一种智能分体可远程传输的流量式汽车用淋水箱水量装置的制作方法

1.本实用新型涉及汽车水箱水位检测领域，尤其涉及一种智能分体可远程传输的流量式汽车用淋水箱水量装置。


背景技术：

2.大型货车在丘陵地带或坡道上行驶时需频繁或长时间刹车，会造成刹车鼓(盘)、制动蹄温度骤升，轮毂温度聚增，在剧烈高温下最终会导致刹车失灵，以及温度过高至使轮胎气压过高而出现爆胎现象而造成安全事故。
3.经研究表明，制动器温度常处于300℃以上，有的瞬间能达到600～700℃。制动器内的摩擦衬片在温度上升时，摩擦系数会显著下降，致使制动力矩显著下降，这就形成了制动效能的热衰退，即制动效能的恒定性下降。热衰退是目前制动器不可避免的现象，所以通过科学合理的手段有效控制轮毂的温度是保证制动器性能的唯一方法。
4.为了防止上述问题的发生，目前国内运行的大型长途货车绝大部分都在汽车修理厂或改装厂额外安装一套淋水控制系统，适时给汽车轮毂进行淋水降温，防止制动失灵。该系统主要水箱、喷嘴、水管、水阀或电磁阀等部件构成。而水箱主要担任储水功能，就象汽车的油箱一样。
5.由于水箱是整个系统的储水装置，水箱中有没有水，水量有多少，这是淋水降温系统的关键因素，是每一个长途货车驾驶员十分关切的问题，因为这直接影响行车安全。由于水箱有两种方式，一种是敞开式的自流式水箱，依靠水位差来推动水流，另一种方式是气压式水箱(目前绝大部分属于此方式)，依靠气压来推动水流，要想知道水箱有多少水量，或水位是多少，通常有以下几种方法：1、在水箱上安装一个水龙头，当需要检查水量的时候停下车来打开水龙看是否有水流出，并根据经验依据水流大小判断大概水量(或水位)，见附图1；2、安装一个带刻度的玻璃或塑料连通器，停车后可直接看到玻璃管上的水位高度，见附图2；3、对于敞开式的自流式水箱可以直接打开水箱盖目测水箱中的水位；3、可以在水箱中安装一个多点浮球式水位传感器，或单个浮球的连续液位传感器，见附图3。上述不管哪一种方式，都必须停车进行检查，无法在驾驶过程中实时掌握水箱中的水量(或水位)情况，而且如果是气压式水箱(因为水箱为了保证气密性，是完全密闭的)根本无法准确判断水量(水位)有多少，这就给广大司机朋友的行车带来极大的不便。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种智能分体可远程传输的流量式汽车用淋水箱水量装置。
7.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
8.一种智能分体可远程传输的流量式汽车用淋水箱水量装置，包括依次连接的显示控制器、流量转换器和流量传感器；所述显示控制器安装于驾驶室内并通过弹簧点烟线与汽车的点烟座连接获取24v电源供电；所述流量传感器串接于淋水箱的出水口，用于对淋水
箱的出水量进行检测；所述流量转换器用于对流量传感器输出的脉冲信号进行周期与频率的测量，并将测算的出水流量数据通过传输到显示控制器；所述显示控制器用于对流量转换器发送请求指令并将接收的流量数据进行显示。
9.所述显示控制器包括电源输入线、电源开关、防反接保护二极管、保险丝电阻、emc滤波器、微处理器、以及和微处理器分别连接的dc/dc转换电路、按键模块、显示屏、蜂鸣器、通信模块；24v电源先经过保险丝电阻，再依次经过电源开关、防反接保护二极管和emc滤波器，emc滤波器包含两级滤波，第一级为共模滤波，第二级为差模滤波，emc滤波器用于将来自电源线路上的各种共模及差模干扰信号、发动机点火电火花干扰信号给予滤除；然后进入到dc/dc转换电路，dc/dc转换电路用于将24v电源的电压转换为5v电压，5v电压用于给微处理器、按键模块、lcd显示屏、蜂鸣器、通信模块供电。
