胎溫胎壓檢測系統的設計與實現技術方案

本發明專利技術實現一種基于無線傳感器網絡的一種新型胎溫胎壓監測系統。在傳統TPMS的基礎上大大提升了測量精度，減小了傳輸延時和能量損耗。針對單一顯示輪胎溫度壓力數據的局限性，本發明專利技術將輪胎的故障級別進行劃分，可預知危險的來臨，并且駕駛員可以實時觀察每個輪胎的動態信息。其包括傳感器發射模塊、接收模塊的設計。所述的發射模塊內部安裝無線收發器連接電量檢測電路、加速度、溫度、壓力傳感器和信號燈，利用鋰電池進行供電，該發明專利技術還完成了各種協議的制定以及發射芯片工作模式設計。所述的接收模塊內部安裝無線接收器連接主控芯片，根據溫度壓力等值對故障進行判別并實時顯示。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及無線傳感器網絡
，具體為胎溫胎壓檢測系統的設計與實現。
技術介紹
汽車輪胎爆胎預警系統是一種新型的主動直接式輪胎壓力監測裝置，國際上通常又被叫做輪胎壓力監測系統，英文通稱Tire Pressure Monitoring System(簡稱TPMS),TPMS的作用是即時檢測輪胎的壓力和溫度信息，通過合理的分析處理數據并發送給駕駛室，以便及早發現汽車的輪胎異常。據交通部門統計，高速公路約46%的交通事故是由于輪胎故障引發的，而其中75%是因為胎壓過低、漏氣造成的爆胎，并且，高速行駛情況下，爆胎而導致的死亡率達到了 70%以上.另據美國汽車工程師學會最近的調查，美國每年有26萬交通事故是由于輪胎氣壓低或滲漏造成的，每年75%的輪胎故障是由于輪胎滲漏或充氣不足引起的.美國每年的汽車銷量約為1500萬輛(轎車/卡車)，平均每輛車需要4.2個輪胎(不包括備用胎)，如此數量巨大的需求和商業前景極大的刺激了 TPMS產業的發展，從整車廠到半導體生產商都投入了大量的人力物力開展TPMS的研究工作。傳統TPMS只能測量汽車輪胎的壓力和溫度值，另外在測量精度和傳輸延遲方面有很大的局限性，司機很難僅僅通過溫度和壓力數據來判斷輪胎的運作狀態和預測危險地來臨。另外傳統TPMS無法兼顧每個輪胎的實時情況，對不同輪胎發來的數據無法進行數據來源的追蹤。
技術實現思路
針對上述缺陷，本專利技術提供了一種基于無線傳感器網絡的胎溫胎壓檢測系統，其在針對輪胎壓力進行實時監控的同時，還針對各種故障級別對輪胎的狀態進行報警，為保證系統的穩定性，另設有開機自檢和輪胎壓力溫度值顯示功能，從而實現對輪胎壓力進行實時監控及預測報警，針對系統的成本和使用周期問題，本專利技術利用軟硬件結合實現了低功耗、使用壽命長的設計。其具體技術方案是這樣的:本專利技術包括兩個模塊:發射模塊和接收模塊。輪胎發射模塊主要包括傳感器、微處理器、RF發射器、LF接收器，實現胎壓數據的采集、處理和發送，同時接收來自車身低頻發射器的控制信息。進一步特征在于:本專利技術采用飛思卡爾公司推出的集壓力、溫度和兩軸加速度傳感器、微控制器和RF輸出為一體的MPXY300作為發射模塊芯片。該芯片能對相關參數進行測量、處理和傳輸；同時，系統采用高度集成的低壓收發器MC33696作為接收模塊的接收芯片，并結合兼容的MC9S08SL16作為主控芯片校驗數據并顯示結果，用以告知駕駛員各個輪胎的情況。本專利技術還設計出一套適合TPMS的通信協議，該協議解決了傳統TMPS數據傳輸沖突，信息傳輸不可靠等缺點，對以后TPMS的發展有借鑒作用。本專利技術相對于現有TPMS系統的優點在于:該系統是基于無線傳感器網絡的設計，結合無線傳感器網絡的發展加以應用。