目息及顯不米集?目息；
[0095]參閱圖12，所述的無線接收單元包括有型號(hào)為NRF24L01的無線收發(fā)芯片UU2。
[0096]型號(hào)為NRF24L01的無線收發(fā)芯片UU2設(shè)定為主通信模式，無線收發(fā)芯片UU2的引腳CE和從處理器單元引腳PPC0與電阻RR2的一端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳CSN與從處理器單元引腳PPC1電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳SCK與從處理器單元引腳PPC2電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳M0SI與從處理器單元引腳PPC3電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳MIS0與從處理器單元引腳PPC4電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳IRQ和從處理器單元引腳PPC5與電阻RR3的一端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳VCC、電阻RR2的另一端與電阻RR3的另一端和供電電源轉(zhuǎn)換二單元的輸出端VCC3電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳GND 口與GND1 口電線連接。
[0097]4供電電源轉(zhuǎn)換二單元
[0098]接收分析板的供電電源轉(zhuǎn)換二單元為接收分析板上的元件提供穩(wěn)定可靠的直流電。
[0099]參閱圖13，所述的供電電源轉(zhuǎn)換二單元包括型號(hào)為MIN1-USB-B-R的USB底座JJ3、型號(hào)為NCP551的超低功耗的電壓轉(zhuǎn)換芯片UU4、型號(hào)為RF16100的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲FF1、型號(hào)為PBS-11A的鎖止開關(guān)SS6、電容CC12、電容CC13和電容CC14。
[0100]自恢復(fù)保險(xiǎn)絲FF1的一端與USB底座JJ3的引腳VBus電線連接，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲FF1的另一端與鎖止開關(guān)SS6的一端電線連接，鎖止開關(guān)SS6的另一端與電壓轉(zhuǎn)換芯片UU4的引腳VIN、電容CC12的一端、電容CC13的一端電線連接；電壓轉(zhuǎn)換芯片UU4的引腳EN與引腳VIN電線連接，電壓轉(zhuǎn)換芯片UU4的引腳VOUT與輸出端VCC3及去耦電容CC14的一端電線連接，電容CC12的另一端、電容CC13的另一端及電容CC14的另一端與GND 口電線連接；實(shí)施例中電容CC12和電容CC13的大小分別為luF和0.luF，電容CC14的大小為0.luF。
[0101]5.從處理器單元
[0102]接收分析板的從處理器單元在程序的控制下實(shí)現(xiàn)接收采集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)、狀態(tài)設(shè)定功能。
[0103]參閱圖14，所述的從處理器單元包括有型號(hào)為STM32F103RBT6的從控制芯片UU1、起振電路、復(fù)位電路、濾波電路等。
[0104]型號(hào)為STM32F103RBT6的從控制芯片UU1引腳PPC15、引腳PPC3、引腳PPC2、引腳PPC4是SD卡存儲(chǔ)二單元的SPI總線操作輸入輸出引腳；從控制芯片UU1引腳PPC0是無線接收單元UU2使能信號(hào)輸出端；從控制芯片UU1的引腳PPC1、引腳PPC2、引腳PPC3、引腳PPC4是從控制芯片UU1與無線收發(fā)單元UU2進(jìn)行SPI通信的操作輸入輸出引腳；從控制芯片UU1的引腳PPC5為無線收發(fā)單元緩沖區(qū)滿的中斷請(qǐng)求輸入端；從控制芯片UU1的引腳PPA1 口為接收分析板“up”功能的按鍵輸入引腳；從控制芯片UU1的引腳PPA2為接收分析板“down”功能的按鍵輸入引腳，從控制芯片UU1的引腳PA3為接收板“ok”功能的按鍵輸入引腳，從控制芯片UU1的引腳PA4為接收板“esc”功能的按鍵輸入引腳；從控制芯片UU1的引腳0SC0UT1和型號(hào)為NX3225⑶-8MHz的表貼晶振YY2的一端、電阻RR8的一端與電容CC6的一端電線連接；從控制芯片UU1的引腳0SCIN1和型號(hào)為NX3225⑶_8MHz的表貼晶振YY2的另一端、電阻RR8的另一端、電容CC5的一端電線連接；從控制芯片UU1的引腳PPC14和型號(hào)為CC5V-1TA的32.768kHz表貼晶振YY1的一端及電容CC3的一端電線連接；從控制芯片UU1的引腳PPC15與型號(hào)為CC5V-1TA的32.768kHz表貼晶振UU1的另一端及電容CC4的一端電線連接；從控制芯片UU1的引腳RESET1和電阻RR1的一端、按鍵KEY_M1的一端及電容CC1的一端電線連