10.所述流量转换器包括电源输入线、防反接保护二极管、emc滤波器、微处理器、以及和微处理器分别连接的dc/dc转换电路、通信模块；24v电源先经过防反接保护二极管，再进入emc滤波器，emc滤波器包含两级滤波，第一级为共模滤波，第二级为差模滤波，emc滤波器将来自电源线路上的各种共模及差模干扰信号、发动机点火电火花干扰信号给予滤除；然后进入到dc/dc转换电路，dc/dc转换电路将24v电源的电压转换为5v电压，5v电压用于给微处理器、涡轮流量传感器、通信模块供电。
11.所述流量转换器还包括与微处理器连接的状态指示灯，所述状态指示灯包括水流指示灯、通信指示灯和电源指示灯。
12.所述通信模块包括无线通信模块和有线通信模块中的至少一种。
13.所述有线通信模块采用rs485通讯芯片。
14.所述无线通信模块采用lora无线模块。
15.所述显示屏采用lcd显示屏；所述保险丝电阻采用ptc保险丝电阻。
16.所述流量传感器采用涡轮流量传感器。
17.所述显示控制器与流量转换器、及流量转换器和流量传感器的连接采用防水接头对插连接方式。
18.相对于现有技术，本实用新型技术方案取得的有益效果是：
19.1、使用方便：显示控制器安放于驾驶室内，驾驶员无论在行车或停车时均能实时准确掌握水量情况，不需要停车开水阀确认，让驾驶员安心集中精力驾车，不用分心去关注水箱的水位情况，有效提高行车的安全性。
20.2、分体结构可远程传输：所述显示控制器与流量转换器采用分体式结构，即显示与测算不在同一部件上，各部件各有分工，显示控制器着重控制与显示，流量转换器着重流量采集与运算，它们之间采用有线rs485或lora无线通讯协调工作；
21.本实用新型采用rs485通讯芯片，其可以传输1公里以上而不受影响，lora无线扩频方式也可传输几百米到几公里，因此将显示控制器和流量转换器采用分体结构，并通过上述的通信模式连接，即可实现远程传输，而且具有很好的稳定性和抗干扰能力。
22.3、安装非常简单：只需将涡轮流量传感器串接在水箱的出水口,让流出的水全部流经涡轮流量传感器，即可对水流进行计量。
23.4、使用非常安全：由于涡轮流量传感器只需安装于水箱外部的出水管上，故不需要在水箱上开孔，不破坏水箱的气密性，无漏气、漏水问题，因为一旦漏气对汽车制动将产
生重大影响，严重影行车安全。
24.5、节约加水费用：货车加水为有偿服务，每次花费从5元到15元不等，由于本实用新型能实时准确测出水箱中的水量，让司机朋友能准确掌握加水时机，有效节约加水次数及费用。
25.6、测量精准：本实用新型采用涡轮流量传感器，误差在10％以内。
附图说明
26.图1为背景技术中第一种传统水箱测量水位的结构示意图；
27.图2为背景技术中第二种传统水箱测量水位的结构示意图；
28.图3为背景技术中第三种传统水箱测量水位的结构示意图；
29.图4为本实用新型的整体结构示意图图；
30.图5为本实用新型的结构框图；
31.图6为显示控制器的电路图；
32.图7为流量转换器的电路图。
具体实施方式
33.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型做进一步详细说明。
34.如图4所示，本实施例包括依次连接的显示控制器、流量转换器和流量传感器；
35.所述显示控制器安装于驾驶室内并通过弹簧点烟线与汽车的点烟座连接获取24v电源供电；所述流量传感器串接于淋水箱的出水口，用于对淋水箱的出水量进行检测；所述流量转换器用于对流量传感器输出的脉冲信号进行周期与频率的测量，并将测算的出水流量数据传输到显示控制器；所述显示控制器用于对流量转换器发送请求指令并将接收的流量数据进行显示。