(I)本專利技術包含開機自檢功能:系統上電即開始自檢，同時點亮故障報警燈，系統自檢在6S內結束。(2)數據傳輸的高可靠性:由于胎溫、胎壓數據是在比較惡劣的環境下進行傳輸，所以數據發送和接受的可靠性顯得尤為關鍵，在本系統的通信協議模塊中，針對數據及系統的可靠信性都有所體現；(3)對輪胎運行狀態的各種故障級別的判別分別進行報警，預警內容包括欠壓報警，高壓、高溫報警，快速漏氣報警，以及系統電壓、通信狀態的故障報警。(4)關于發射模塊的使用壽命，由于本系統設計的模塊大部分時間處于休眠狀態中，所以能耗主要在于高頻的數據發送部分，針對車子運行的各種狀態采用不同的休眠設定；(5)本專利技術針對大中型卡車、客車等車型輪胎只數較多解決了數據傳輸的沖突問題。附圖說明圖1是本專利技術的系統結構框圖；圖2是本專利技術的內部硬件圖；圖3、4是本專利技術的控制連接關系圖；圖5、6是本專利技術的軟件流程圖。具體實施例方式本專利技術將無線傳感器網絡應用于胎溫胎壓實時監控，綜合考慮傳感器網絡中涉及的方面設計了該系統。如圖1、2所示，本系統的外觀包括胎內發射模塊和車內接收模塊。η個發射模塊分別安裝在汽車輪胎的氣門芯上，如圖2左包括一塊鋰電池，集溫度、壓力傳感器，微控制器和RF發射為一體的ΜΡΧΥ8300芯片，天線和其他外圍電路。車內接收模塊包括無線低壓收發器，控制芯片。圖3、4表示出芯片之間的管腳連接。如圖3所示，傳感器模塊在復位之后首先會讀取自己的工作狀態來設置自己的喚醒間隔，再通過各個傳感器測量的溫度、壓力等數值判定輪胎處于何種狀態，通過統一設定的編碼在合適的時間發送給車內接收模塊。圖4表示，車內模塊在第一次上電之后需要上位機(即只能中心)發出握手指令才能進入正常工作模式，然后設置需要加入的輪胎編號，這樣避免了與其他車輛之間的信息串擾。接收傳感器芯片傳來的數據判斷是否需要發出警報，屬于哪一種故障類別發出相應的警報。如果駕駛員需要查看每個輪胎的實時信息，可以直接通過查看指令進行查看。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于無線傳感器網絡的一種新型胎溫胎壓監測系統。在傳統TPMS的基礎上大大提升了測量精度，減小了傳輸延時和能量損耗。針對單一顯示輪胎溫度壓力數據的局限性，本專利技術將輪胎的故障級別進行劃分，可預知危險的來臨，并且駕駛員可以實時觀察每個輪胎的動態信息。其包括傳感器發射模塊、接收模塊的設計。所述的發射模塊內部安裝無線收發器連接電量檢測電路、加速度、溫度、壓力傳感器和信號燈，利用鋰電池進行供電，該專利技術還完成了各種協議的制定以及發射芯片工作模式設計。所述的接收模塊內部安裝無線接收器連接主控芯片，根據溫度壓力等值對故障進行判別并實時顯示。

【技術特征摘要】
1.一種基于無線傳感器網絡的一種新型胎溫胎壓監測系統。在傳統TPMS的基礎上大大提升了測量精度，減小了傳輸延時和能量損耗。針對單一顯示輪胎溫度壓力數據的局限性，本發明將輪胎的故障級別進行劃分，可預知危險的來臨，并且駕駛員可以實時觀察每個輪胎的動態信息。其包括傳感器發射模塊、接收模塊的設計。所述的發射模塊內部安裝無線收發器連接電量檢測電路、加速度、溫度、壓力傳感器和信號燈，利用鋰電池進行供電，該發明還完成了各種協議的制定以及發射芯片工作模式設計。所述的接收模塊內部安...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭力，陳容，張煒，
申請(專利權)人：江南大學，
類型：發明
國別省市：