专利名称：节能供电的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车轮胎内置制动监测电路的节能供电技术领域，具体是指一种 运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置。
背景技术：
目前，汽车轮胎内置制动监测装置通过非接触式检测手段动态采集轮胎径向加速 度，并进行实时运算变换得到制动性能，在制动过程中实施监控以提供行车安全性预警。实 际应用中的汽车轮胎内置制动监测装置安装在轮毂凹槽位置，通过内置电池供电，装置的 功耗直接决定电池的使用寿命。不管在车轮静止或运动状态，内置制动监测的电路都处于 工作状态，极大地损耗了内置电池，造成损失。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决上述现有技术中的节能需要，提供一种节能供电的运 动阈值触发式轮胎内置制动监测装置。该运动阈值触发式节能供电方法是基于感知车轮运 动状态的阈值，当车轮静止时，使轮胎内置制动监测装置的电路进入低功耗的休眠模式，当 车轮运动时，唤醒轮胎内置制动监测装置的电路进入工作模式，通过两种模式的切换实现 轮胎内置制动监测电路的节能供电目的，能为轮胎内置制动监测的低功耗设计提供依据。本实用新型的目的通过下述技术方案实现一种节能供电的运动阈值触发式轮 胎内置制动监测装置，包括轮胎及转动机构、总体支承板、直角型支承板和运动阈值触发式 轮胎内置制动监测装置电路控制板，所述轮胎安装在转动机构上，总体支承板与轮胎固定 连接，其上安设有直角型支承板，运动阈值触发式制动监测装置电路控制板固定安装在直 角支承板与轮毂凹槽周线相切的的一个支承面上。为了更好地实现本实用新型，所述总体支承板上分别设置有内置式电池组件、平 衡配重体，内置式电池组件通过电池供电电源线与运动阈值触发式制动监测装置电路控制 板相电气连接。运动阈值触发式制动监测装置电路控制板包括运动阈值触发电路、直流稳 压电路、直流升压电路、中央微处理器电路、轮胎径向加速度传感电路、内置数据无线传输 电路、红色LED灯、绿色LED灯和微处理器在线编程接口共同电气连接构成；所述直流稳压 电路、直流升压电路分别通过各自的电源输入端与内置式电池组件相电气连接，直流稳压 电路通过电源输出线分别与运动阈值触发电路、中央微处理器电路、内置数据无线传输电 路、红色LED灯、绿色LED灯相电气连接，直流升压电路通过电源输出线与轮胎径向加速度 传感电路相电气连接，中央微处理器电路通过运动阈值触发电路信号线、直流升压电路信 号线、轮胎径向加速度传感电路信号线、内置数据无线传输电路信号线分别与运动阈值触 发电路、直流升压电路、轮胎径向加速度传感电路、内置数据无线传输电路相电气连接，中 央微处理器电路还分别与红色LED灯、绿色LED灯以及微处理器在线编程接口相电气连接。节能供电的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置的电路节能供电方法是基于 感知轮胎径向加速度传感信号的阈值，当属于轮胎停止状态的阈值时，使轮胎内置制动电路进入低功耗的休眠模式；当属于轮胎运动状态的阈值时，唤醒轮胎内置制动电路进入工 作模式，通过两种供电模式的交替切换从而实现轮胎内置制动电路的节能供电目的。本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果1、本实用新型提供了一种运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置及其节能供电 方法，填补了现有技术中的技术空白。2、本实用新型能在汽车轮胎静止和转动的状态变换过程中，通过运动阈值触发式 方法使轮胎内置制动监测电路在休眠和工作状态之间交替切换供电状态，从而达到降低能 耗的目的。3、本实用新型的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置的电路节能供电方法，能 够为汽车轮胎内置制动监测电路的低功耗设计提供依据。4、本实用新型的试验操作简便，电路控制板的工作状态显示直观简明。