接；從控制芯片UU1的引腳VBAT1和型號(hào)為IN4148的二極管DD2的陰極及型號(hào)為IN4148的二極管DD1的陰極電線連接；二極管DD2的陽極與型號(hào)為CR2025的備份電池BAT2的陽極電線連接；電感LL1的一端、二極管DD1的陽極、電阻RR1的另一端與供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3電線連接；電容CC1的另一端、備份電池BAT2的陰極與GND口電線連接；從控制芯片UU1的13號(hào)引腳和電容CC7的一端、CC8的一端及電感LL1的另一端電線連接；從控制芯片UU1的12腳和電容CC7的另一端、CC8的另一端、CC6的另一端、CC5的另一端、CC4的另一端、CC3的另一端及GND 口電線連接；從控制芯片UU1的引腳BOOTOO與電阻RR9的一端電線連接，電阻RR9的另一端與插座JJ2的3號(hào)引腳電線連接；從控制芯片UU1的引腳PPB2與電阻RR10的一端電線連接，電阻RR10的另一端與插座JJ2的4號(hào)引腳電線連接；插座JJ2的1號(hào)引腳、插座JJ2的2號(hào)引腳與供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3電線連接；插座JJ2的5號(hào)引腳、插座JJ2的6號(hào)引腳與GND 口電線連接；從控制芯片的19號(hào)引腳與電容CC15的一端及供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3電線連接；從控制芯片UU1的18號(hào)引腳與電容CC15的另一端及GND1 口電線連接；從控制芯片UU1的32號(hào)引腳與電容CC11的一端及供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3電線連接；從控制芯片UU1的31號(hào)引腳與電容CC11的另一端及GND 口電線連接；從控制芯片UU1的48號(hào)引腳和電容CC9的一端及供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3電線連接；從控制芯片UU1的47號(hào)引腳與電容CC9的另一端及GND1 口電線連接；從控制芯片UU1的64號(hào)引腳和電容CC10的一端及供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3電線連接；從控制芯片UU1的63號(hào)引腳與電容CC10的另一端及GND1 口電線連接；實(shí)施例中，電阻RR1的值為10K歐，電阻RR8的值為1兆歐，電阻RR9的值為100K歐，電阻RR10的值為100K歐，電感LL1的值為lOOuH，電容CC9、電容CC10、電容CC11、電容CC15、電容CC8、電容CC1的值為0.luF，電容CC3、電容CC4、電容CC5、電容CC6的值為22pF，電容CC7的值為10uF。
[0105]車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置的工作原理:
[0106]本實(shí)用新型由輪上測(cè)試采集板和接收分析板組成，其中輪上測(cè)試采集板由壓電俘能采集單元、無線發(fā)送單元、振動(dòng)模態(tài)采集單元、溫度信息采集單元、SD卡存儲(chǔ)一單元、18650鋰離子電池單元、供電電源轉(zhuǎn)換模塊一單元組成；接收分析板由無線接收單元、人機(jī)界面單元、SD卡存儲(chǔ)二單元、供電電源轉(zhuǎn)換二單元組成。其中，壓電俘能采集單元與壓電俘能機(jī)構(gòu)的輸出端相連，壓電俘能采集單元由全橋整流、濾波電路及AD采樣電路構(gòu)成，用于實(shí)時(shí)采集壓電發(fā)電機(jī)構(gòu)隨車輪振動(dòng)所產(chǎn)生的電壓值；無線發(fā)送單元為集成的小型從機(jī)模塊，通過SPI接口與主控制器相連，與運(yùn)行在接收分析板或PC機(jī)上的應(yīng)用軟件配套使用，可實(shí)現(xiàn)車輪振動(dòng)模態(tài)信息及發(fā)電信息的無線傳輸；振動(dòng)模態(tài)采集單元由振動(dòng)加速度信息采集單元和三軸電子指南針單元組成，其中振動(dòng)加速度信息采集單元通過三軸振動(dòng)加速度信息反映壓電振動(dòng)強(qiáng)度的大小，三軸電子指南針單元可以提供壓電發(fā)電板三軸磁場(chǎng)信息，由于壓電發(fā)電板安裝于車輪的固定位置，所以通過變化中的三軸磁場(chǎng)信息可以分析、計(jì)算得出車輪的轉(zhuǎn)速信息，綜合振動(dòng)加速度信息采集單元和三軸電子指南針單元的信息，可以判斷壓電發(fā)電板在車輪的某一三維位置時(shí)振動(dòng)的強(qiáng)弱，反映振動(dòng)模態(tài)的變化；溫度信息采集單元由數(shù)字式單一溫度功能采集變換芯片及其接口電路構(gòu)成，用于實(shí)時(shí)采集車輪的溫度信息；輪上測(cè)試采集板SD卡存儲(chǔ)一單元由SD卡底座及接口電路構(gòu)成，用于輪上測(cè)試采集板在沒有接收分析板協(xié)同工