一种低功耗多路制动器温度信号无线检测和发射电路的制作方法

技术领域：

本发明属于汽车制动器温度监控技术领域，涉及一种低功耗多路制动器温度信号无线检测和发射电路。

背景技术：
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汽车在连续下坡，转弯或急起急停等工况下，制动器需要进行长时间大强度的制动，制动器温度容易快速升高，导致制动摩擦片的摩擦系数下降，制动力矩随之下降，这就是制动器的热衰退性。制动摩擦片的适宜工作温度为100-350℃，许多劣质制动摩擦片在温度达到250℃时，其摩擦系数就会急剧下降，而此时制动就会完全失灵。因此对制动器温度进行监测，进而对高温状态进行预警提示，对保证货车的制动安全性和辅助驾驶员的制动行为，有着十分重大的意义。

制动器温度过高将直接导致轮胎胎压升高和温度升高，发生爆胎事故，在行车辆爆胎常使驾驶员失去对车辆的控制从而引发恶性交通事故，尤其是高速公路上的在行车辆一旦发生爆胎，通常引发严重交通事故。以三轴六端半挂车为例，需要同时采集6个轴端制动器温度，传统单点温度测量电路难以满足需要，考虑到6轴端制动器空间位置分布区域大，采用传统的有线方式将制动器温度信号传输到驾驶室内进行数据的处理和显示，线束长度长，成本高，布线复杂度高；而且由于货车蓄电池一般布置在驾驶室底部，导致安装在车架上的制动器温度检测电路在取电时面临走线长度过长的问题，再者货车蓄电池电压通常为24v，行车时电压通常在27-28v，而检测电路通常使用5v电源供电，若从车载电源取电，需要进行降压和稳压模块设计，增加电路成本。

技术实现要素：
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本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种低功耗多路制动器温度信号无线检测和发射电路，实时对多轴端制动器温度进行温度检测，具备无线信号发射能力，能实现小体积电池自供电(电池供电达一年以上)，完成电路低功耗设计。

为了实现上述目的，本发明所述低功耗多路制动器温度信号无线检测和发射电路包括测量电桥、差动放大子电路、模数转换子电路和无线发射子电路，其中测量电桥包括场效应管、第一分压电阻、第二分压电阻、参考电阻和pt1000铂热电阻温度传感器，场效应管的漏极输入5v电源电压，无线发射子电路的stm32f103c8t6单片机的第一i/o接口通过下拉电阻连接场效应管的栅极,场效应管的源极分别与第一分压电阻和第二电压的输入端相连，第一分压电阻的输出端分别与pt1000铂热电阻温度传感器的正极和差动放大子电路中第一电阻的输入端相连，分压电阻的输出端分别与参考电阻的输入端和差动放大子电路中第二电阻的输入端相连，pt1000铂热电阻温度传感器的负极与参考电阻的输出端相连，pt1000铂热电阻温度传感器的地线接地；差动放大子电路由集成运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻组成，第一电阻的输出端分别与集成运算放大器的电压正极输入口和第三电阻的输入端相连，第二电阻的输出端分别与集成运算放大器的电压负极输入口和第四电阻的输入端相连，第三电阻的输出端接地，第四电阻的输出端与集成运算放大器的电压输出口相连；模数转换子电路由模数转换芯片、第一上拉电阻、第二上拉电阻和滤波电容组成，集成运算放大器的第一电压输出引脚和第二电压输出引脚分别与模数转换芯片的第一电压输入引脚和第二电压输出引脚连接，模数转换芯片的第一数据输出口和第二数据输出口分别与无线发射子电路中stm32f103c8t6单片机的第二i/o接口和第三i/o接口连接，模数转换芯片的第一时钟信号输出口和第二时钟信号输出口分别连接stm32f103c8t6单片机的第四i/o接口和第五i/o接口；无线发射子电路由stm32f103c8t6单片机、e31-ttl-50无线发射芯片、第三上拉电阻和二极管组成，stm32f103c8t6单片机的第六i/o接口连接e31-ttl-50无线发射芯片的数据输入引脚，stm32f103c8t6单片机的第七i/o接口连接e31-ttl-50无线发射芯片的数据输出引脚，第七i/o接口和数据输出引脚中间串接二极管，stm32f103c8t6单片机的第八i/o接口通过第三上拉电阻连接无线发射模块的模式设置引脚。