36.如图4～6所示，所述显示控制器包括电源输入线、电源开关、防反接保护二极管、保险丝电阻、emc滤波器、微处理器、以及和微处理器分别连接的dc/dc转换电路、按键模块、显示屏、蜂鸣器、通信模块；24v电源先经过保险丝电阻，再依次经过电源开关、防反接保护二极管和emc滤波器，emc滤波器包含两级滤波，第一级为共模滤波，第二级为差模滤波，emc滤波器用于将来自电源线路上的各种共模及差模干扰信号、发动机点火电火花等干扰信号给予滤除；然后进入到dc/dc转换电路，dc/dc转换电路用于将24v电源的电压转换为5v电压，5v电压用于给微处理器、按键模块、lcd显示屏、蜂鸣器、通信模块供电。
37.如图4～5和图7所示，所述流量转换器包括电源输入线、防反接保护二极管、emc滤波器、微处理器、以及和微处理器分别连接的dc/dc转换电路、通信模块；24v电源先经过防反接保护二极管，再进入emc滤波器，emc滤波器包含两级滤波，第一级为共模滤波，第二级为差模滤波，emc滤波器将来自电源线路上的各种共模及差模干扰信号、发动机点火电火花等干扰信号给予滤除；然后进入到dc/dc转换电路，dc/dc转换电路将24v电源的电压转换为5v电压，5v电压用于给微处理器、涡轮流量传感器、通信模块供电。所述流量转换器还包括与微处理器连接的状态指示灯，所述状态指示灯包括水流指示灯、通信指示灯和电源指示灯。
38.本实施例中，所述显示屏采用lcd显示屏；所述保险丝电阻采用ptc保险丝电阻；所述流量传感器采用涡轮流量传感器；所述显示控制器中的微处理器采用ht67f489型号，所述流量转换器中的微处理器采用ht66f0185型号。
39.所述通信模块包括无线通信模块和有线通信模块；所述有线通信模块采用rs485通讯芯片；所述无线通信模块采用lora无线模块。在其他实施例中，所述通信模块也可单独采用有线的rs485通讯芯片，不设置无线通信，或者单独采用lora无线模块。rs485通讯和lora无线扩频技术，均具有极强的抗干扰能力及远距离传输能力，确保汽车在行驶情况下及车身金属对无线信号具有很强的屏蔽作用下仍然可以稳定的通信。
40.具体地，当显示控制器与流量转换器采用有线连接时，显示控制器与流量转换器通过信号连接线和4芯连接线(4芯分别为24v正极、24v负极、rs485信号a、rs485信号b)连接，一方面给流量转换器供电，同时又与流量转换器通过rs485的通信协议过行数据交换；
41.当流量转换器与显示控制器采用无线通讯方式，故其供电不是通过显示控制器获取电源，而是来自于汽车上淋水器电磁阀，当驾驶员开启电磁阀给车轮淋水时，电源就供给流量转换器工作。
42.所述流量转换器与流量传感器通过三芯连接线连接，一方面给流量传感器供电，同时对流量传感器输出的脉冲信号进行周期与频率的测量。
43.更具体地，水箱出水口依次连接有三通和y型过滤器，流量传感器连接y型过滤器后。所述显示控制器与流量转换器、及流量转换器和流量传感器的连接均采用防水接头对插连接方式。
44.所述显示控制器的主要功能包括控制、运算、显示、数据收发、报警、设置等；显示控制器以固定间隔时间发送流量数据请求指令给流量转换器，流量转换器收到请求指令后，将事先运算好的流量数据回发给显示控制器，显示控制器对数据进行校验、合法性判断、数字滤波以及对合法数据进行累加并计算平均值，最终在显示屏上显示出剩余水量、当前流量、剩余水量百分比、水量刻度，以方便汽车驾驶员实时了解水箱中的水量信息。剩余水量(l)＝水箱总容积(l)
‑
出水容积(l)；剩余水量百分比(％)＝(剩余水量/水箱总容积)
×
100％；水量柱刻度＝剩余水量百分比(％)*100/10。
45.由于每一个用户的水箱大小可能不相同，所以需要让用户可以自主地将所属水箱容积数值输入到显示控制器中，以便于显示控制器准确计算剩余水量，具体设置方法包括以下：