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的电路控制板的电路方框图；图3是本实用新型的电路控制板的电路原理图。1、轮胎及转动机构 2、总体支承板 3、直角型支承板 4、运动阈值触发式制动 电路控制板 5、红色LED灯 6、绿色LED灯 7、微处理器在线编程接口 8、电池供电电 源线 9、3. 7V内置式电池组件 10、电池紧固件11、平衡配重体 12、运动阈值触发电路 13,2. 5V直流稳压电路14、5V直流升压电路15、中央微处理器电路16、轮胎径向加速 度传感电路17、内置数据无线传输电路具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实 施方式不限于此。实施例如图1所示，本实用新型所述的一种运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置及其 节能供电方法，包括轮胎及转动机构1、总体支承板2、直角型支承板3和运动阈值触发式制 动电路控制板4，轮胎安装在相应的转动机构上，总体支承板2固定在轮胎的轮毂上，直角 型支承板3固定安装在总体支承板2上，其中在与总体支承板2垂直且与轮毂凹槽对应位 置相切的一个支承面上固定安装有运动阈值触发式制动电路控制板4，运动阈值触发式制 动电路控制板4设置有红色LED灯5、绿色LED灯6和微处理器在线编程接口 7，此外3. 7V 内置式电池组件9通过电池紧固件10安装在总体支承板2的中部位置，并通过电池供电电 源线8与运动阈值触发式制动电路控制板4相连接，平衡配重体11安装在总体支承板2的 下部位置，使整个装置达到重量的对称平衡。如图2所示，本实用新型所述的运动阈值触发式制动电路控制板4上的电路包括 运动阈值触发电路12、2. 5V直流稳压电路13、5V直流升压电路14、中央微处理器电路15、 轮胎径向加速度传感电路16、内置数据无线传输电路17共同电气连接构成，其相互连接关 系为2. 5V直流稳压电路13、5V直流升压电路14分别通过各自的电源输入端与3. 7V内置式电池组件9相电气连接，2. 5V直流稳压电路13通过电源输出线分别与运动阈值触发电 路12、中央微处理器电路15、内置数据无线传输电路17、红色LED灯5、绿色LED灯6相电 气连接，5V直流升压电路14通过电源输出线与轮胎径向加速度传感电路16相电气连接， 中央微处理器电路15通过运动阈值触发电路信号线、5V直流升压电路信号线、轮胎径向加 速度传感电路信号线、内置数据无线传输电路信号线分别与运动阈值触发电路12、5V直流 升压电路14、轮胎径向加速度传感电路16、内置数据无线传输电路17相电气连接，中央微 处理器电路15还分别与红色LED灯5、绿色LED灯6以及微处理器在线编程接口相电气连 接。 本实用新型的工作原理为3. 7V内置式电池组件9用作运动阈值触发式制动电路 控制板4的工作电源，通过电池供电电源线8连接至运动阈值触发式制动电路控制板4，并 与2. 5V直流稳压电路13的电源输入端相连接，经稳压后输出2. 5V供作运动阈值触发电路 12、中央微处理器电路15和内置数据无线传输电路17的工作电源，也提供作红色LED灯5 和绿色LED灯6的工作电源；电池供电电源线8还与5V直流升压电路14的电源输入端相 连接，经升压后输出5V供作轮胎径向加速度传感电路16的工作电源；当运动阈值触发式制 动电路控制板4上电工作时，中央微处理器电路15和内置数据无线传输电路17均进入休 眠状态，5V直流升压电路14也处于关闭状态，使轮胎径向加速度传感电路16处于断电状 态，由于运动阈值触发电路12伺服监测轮胎径向加速度信号的阈值，因预置的运动阈值未 出现，此时运动阈值触发式制动电路控制板4的整体功耗最小；当轮胎从静止状态转向加 速转动时，轮胎的径向加速度从零开始逐渐增大，一旦径向加速度值超过预置的运动阈值 时，运动阈值触发电路12便产生低脉冲信号，使中央微处理器电路15的外部中断被触发， 把中央微处理器从休眠状态中唤醒，中央微处理器电路15进而控制5V直流升压电路14的 导通，使轮胎径向加速度传感电路16得电工作；另外，当中央微处理器电路15检测到轮胎 制动时刻的拐点时，便控制内置数据无线传输电路17向轮胎外部机构发送数据，数据发送 完毕后内置数据无线传输电路17返回休眠状态，在轮胎转动期间，红色LED灯5点亮，指示 