本发明所述pt1000铂热电阻温度传感器在0摄氏度时，阻值为1000欧，等于参考电阻的阻值，此时测量电桥处于平衡状态，测量电桥的第一分压电阻的输出端和第二分压电阻的输出端之间的电势差为0，当温度大于0摄氏度时，pt1000铂热电阻温度传感器阻值大于参考电阻的阻值，第一分压电阻的输出端和第二分压电阻的输出端产生与阻值对应的电势差，场效应管控制测量电桥的开关，在场效应管漏极输入5v电源电压，当场效应管栅极置低电平时，场效应管源极无电压输出，当场效应管栅极置高电平时，场效应管源极有2.7v电压输出。

本发明所述第一电阻和第二电阻的阻值相同，第三电阻和第四电阻的阻值相同。

本发明所述e31-ttl-50无线发射芯片在温度信号150度以下时，处于休眠模式，150度以上时，处于工作模式；stm32f103c8t6单片机每秒的工作时间为20ms,剩余的时间处在休眠模式，e31-ttl-50无线发射芯片每次发射的工作时间为8～12ms，剩余时间处于休眠模式；stm32f103c8t6单片机处在工作模式时，stm32f103c8t6单片机的第一i/o接口置高电平，场效应管的栅极处于高电平状态，场效应管导通，测量电桥通电；stm32f103c8t6单片机处在休眠模式时，stm32f103c8t6单片机的的第一i/o接口置低电平，场效应管的栅极处于低电平状态，场效应管截止，测量电桥断电。

本发明的工作原理为：温度信号经pt1000铂热电阻温度传感器转化成变成对应的电阻值，测量电桥将电阻值变为对应的第一分压电阻的输出端和第二分压电阻的输出端之间的电压值输出到差分放大子电路，测量电桥输出的电压值经过差动放大子电路放大得到放大后的电压信号，由于阻值满足r4＝r5,r6＝r7的关系，输出电压简化为

其中，ub为第二分压电阻输出端的电压值，ua为第一分压电阻输出端的电压值；模数转换子电路将放大后的电压信号转换为数字信号，无线发射电路将转换后的数字信号向驾驶室的接收端发射，实现温度检测。

本发明与现有技术相比，能实时对多轴端制动器温度进行温度检测，具备无线信号发射能力，使用场效应管mosfet-si2302实现单片机的i/o口置高低电平控制测量电桥的电源通断，将单片机和无线发射芯片的单次工作时间限制在毫秒级别，并和根据温度阈值切换无线模块的工作与休眠状态，极大地降低了电路功耗，为实现电路的小体积电池自供电提供了可能。