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立存儲(chǔ)采集信息功能；18650鋰離子電池單元為輪上測(cè)試采集板提供電能；輪上測(cè)試采集板供電電源轉(zhuǎn)換一單元為該板上的元件提供穩(wěn)定可靠的直流電壓；無線接收單元為集成的小型主機(jī)模塊，通過SPI接口與從控制器相連，與運(yùn)行在輪上測(cè)試采集板配套使用，可發(fā)送車輪信息采集命令、接收采集信息及顯示采集信息；人機(jī)界面單元中的顯示單元與從控制器并行總線相連，用于顯示接收到的采集信息；min1-USB接口由底座及相應(yīng)接口電路組成，用于為該板提供電能及與PC機(jī)間傳遞數(shù)據(jù)；接收分析板SD卡存儲(chǔ)模塊由SD卡底座及接口電路構(gòu)成，用于存儲(chǔ)接收到的采集信息；接收分析板供電電源轉(zhuǎn)換模塊為該板上的元件提供穩(wěn)定可靠的直流電壓。
[0107]在輪上測(cè)試采集板和接收分析板協(xié)同工作方式下，輪上測(cè)試采集板上電后完成各子單元初始化工作并等待接收分析板發(fā)出的采集命令。當(dāng)接收分析板的人機(jī)界面由操作人員設(shè)置為“開始”時(shí)，接收分析板通過無線接收單元發(fā)送命令信息，輪上測(cè)試采集板開始采集狀態(tài)。首先，通過AD轉(zhuǎn)換通道讀取壓電俘能信息、再通過單總線讀取溫度信息，通過SPI總線由振動(dòng)加速度傳感芯片讀取三軸振動(dòng)加速度信息，通過三軸電子指南針傳感芯片讀取三軸磁場(chǎng)信息，將采集到的信息按預(yù)設(shè)格式封裝成一組數(shù)據(jù)包。輪上測(cè)試采集板根據(jù)按鍵狀態(tài)判斷，若是“發(fā)送模式”，將剛采集的數(shù)據(jù)包通過無線發(fā)送單元發(fā)出；若是“發(fā)送存儲(chǔ)模式”，則將剛采集的數(shù)據(jù)包既通過無線發(fā)送單元發(fā)出，還要將數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)到SD卡存儲(chǔ)一單元中。當(dāng)無線接收單元的緩沖區(qū)中斷產(chǎn)生時(shí)，接收分析板由緩沖區(qū)讀出此組數(shù)據(jù)包，并將其存儲(chǔ)至SD卡存儲(chǔ)二單元中。接收分析板根據(jù)采集的溫度信息，判斷溫度是否過高或過低，當(dāng)輪上溫度超出設(shè)定的臨界值時(shí)，接收分析板發(fā)出聲光報(bào)警信息。接收分析板通過變化中的三軸磁場(chǎng)信息可以分析、計(jì)算得出車輪的轉(zhuǎn)速信息，綜合壓電俘能信息、三軸磁場(chǎng)信息和三軸振動(dòng)加速度信息，可以分析得到壓電俘能機(jī)構(gòu)在車輪的某一三維位置時(shí)振動(dòng)的強(qiáng)弱、壓電俘能的大小，反映車輪振動(dòng)壓電俘能的綜合性能。在人機(jī)界面的OLED顯示單元的不同像素位置上顯示不同的采集信息。
[0108]參閱圖15，所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置由輪上測(cè)試采集板和接收分析板兩部分組成；其中輪上測(cè)試采集板通過三寸螺釘固定安裝在車輪輪輻上，并通過輪上測(cè)試采集板壓電俘能采集單元的引腳PZT_IN1、引腳PZT_IN2與同樣固定在車輪輪輻上的壓電俘能機(jī)構(gòu)電線連接，此處壓電俘能機(jī)構(gòu)為待測(cè)試和分析的對(duì)象；接收分析板安裝在車輪外的其他位置，以方便記錄顯示和存儲(chǔ)。
【權(quán)利要求】
1.一種車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置，包括有輪上測(cè)試采集板，其特征在于，所述的輪上測(cè)試采集板包括壓電俘能采集單元、振動(dòng)模態(tài)采集單元、主處理器單元、SD卡存儲(chǔ)一單元、18650鋰離子電池單元、供電電源轉(zhuǎn)換一單元、無線發(fā)送單元與溫度信息采集單元； 所述的供電電源轉(zhuǎn)換一單元包括有型號(hào)為NCP551的電壓轉(zhuǎn)換芯片、型號(hào)為RF16100的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、型號(hào)為PBS-11A的鎖止開關(guān)S1、電容C1、電容C2和電容C3 ； 型號(hào)為RF16100的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1的一端與18650鋰離子電池單元的“ + ”端電線連接，型號(hào)為RF16100的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲F1的另一端與型號(hào)為PBS-11A的鎖止開關(guān)S1的一端電線連接，型號(hào)為PBS-11A的鎖止開關(guān)S1的另一端與型號(hào)為NCP551的電壓轉(zhuǎn)換芯片的引腳VIN、電容C1的一端、電容C2的一端電線連接；電壓轉(zhuǎn)換芯片的引腳EN與引腳VIN電線連接，電壓轉(zhuǎn)換芯片的引腳VOUT和VCC3.3端及電容C3的一端電線連接，電容C1的另一端、電容C2的另一端及電容C3的另一端接地； SD卡存儲(chǔ)一單元中的引腳VDD、振動(dòng)模態(tài)采集單元中的引腳VS與引腳SCL、溫度信息采集單元中的引腳VCC、無線發(fā)送單元的引腳VCC、主處理器單元中的電阻R1的一端、電阻R10的一端、電阻R11的一端與發(fā)光二極管D1的陽極和供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端電線連接； 壓電俘能采集單元、振動(dòng)模態(tài)采集單元、SD卡存儲(chǔ)一單元、無線發(fā)送單元與溫度信息采集單元分別和主處理器單元電線連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的壓電俘能采集單元包括有全橋整流電路、濾波電路及AD采樣電路； 壓電俘能采集單元中的全橋整流電路由四個(gè)型號(hào)為IN4148的二極管組成，輸入端PZT_IN1與輸入端PZT_IN2分別與壓電俘能機(jī)構(gòu)的兩個(gè)輸出端電線連接，全橋整流電路的一輸出端接地，全橋整流電路的另一輸出端與極性電容C13的正極端及電阻R5的一端電線連接，電容C13的負(fù)極端接地；電阻R5的另一端與電阻R6的一端及主處理器的引腳PA2電線連接，電阻R6的另一端接地。
3.按照權(quán)利要求1所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的無線發(fā)送單元包括型號(hào)為NRF24L01的無線發(fā)送芯片U3 ； 無線發(fā)送芯片U3的引腳CE與主處理器單元的引腳PB7電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳CSN與主處理器單元的引腳PB6電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳SCK與主處理器單元的引腳PB5電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳MOSI與主處理器單元的引腳PB4電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳MISO與主處理器單元的引腳PB3電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳IRQ與主處理器單元的引腳PB8電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳GND接地。
4.按照權(quán)利要求1所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的溫度信息采集單元包括有型號(hào)為DS18B20的溫度采集芯片U4、電阻R7與電容C14 ； 溫度采集芯片U4的引腳DQ和主處理器單元的引腳PC12與電阻R7的一端電線連接；電阻R7另一端與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端電線連接；溫度采集芯片U4的引腳VCC與電容C14的一端電線連接，電容C14的另一端接地；溫度采集芯片U4的引腳GND接地。
5.按照權(quán)利要求1所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的振動(dòng)模態(tài)采集單元由振動(dòng)加速度信息采集單元和三軸電子指南針單元組成； 所述的振動(dòng)加速度信息采集單元的電路包括有型號(hào)為ADXL345Z的三維加速度信息采集芯片U6、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電容C15及電容C16 ； 三維加速度信息采集芯片U6的引腳SCL和主處理器單元的引腳PB14及電阻R18的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳SDA和主處理器單元的引腳PB15及電阻R17的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳INT1與主處理器單元的引腳PC6及電阻R19的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳CS與主處理器單元的引腳PC7及電阻R20的一端電線連接；電阻R17、電阻R18、電阻R19及電阻R20的另一端均與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳VS和電容C15及電容C16 —端電線連接，電容C15及電容C16的另一端接地； 所述的三軸電子指南針單元包括有型號(hào)為HMC5883L的三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5、電阻R8、電阻R9、電阻R16、電容C17、電容C19與電容C20 ； 