基于圆环接触式三维压力传感器的胎压检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于压力技术监测领域，涉及压力传感器监测方向，具体涉及一种基 于圆环接触式三维压力传感器的胎压检测装置。
【背景技术】
[0002] 胎压监测系统通过监视轮胎内压力的变化，通过预警来预防爆胎事故的发生，以 保护车辆行驶的稳定和驾乘人员的安全。胎压监测传感器则是整个系统中的核心部件，其 工作性能直接决定了监测系统的准确性和可靠性。按照配置情况，可将压力传感器分为有 源式和无源式两种。有源式传感器需要附带电池供电，以满足传感器工作的能量需要；无源 式传感器则依赖外部能量耦合进行工作。
[0003] 目前，市场上商用的压力传感器都为有源式，即将压力传感器、电源、微型处理器、 及无线通讯模块集成封装起来，安装于轮辋内或轮胎气嘴上。由于其在外部附加的安装方 式，在轮胎维修、调换过程中容易造成气嘴或发射模块的损坏，使胎压监测系统失效。其次， 由于不同轮辋的气门嘴安装角度在5-35度变化时，轮胎压力发射机也以相同的角度变化， 其角度变化大小是±15度。但是，轮胎压力发射机的变化角度大，其天线在装配后的变化 角度也大，在车轮的高速旋转下和轮辋侧边的压力均会形成接触式传感器的偏移量，导致 压力传感器测量数据出现误差，灵敏度小于估计值，同时导致信号发射质量下降。
【发明内容】
[0004] 根据以上现有技术的不足，本实用新型提出一种胎压检测装置，通过在轮辋上设 置多个压力传感器，实时监测轮胎各点所受压力，并对压力传感器进行改进，提高压力测量 精度，解决了现有技术中压力传感器测量精度低，压力中切向力对法向力的影响，具有压力 测量时三维力测量之间相互不影响，提高测量精度，对轮胎的各点进行同时测量，及时发现 胎压隐患。
[0005] 为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种基于圆环接触式三维压 力传感器的胎压检测装置，所述装置包括控制器、天线和多个测量轮胎所受压力大小的压 力传感器，压力传感器通过绑带均匀对称地捆绑在轮辋的内表面，压力传感器测量到待采 集数据后传递信号到天线，天线无线连接控制器，压力传感器是圆环接触式三维压力传感 器，压力传感器传感器包括控制单元、与控制单元分别连接的圆环电容单元组和条状电容 单元组，所述圆环电容单元组用于测切向力和法向力的大小，所述条状电容单元组用于测 量切向力的方向，所述条状电容单元组设置在圆环电容单元组外基板的四角。
[0006] 上述装置中，所述圆环电容单元组包括两对以上圆环电容单元对，所述圆环电容 单元对包括两个圆环电容单元，所述条状电容单元组包括X方向差动电容单元组和Y方向 差动电容单元组，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包括两个以上相互形 成差动的电容单元模块，所述电容单元模块是由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结 构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。所 述每个圆环电容单元的感应电极和驱动电极正对且形状相同，所述每个条状电容单元的驱 动电极和感应电极宽度相同，条状电容单元的驱动电极长度大于感应电极长度，条状电容 单元的驱动电极长度两端分别预留左差位S左和右差位S右，b0驱=b0感+5右+ 5左，其中b0 ?为条状电容单元的驱动电极长度，为条状电容单元的感应电极长度，所述条状电容单 元的左差位Ss=右差位5$，
>其中d。为弹性介质厚度，G为弹性介质的 抗剪模量，为最大应力值。所述两组相互形成差动的电容单元模块的条状电容单元的 驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始错位偏移，错位偏移大小相同、方向相反。所述圆 环电容单元组包括n个同心圆环电容单元
，其中，aT为平行板的长度，r0 为圆环电容单元圆环的宽度，a50相邻两圆环电容单元之间的电极间距。所述同心圆环电 容单元的宽度^和条状电容单元的宽度a。相等；条状电容单元电极间距a5 #和圆环电容 单元电极间距a5 0相等，所述条状电容单元的宽度
其中，d。为弹性介质厚度，E为 弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。所述圆环电容单元组和条状电容单元组 的驱动电极通过一个引出线与控制单元连接，所述圆环电容单元组的每个圆环电容单元的 感应电极单独引线与控制单元连接，所述X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组 的电容单元模块感应电极分别通过一根引出线与控制单元连接。
[0007] 上述装置中，所述控制器包括数据统计单元、数据分析单元和异常数据单元，数据 统计单元进行统计每个压力传感器的检测数据并将数据进行分类，然后将分类后的数据传 递到数据分析单元进行数据分析和相互比较，从而找到异常数据存入异常数据单元，控制 器根据异常数据发送警报信号。所述绑带是混合结构，中间是粘性带，两侧是粗糙带。所述 胎压检测装置还包括连接体，连接体可拆卸地连接在压力传感器和轮胎上的气门嘴中间， 安放天线的压力传感器通过连体和轮胎气门嘴固定在一起，其余压力传感器安置在轮辋 上。
[0008] 本实用新型有益效果是：本实用新型中在轮辋上设置安装了多个压力传感器，对 轮胎的各点受压实时测量分析，及时发现隐患。本实用新型的压力传感器在通过电容测量 三维力的基础上，有效使用平板单用的使用面积，并且通过差动等方法有效解决三维力相 互影响，从而使法向与切向转换都达到较高的线性、精度与灵敏度。同时为了保证压力传感 器安装的稳定性，本实用新型改进了绑带结构，方便安放绑紧传感器，且阻碍传感器运动丢 失，本实用新型非常适用于工作和车辆行驶。
【附图说明】
[0009] 下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
[0010] 图1是本实用新型的【具体实施方式】的工作结构框图。
[0011] 图2是本实用新型的【具体实施方式】的同心圆环偏移错位面积分析图。
[0012] 图3是本实用新型的【具体实施方式】的为外同心圆环错位对外径圆分析图。
[0013] 图4是本实用新型的【具体实施方式】的平行板电容的平面设计图。
[0014] 图5是本实用新型的【具体实施方式】的驱动电极的结构图。
[0015] 图6是本实用新型的【具体实施方式】的平板电容板的直角坐标系。
[0016] 图7是本实用新型的【具体实施方式】的两组圆环电容组结构图。
[0017]图8是本实用新型的【具体实施方式】的差动条状电容单元的初始错位图。
[0018]图9是本实用新型的【具体实施方式】的差动条状电容单元受力后偏移图。
[0019]图10是本实用新型的【具体实施方式】的单元电容对的信号差动示意图。
[0020] 图11是本实用新型的【具体实施方式】的平行板电容器剖面结构。
[0021] 图12是本实用新型的【具体实施方式】的压力传感器在轮辋上的安装示意图。
[0022] 图13是本实用新型的【具体实施方式】的绑带的结构示意图。
[0023]图14是本实用新型的【具体实施方式】的气门嘴天线的安装结构示意图。
[0024] 图中1为上PCB基板，2为下PCB基板，3为驱动电极铜箱，4为感应电极铜箱，5为 压力传感器，6为轮辋，7为绑带，8为粘性带，9为粗糙带，10为连接体，11为弹性结构，12为 天线。
【具体实施方式】
[0025] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的【具体实施方式】如所涉及的各 构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工 艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明 构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0026] 本实用新型提供一种基于圆环接触式三维压力传感器的胎压检测装置，其工作结 构框图如图1所示，该检测装置中包括控