附图说明：

图1为本发明的主体结构示意框图；

图2为本发明所述测量电桥和差动放大子电路图。

图3为本发明所述模数转换子电路图。

图4为本发明所述无线发射子电路图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例：

本实施例采用低功耗多路制动器温度信号无线检测和发射电路，以三轴6端货车为例，共检测6路制动器温度信号，每路测量电桥具有相同结构，以其中一路为例进行说明，所述低功耗多路制动器温度信号无线检测和发射电路包括测量电桥、差动放大子电路、模数转换子电路和无线发射子电路，其中测量电桥包括场效应管si2302、第一分压电阻r1、第二分压电阻r2、参考电阻r3和pt1000铂热电阻温度传感器，场效应管的漏极d极输入5v电源电压，无线发射子电路的stm32f103c8t6单片机的第一i/o接口pa1通过下拉电阻r11连接场效应管si2302的栅极g极,场效应管si2302的源极s极分别与第一分压电阻r1和第二电压r2的输入端相连，第一分压电阻r1的输出端分别与pt1000铂热电阻温度传感器的正极和差动放大子电路中第一电阻r4的输入端相连，分压电阻r2的输出端分别与参考电阻r3的输入端和差动放大子电路中第二电阻r5的输入端相连，pt1000铂热电阻温度传感器的负极与参考电阻r3的输出端相连，pt1000铂热电阻温度传感器的地线接地；差动放大子电路由集成运算放大器lm2904、第一电阻r4、第二电阻r5、第三电阻r6和第四电阻r7组成，第一电阻r4的输出端分别与集成运算放大器lm2904的电压正极输入口和第三电阻r6的输入端相连，第二电阻r5的输出端分别与集成运算放大器lm2904的电压负极输入口和第四电阻r7的输入端相连，第三电阻r6的输出端接地，第四电阻r7的输出端与集成运算放大器lm2904的电压输出口相连；模数转换子电路由模数转换芯片ads1115、第一上拉电阻r8、第二上拉电阻r9和滤波电容c1组成，集成运算放大器lm2904的第一电压输出引脚out1和第二电压输出引脚out2分别与模数转换芯片ads1115的第一电压输入引脚ain0和第二电压输出引脚ain1连接，模数转换芯片ads1115的第一数据输出口sda1和第二数据输出口sda2分别与无线发射子电路中stm32f103c8t6单片机的第二i/o接口pb6和第三i/o接口pb8连接，模数转换芯片ads1115的第一时钟信号输出口scl1和第二时钟信号输出口scl2分别连接stm32f103c8t6单片机的第四i/o接口pb5和第五i/o接口pb7；无线发射子电路由stm32f103c8t6单片机、e31-ttl-50无线发射芯片、第三上拉电阻r10和二极管in4001组成，stm32f103c8t6单片机的第六i/o接口pa9连接e31-ttl-50无线发射芯片的数据输入引脚rx，stm32f103c8t6单片机的第七i/o接口pa0连接e31-ttl-50无线发射芯片的数据输出引脚tx，第七i/o接口pa0和数据输出引脚tx中间串接二极管in4001，stm32f103c8t6单片机的第八i/o接口pb0通过第三上拉电阻r10连接无线发射模块的模式设置引脚m1。

本发明所述pt1000铂热电阻温度传感器在0摄氏度时，阻值为1000欧，等于参考电阻r3的阻值，此时测量电桥处于平衡状态，测量电桥的第一分压电阻r1的输出端(即图2中a点)和第二分压电阻r2(即图2中b点)的输出端之间的电势差为0，当温度大于0摄氏度时，pt1000铂热电阻温度传感器阻值大于参考电阻r3的阻值，a,b两点产生与阻值对应的电势差，场效应管si2302控制测量电桥的开关，在漏极d极输入5v电源电压，当栅极g极置低电平时，源极s极无电压输出，当栅极g极置高电平时，源极s极有2.7v电压输出。

本实施例所述第一电阻r4和第二电阻r5的阻值相同，第三电阻r6和第四电阻r7的阻值相同。

本实施例发明所述在e31-ttl-50无线发射芯片在温度信号150度以下时，处于休眠模式，150度以上时，处于工作模式。stm32f103c8t6单片机每秒的工作时间为20ms,剩余的时间处在耗电量极小的休眠模式，无线发射模块每次发射的工作时间为8～12ms，剩余时间处于休眠模式；stm32f103c8t6单片机处在工作模式时，stm32f103c8t6单片机的第一i/o接口pa1置高电平，场效应管si2302的栅极g极处于高电平状态，场效应管si2302导通，测量电桥通电；stm32f103c8t6单片机处在休眠模式时，第一单片机i/o接口pa1置低电平，场效应管si2302的栅极g极处于低电平状态，场效应管si2302截止，测量电桥断电。

本实施例的工作原理为：温度信号经pt1000铂热电阻温度传感器转化成变成对应的电阻值，测量电桥将电阻值变为对应的a和b两点间的电压值输出到差分放大子电路，测量电桥输出的电压值经过差动放大子电路放大得到放大后的电压信号，由于阻值满足r4＝r5,r6＝r7的关系，输出电压简化为

取r7＝100kω,r5＝10kω，得到放大电路的放大倍数为10倍，模数转换子电路将放大后的电压信号转换为数字信号，无线发射电路将转换后的数字信号向驾驶室的接收端发射，实现温度检测。