三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳SCL與主處理器單元的引腳PB11及電阻R8的一端電線連接；三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳SDA 口與主處理器單元的引腳PB12及電阻R9的一端電線連接；三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳DRDY與主處理器單元的引腳PB13及電阻R16的一端電線連接；電阻R8、電阻R9及電阻R16的另一端與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端電線連接；電容C19的一端與三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳SETP電線連接，電容C19的另一端與三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳SETC電線連接；電容C20的一端與三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳C1電線連接，電容C20的另一端接地；電容C17的一端與三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳VDD1及供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端電線連接，電容C17的另一端接地；三維磁場(chǎng)信息采集芯片U5的引腳GND接地。
6.按照權(quán)利要求1所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的SD卡存儲(chǔ)一單元由SD卡存儲(chǔ)接口電路構(gòu)成，所述的SD卡存儲(chǔ)接口電路包括型號(hào)為HX-0905的自彈式SD卡底座、上拉電路和濾波電路組成； SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳⑶/DATA3與主處理器的引腳PB9及電阻R23的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳CMD與主處理器的引腳PB4及電阻R24的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳CLK與主處理器的引腳PB5及電阻R25的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳DATAO和主處理器的引腳PB3及電阻R26的一端電線連接；電阻R23的另一端、電阻R24的另一端、電阻R25的另一端、電阻R26的另一端與供電電源轉(zhuǎn)換一單元的VCC3.3端電線連接，SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳VDD與電容C22的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳VSS與GND端及C22的另一端電線連接。
7.—種車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置，包括有接收分析板，其特征在于，所述的接收分析板由人機(jī)界面單元、從處理器單元、SD卡存儲(chǔ)二單元、無線接收單元與供電電源轉(zhuǎn)換二單元組成； 所述的供電電源轉(zhuǎn)換二單元包括型號(hào)為MIN1-USB-B-R的USB底座JJ3、型號(hào)為NCP551的電壓轉(zhuǎn)換芯片UU4、型號(hào)為RF16100的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲FF1、型號(hào)為PBS-11A的鎖止開關(guān)SS6、電容CC12、電容CC13和電容CC14 ； 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲FF1的一端與USB底座JJ3的引腳VBus電線連接，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲FF1的另一端與鎖止開關(guān)SS6的一端電線連接，鎖止開關(guān)SS6的另一端與電壓轉(zhuǎn)換芯片UU4的引腳VIN、電容CC12的一端、電容CC13的一端電線連接；電壓轉(zhuǎn)換芯片UU4的引腳EN與引腳VIN電線連接，電壓轉(zhuǎn)換芯片UU4的引腳VOUT與VCC3端及電容CC14的一端電線連接，電容CC12、電容CC13及電容CC14的另一端接地； 無線接收單元的引腳VCC、SD卡存儲(chǔ)二單元的引腳VDD、人機(jī)界面單元的引腳VCC與人機(jī)界面單元的喚醒鍵SS3的一端和供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3端電線連接； 人機(jī)界面單元、SD卡存儲(chǔ)二單元與無線接收單元分別和從處理器單元電線連接。