出运动阈值触发式制动电路控制板4处于工作耗能状态；当轮胎发生制动操作且其转动 速度不断减小时，轮胎的径向加速度便从某数值逐渐减小至零，当径向加速度低于预置阈 值时，运动阈值触发电路12便产生低脉冲信号，使中央微处理器电路15的外部中断被触 发，中央微处理器电路15于是关断5V直流升压电路14、轮胎径向加速度传感电路16因断 电关闭而进入休眠状态，一直等待到运动阈值触发电路12的下一次中断唤醒，在轮胎静止 期间，绿色LED灯6点亮，指示出运动阈值触发式制动电路控制板4处于休眠节能状态；在 测试过程中，可以通过对汽车轮胎进行加速、勻速、制动和静止等实际状态的操作，直接观 察红色LED灯5和绿色LED灯6的转换状态，从而能判断运动阈值触发式制动电路控制板 所处的供电状态。[0021 ] 如图3所示，本实用新型所述的运动阈值触发式电路控制板中，3. 7V内置式电池 组件9通过电池供电电源线8从接头Jl接入电路板；微处理器在线编程7接口从接头J2 接入电路板；2. 5V直流稳压电路13由集成件U1、电阻Rl R2、电容Cl、接头Jl共同电气 连接构成；5V直流升压电路14由集成件U2、电容C2 C3、电感Ll共同电气连接构成；运 动阈值触发电路12由集成件U3、电阻R3 R4共同电气连接构成；中央微处理器电路15 由集成件U4、电阻R5、电容C4 C8、电感L2、晶体振荡器CY、手动按键Sl共同电气连接构成；轮胎径向加速度传感电路16由集成件TO、电阻R8、电容C9共同电气连接构成；内置数 据无线传输电路17由集成件U6电气连接构成；此外，红色LED灯LEDl和绿色LED灯LED2 从电路板接入并分别通过电阻R6和R7与中央微处理器电路15相电气连接。 本实用新型的电路工作原理是3. 7V内置式电池组件9通过接头Jl接入电路中， 其正极连接集成件Ul的IN端，经过电阻R1、R2的降压作用，在集成件Ul的OUT端输出2. 5V 直流电压，供作运动阈值触发电路12、中央微处理器电路15和内置数据无线传输电路17的 工作电源以及红色LED灯LED15和绿色LED灯LED26的工作电源；3. 7V内置式电池组件9 的正极同时连接集成件U2的BATT端，经电感Ll的升压作用，在集成件U2的OUT端输出5V 直流电压，供作轮胎径向加速度传感电路16的工作电源；中央微处理器U4上电工作后，首 先通过端口 PD4置集成件U2的SHDN端口为低电平，使集成件U2关断，从而使轮胎径向加速 度传感集成件U5断电关闭；接着，中央微处理器U4通过端口 PD5置集成件U6的PWR_UP端 口为低电平，该内置数据无线传输电路便进入休眠模式；此时，中央微处理器U4通过端口 PC4、PC5分别控制运动阈值触发集成件U3的SDA、SCL端口，把集成件U3配置成为轮胎运 动阈值触发模式，具体的做法是中央微处理器U4设置集成件U3内部的中断源寄存器，以 使集成件U3上产生的加速度值在大于预置阈值A和小于预置阈值B时均能产生中断，并在 阈值寄存器中分别写入阈值A和B，同时在中断允许寄存器中允许上述两个中断被触发；接 着中央微处理器U4把集成件U3内部的电源管理寄存器的“连接位”置位，则上述两个中断 的触发方式便变为交替触发方式，即当加速度大于预置阈值A而触发中断时，此中断暂时 失效，待产生的加速度值小于预置阈值B而触发中断时，该中断才能被再次触发；最后，中 央微处理器U4把集成件U3内部的中断映射寄存器配置为INTl中断和上升沿触发模式，则 每一次中断都会在U3的INTl引脚上产生上升沿；经过上述步骤，中央微处理器U4完成了 对集成件U3的轮胎运动阈值触发模式的配置，此时中央微处理器U4允许外部中断0中断 和全局中断被触发，红色LED灯LEDl点亮后便进入休眠模式，电路控制板的电流消耗降至 最低；当轮胎由静止开始加速转动时，轮胎上产生的径向加速度逐渐增大，当大于预置阈值 A时，集成件U3的INTl引脚产生上升沿脉冲信号使中央微处理器U4的外部中断0被触发， 中央微处理器U4便进入外部中断0中断服务程序，读取集成件U3的中断标志寄存器，当判 断是属于加速度大于预置阈值A所触发的中断时，通过端口 PD4置集成件U2的SHDN端口 为高电平，轮胎径向加速度传感电路得电工作，随后中央微处理器U4清除集成件U3的中断 