46.显示控制器的按键模块包含设置键、移位键/满水键、递增键3个按键；先按“设置“键进入设置模式，此时可设置的位处于闪烁状态，此时按”递增“键修改所要的水箱容积数值；改完一个位后按“移位”键移动需要修的位，同样按“递增”键修改所需要的值。用同样的方法依据设置好千位、百位、十位、个位后再次按“设置”键退出设置模式，所设水箱容积值则记忆在非易失性电可擦可改存储器中，即eeprom中；装满水后，按“满水”键，显示控制器将此时满水状态的水容积存储记录。
47.所述涡轮流量传感器是通过水流推动传感器中的叶轮旋转，叶轮上有微型磁铁，涡轮流量传感器的外面有一个霍尔磁感应器，当叶轮转动时，霍尔磁感应器输出频率与流量成正比列关系的脉冲。
48.流量转换器的主要功能是测量、运算、通讯等。流量转换器检测到流量传感器的脉
冲信号，并对脉冲信号进行周期与频率的计算，然后换算成当前流量值与累计流量值；
49.当采用rs485通信方式时，计算好的数据通过单片机的串口送至sn75176(rs485收发芯片)的数据输入端，sn75176将此输入数据转换成rs485信号电平传送到显示控制器进行剩余水量的运算与显示；rs485信号为差分信号，以提高抗干扰能力及传输距离，最终数据传送到显示器上，显示器对数据进行处理与显示；
50.当采用lora无线通信方式时，计算好的数据通过单片机的spi送至lora无线模块的数据输入端，lora无线模块将此输入数据转换成空中电磁波信号发送出去，显示控制器同样有一个lora无线模块，它们的工作频率及地址相同，所以能稳定可靠通讯，显示控制器接收到当前流量与累计流量后进行剩余水量的运算与显示。
51.当前流量的相关算法推导如下：
52.f＝11
×
q(涡轮流量传感器的流量与脉冲频率特性，由传感器厂家给定)，其中f：频率，单位hz；q：当前流量，单位l/min(l/min)；
53.上述公式变换后如下：
[0054][0055]
t的单位为ms，以1～25l/min的量程，其值应在3.636～90.909ms范围之内；
[0056]
基于以上公式，利用微处理器ht66f0185的捕捉功能，对传感器输出的脉冲信号进行捕捉测量，然后根据上述公式进行计算得出水流量，具体算法如下：
[0057]
基于ht66f0185单片机资源，采用tm0定时器的捕捉输入功能，时钟源设置为fh/64，在系统振荡器为8mhz时，时钟周期为8us，而tm0是10位宽度的定时计数器，最大计数范围1024级，则3636/8＝454，90909/8＝11363，很明显1～25l对应的信号频率周期远远超过计数器的最大宽度，所以根据tm0的特性进行计数拓展。
[0058]
拓展方案如下：
[0059]
在定时中断服务程序中，对ccrp产生的中断次数进行计数，记为n，第一次边沿触发产生的ccra的值记为a，第二次边沿触发产生ccra值为b，则总的周期计算公式如下：
[0060]
t＝n
×
1024+b
‑
a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(2)
[0061]
结合式(1)，则当前流量公式变换后如下：
[0062]
·
[0063]
为了使当前流量测量显示比较平滑，在运算中增加“滑动窗口平均值”算法。
[0064]
水箱流出的水累计流量值c
q
的算法包括以下两种：
[0065]
1、每6秒计算一次，即1/10min，以便于计算。
[0066][0067]
2、微处理器同时测量t及脉冲个数n，这样每累计数到660个脉冲就是到了1l，总水量就可以减去1l，也可以根据精度需要66个脉冲递减一次0.1l。
[0068]
通过以上计算，即可得到当前流量值q与累计流量值c
q
，并通过无线或有线方式传输到显示控制器上显示，方便驾驶员在驾驶室内实时查看水箱流量，方便安全，稳定性好。