8.按照權(quán)利要求7所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的接收分析板的人機(jī)界面單元由型號(hào)為UG-2864ASYCG的OLED顯示單元和按鍵單元組成； 所述的OLED顯示單元的引腳LCD_DO至引腳LCD_D7依次和從處理器單元的引腳PPBO至引腳PPB7電線連接；OLED顯示單元的引腳LCD_CS與從處理器單元的引腳PPC9電線連接；OLED顯示單元的引腳LCD_RS與從處理器單元的引腳PPC8電線連接；OLED顯示單元的引腳LCD_RD與從處理器單元的引腳PPC6電線連接；OLED顯示單元的引腳LCD_WR與從處理器單元的引腳PPC7電線連接；OLED顯示單元的引腳VCC與供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3端電線連接；OLED顯示單元的引腳GND接地； 所述的按鍵單元包括確認(rèn)鍵SS1、向下切換鍵SS2、喚醒鍵SS3、向上切換鍵SS4與取消鍵 SS5 ； 按鍵單元中喚醒鍵SS3的一端與供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3端電線連接，喚醒鍵SS3的另一端與從處理器單元的引腳PPAO電線連接；向上切換鍵SS4的一端接地，向上切換鍵SS4的另一端與從處理器單元的引腳PPA1電線連接；向下切換鍵SS2的一端接地，向下切換鍵SS2的另一端與從處理器單元的引腳PPA2電線連接；確認(rèn)鍵SS1的一端接地，確認(rèn)鍵SS1的另一端與從處理器單元的引腳PPA3電線連接；取消鍵SS5的一端接地，取消鍵SS5的另一端與從處理器單元的引腳PPA4電線連接。
9.按照權(quán)利要求7所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的接收分析板的SD卡存儲(chǔ)二單元由SD卡存儲(chǔ)接口電路構(gòu)成； 所述的SD卡存儲(chǔ)接口電路采用一種型號(hào)為HX-0905的自彈式的SD卡底座、上拉電路和濾波電路組成； SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳⑶/DATA3與從處理器單元的引腳PPC15及電阻RR4的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳CMD與從處理器單元引腳PPC3及電阻RR5的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳CLK與從處理器單元的引腳PPC2及電阻RR6的一端電線連接；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳DATAO與從處理器單元的引腳PPC4及電阻RR7的一端電線連接；電阻RR4的另一端、電阻RR5的另一端、電阻RR6的另一端、電阻RR7的另一端與供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3端電線連接，共同構(gòu)成上拉電路；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳VDD與電容CC2的一端及供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3端電線連接；電容CC2的另一端接地；SD卡存儲(chǔ)接口電路的引腳VSS接地。
10.按照權(quán)利要求7所述的車輪振動(dòng)壓電俘能性能測(cè)試裝置，其特征在于，所述的無線接收單元包括有型號(hào)為NRF24L01的無線收發(fā)芯片UU2 ;無線收發(fā)芯片UU2的引腳CE和從處理器單元引腳PPC0與電阻RR2的一端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳CSN與從處理器單元引腳PPC1電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳SCK與從處理器單元引腳PPC2電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳MOSI與從處理器單元引腳PPC3電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳MISO與從處理器單元引腳PPC4電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳IRQ和從處理器單元引腳PPC5與電阻RR3的一端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的電阻RR2的另一端與電阻RR3的另一端和供電電源轉(zhuǎn)換二單元的VCC3端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳GND接地。
【文檔編號(hào)】G01R29/22GK204256055SQ201420774696
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】李新波, 付云博, 楊涵璐, 姜良旭, 劉國君, 吳越, 劉建芳, 楊志剛, 石要武 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)