标志并退出休眠状态，且不间断地对轮胎径向加速度进行伺服采样，把红色LED灯LEDl熄 灭、绿色LED灯LED2点亮；当制动操作发生时，中央微处理器U4检测到制动时刻径向加速 度值变化的拐点，通过端口 PD5置集成件TO的PWR_UP端口为高电平，使内置数据无线传输 电路上电工作，中央微处理器U4通过内置数据无线传输电路向轮胎外部传输制动时段的 径向加速度数据；在轮胎发生制动的时段，轮胎的径向加速度从某一值逐渐减小，当小于预 置阈值B时，集成件U3的INTl引脚产生上升沿脉冲信号使中央微处理器U4的外部中断0 被触发，中央微处理器U4便进入外部中断0中断服务程序，读取集成件U3的中断标志寄存 器，判断是属于加速度小于预置阈值B所触发的中断时，通过端口 PD4置集成件U2的SHDN 端口为低电平，把轮胎径向加速度传感电路关断，通过端口 PD5置集成件TO的PWR_UP端口 为低电平并使内置数据无线传输电路重新进入休眠模式，把绿色LED灯LED2熄灭、红色LED 灯LEDl点亮后，中央微处理器U4清除集成件U3的中断标志便进入休眠模式；中央微处理器U4重复响应上述两个中断，从而实现运动阈值触发式制动电路控制板的工作模式和休 眠模式的交替转换；另外，微处理器在线编程接口 J2用作对中央微处理器U4进行程序在线 下载，电容Cl、C2和C3供集成件Ul、U2作为去耦合以消除电压波动，晶体振荡器CY、电容 C4、C5提供中央微处理器U4的工作时序基准，电容C6、电阻R5和手动按键Sl为中央微处 理器U4提供上电复位和手动复位，电感L2、电容C8提供中央微处理器U4的模数转换器的 噪声抑制，电容C7为中央微处理器U4提供模数转换器参考电压的噪声抑制，电阻R3、R4为 中央微处理器U4的端口上拉电阻，电阻R8、电容C9为集成件TO提供时钟噪声抑制，电阻 R6、R7为LED数码管LED1、LED2提供限流保护。经过研究试验，实现本实用新型的优选方式可以为(1)按图1所示，轮胎及转 动机构1由实际汽车轮胎和相应功率的交流马达担任，并安装到可靠的金属支架上；可 选用木板加工成380X 250mm的总体支承板2 ；直角型支承板3采用厚2mm、垂直固定面 150X60mm、水平支承面150X 120mm的铝板制作；(2)如图2和3所示，制作100X80mm的 电路控制板，并筛选元器件后进行安装连接，例如，3. 7V内置式电池组件采用锂聚合物型， 2. 5V直流稳压集成件Ul可选用MAX8880型，5V直流升压集成件U2可选用MAX17M型，运 动阈值触发集成件U3可选用ADXL345型，中央微处理器集成件U4可选用AtmegaSSPA型， 轮胎径向加速度传感集成件U5可选用MMA1200D型，内置数据无线传输集成件U6可选用 nRF905型，晶体振荡器CY可选用8MHz型，Sl可选用小型按键开关，LEDl可选用Φ3mm红 色发光二极管，LED2可选用Φ3πιπι绿色发光二极管；按图2和3所示以及所属连接关系进 行电路控制板安装连接，并与相关部件进行电气连接，进行简单加电调试，就能用于运动阈 值触发式汽车轮胎内置制动性能监测电路的节能供电试验。如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施 例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰， 都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。权利要求1.一种节能供电的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置，其特征是，包括轮胎及转 动机构、总体支承板、直角型支承板和运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置电路控制板， 所述轮胎安装在转动机构上，总体支承板与轮胎固定连接，其上安设有直角型支承板，运动 阈值触发式制动监测装置电路控制板固定安装在直角支承板与轮毂凹槽周线相切的的一 个支承面上。
2.根据权利要求1所述的一种节能供电的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置，其 特征是，所述总体支承板上分别设置有内置式电池组件、平衡配重体，内置式电池组件通过 电池供电电源线与运动阈值触发式制动监测装置电路控制板相电气连接。
3.根据权利要求2所述的一种节能供电的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置，其 特征是，所述运动阈值触发式制动监测装置电路控制板包括运动阈值触发电路、直流稳压 电路、直流升压电路、中央微处理器电路、轮胎径向加速度传感电路、内置数据无线传输电 路、红色LED灯、绿色LED灯和微处理器在线编程接口共同电气连接构成；所述直流稳压电 路、直流升压电路分别通过各自的电源输入端与内置式电池组件相电气连接，直流稳压电 路通过电源输出线分别与运动阈值触发电路、中央微处理器电路、内置数据无线传输电路、 红色LED灯、绿色LED灯相电气连接，直流升压电路通过电源输出线与轮胎径向加速度传感 电路相电气连接，中央微处理器电路通过运动阈值触发电路信号线、直流升压电路信号线、 轮胎径向加速度传感电路信号线、内置数据无线传输电路信号线分别与运动阈值触发电 路、直流升压电路、轮胎径向加速度传感电路、内置数据无线传输电路相电气连接，中央微 处理器电路还分别与红色LED灯、绿色LED灯以及微处理器在线编程接口相电气连接。
4.根据权利要求3所述的一种节能供电的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置，其 特征是，所述直流稳压电路由集成件U1、电阻Rl R2、电容Cl、接头Jl共同电气连接构成。
5.根据权利要求3所述的一种节能供电的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置，其 特征是，所述直流升压电路由集成件U2、电容C2 C3、电感Ll共同电气连接构成。
6.根据权利要求3所述的一种节能供电的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置，其 特征是，所述运动阈值触发电路由集成件U3、电阻R3 R4共同电气连接构成。
7.根据权利要求3所述的一种节能供电的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置，其 特征是，所述中央微处理器电路由集成件U4、电阻R5、电容C4 C8、电感L2、晶体振荡器 CY、手动按键Sl共同电气连接构成。
8.根据权利要求3所述的一种节能供电的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置，其 特征是，所述轮胎径向加速度传感电路由集成件U5、电阻R8、电容C9共同电气连接构成。
9.根据权利要求3所述的一种节能供电的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置，其 特征是，所述内置数据无线传输电路由集成件U6电气连接构成。
10.根据权利要求3所述的一种节能供电的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置， 其特征是，所述红色LED灯LEDl和绿色LED灯LED2从电路板接入并分别通过电阻R6和R7 与中央微处理器电路相电气连接。
专利摘要本实用新型公开了一种节能供电的运动阈值触发式轮胎内置制动监测装置，包括轮胎及转动机构、总体支承板、直角型支承板和运动阈值触发式轮胎内置制动监测电路控制板共同构成，轮胎安装在转动机构上，总体支承板与轮胎固定连接，其上设置有直角型支承板，制动监测电路控制板固定在直角型支承板上。本实用新型通过感知车轮运动状态的阈值来提供一种运动阈值触发式制动监测电路的节能供电方法，当车轮静止时，使轮胎内置制动监测电路进入低功耗的休眠模式，当车轮运动时，唤醒轮胎内置制动监测电路进入工作模式，通过两种模式的切换实现对轮胎内置制动监测电路的节能供电目的，能够为轮胎内置制动监测电路的低功耗设计提供依据。
文档编号G01P15/08GK201825034SQ20102019521
公开日2011年5月11日 申请日期2010年5月19日 优先权日2010年5月19日
发明者杜明辉, 林上港 申请人:华南理工大学