基于三維壓力檢測(cè)的胎壓檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于壓力技術(shù)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，設(shè)及胎壓傳感器監(jiān)測(cè)方向，具體設(shè)及一種基于= 維壓力檢測(cè)的胎壓檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)視輪胎內(nèi)壓力的變化，通過(guò)預(yù)警來(lái)預(yù)防爆胎事故的發(fā)生，W 保護(hù)車(chē)輛行駛的穩(wěn)定和駕乘人員的安全。胎壓監(jiān)測(cè)傳感器則是整個(gè)系統(tǒng)中的核屯、部件，其 工作性能直接決定了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。按照配置情況，可將胎壓傳感器分為有 源式和無(wú)源式兩種。有源式傳感器需要附帶電池供電，W滿(mǎn)足傳感器工作的能量需要；無(wú)源 式傳感器則依賴(lài)外部能量禪合進(jìn)行工作。
[0003]目前，市場(chǎng)上商用的胎壓傳感器都為有源式，即將壓力傳感器、電源、微型處理器、 及無(wú)線通訊模塊集成封裝起來(lái)，安裝于輪輛內(nèi)或輪胎氣嘴上。由于其在外部附加的安裝方 式，在輪胎維修、調(diào)換過(guò)程中容易造成氣嘴或發(fā)射模塊的損壞，使胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)失效。其次， 由于不同輪輛的氣口嘴安裝角度在5-35度變化時(shí)，輪胎壓力發(fā)射機(jī)也W相同的角度變化， 其角度變化大小是±15度。但是，輪胎壓力發(fā)射機(jī)的變化角度大，其天線在裝配后的變化 角度也大，在車(chē)輪的高速旋轉(zhuǎn)下和輪輛側(cè)邊的壓力均會(huì)形成接觸式傳感器的偏移量，導(dǎo)致 壓力傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，靈敏度小于估計(jì)值，同時(shí)導(dǎo)致信號(hào)發(fā)射質(zhì)量下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)W上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于=維壓力檢測(cè)的胎壓檢測(cè)裝置， 通過(guò)在輪輛上設(shè)置多個(gè)胎壓傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎各點(diǎn)所受壓力，并對(duì)胎壓傳感器進(jìn)行改 進(jìn)，提高壓力測(cè)量精度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中胎壓傳感器測(cè)量精度低，提高測(cè)量精度，對(duì)輪胎 的各點(diǎn)進(jìn)行同時(shí)測(cè)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)胎壓隱患。 陽(yáng)〇化]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種基于=維壓力檢測(cè)的胎壓檢 測(cè)裝置，所述裝置包括控制器、天線和多個(gè)胎壓傳感器，胎壓傳感器通過(guò)綁帶均勻?qū)ΨQ(chēng)地捆 綁在輪輛的內(nèi)表面，胎壓傳感器測(cè)量到待采集數(shù)據(jù)后傳遞信號(hào)到天線，天線無(wú)線連接控制 器，胎壓傳感器是=維力壓力傳感器，傳感器包括控制單元、與控制單元分別連接的X方向 電容單元組和Y方向電容單元組，所述X方向電容單元組和Y方向電容單元組均包括電容 單元模塊，所述電容單元模塊采用由兩個(gè)W上的條狀電容單元組成的梳齒狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)條 狀電容單元包括上極板的驅(qū)動(dòng)電極和下極板的感應(yīng)電極。
[0006]上述裝置中，所述電容單元模塊包括由兩個(gè)W上寬度曰。長(zhǎng)度b。的條狀電容單元組 成的第一條狀電容單元組和兩個(gè)W上寬度ka。長(zhǎng)度b。的條狀電容單元組成的第二條狀電 容單元組。所述每個(gè)條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極寬度相同，驅(qū)動(dòng)電極的長(zhǎng)度大于 感應(yīng)電極長(zhǎng)度，驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度兩端分別預(yù)留左差位5^和右差位5右，b〇驅(qū)=b〇感+ 5右+ 5 ^^，其中，6。9^為條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度，6。^為條狀電容單元的感應(yīng)電極長(zhǎng)度；所述右 差位5左=5$，且其中d。為條狀電容單元介質(zhì)厚度，G為彈性介質(zhì)的抗 剪模量，Tm。、為最大應(yīng)力值。所述梳齒狀結(jié)構(gòu)包括20個(gè)W上條狀電容單元、與條狀電容單 元一一對(duì)應(yīng)連接的引線，相鄰兩條狀電容單元之間設(shè)有電極間距ae;所述平行板面積S= M(曰。+2曰S+ka。)V2，其中，M為條狀電容單元數(shù)量，b。為條狀電容單元的長(zhǎng)度，a。條狀電容單 元的寬度。所述第一條狀電容單元組和第二條狀電容單元組的條狀電容單元引線通過(guò)并聯(lián) 方式或者獨(dú)立連接到控制單元。所述條狀電容單元的寬度％ ^^，其中，(1。為介質(zhì)厚度，6 為彈性介質(zhì)的楊氏模量，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量。所述第一條狀電容單元組和第二條狀 電容單元組與控制單元之間分別設(shè)有中間變換器，中間變換器用于設(shè)置電壓對(duì)電容或頻率 對(duì)電容的傳輸系數(shù)。
[0007]上述裝置中，所述控制器包括數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)單元、數(shù)據(jù)分析單元和異常數(shù)據(jù)單元，數(shù)據(jù) 統(tǒng)計(jì)單元進(jìn)行統(tǒng)計(jì)每個(gè)胎壓傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，然后將分類(lèi)后的數(shù)據(jù)傳 遞到數(shù)據(jù)分析單元進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和相互比較，從而找到異常數(shù)據(jù)存入異常數(shù)據(jù)單元，控制 器根據(jù)異常數(shù)據(jù)發(fā)送警報(bào)信號(hào)。所述綁帶是混合結(jié)構(gòu)，中間是粘性帶，兩側(cè)是粗糖帶。所述 胎壓檢測(cè)裝置還包括連接體，連接體可拆卸地連接在胎壓傳感器和輪胎上的氣口嘴中間， 安放天線的胎壓傳感器通過(guò)連體和輪胎氣口嘴固定在一起，其余胎壓傳感器安置在輪輛 上。
[0008] 本發(fā)明有益效果是：本發(fā)明中在輪輛上設(shè)置安裝了多個(gè)胎壓傳感器，對(duì)輪胎的各 點(diǎn)受壓實(shí)時(shí)測(cè)量分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患。此外為了提高測(cè)量精度，避免壓力測(cè)量過(guò)程中法向力 切向力之間的相互影響，本發(fā)明對(duì)胎壓傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，采用四組電容單元組成 兩隊(duì)電容差分對(duì)，求出或抵消切向力，不對(duì)法向力造成影響，提高了壓力測(cè)量準(zhǔn)確性。同時(shí) 為了保證胎壓傳感器安裝的穩(wěn)定性，本發(fā)明改進(jìn)了綁帶結(jié)構(gòu)，方便安放綁緊傳感器，且阻礙 傳感器運(yùn)動(dòng)丟失，本發(fā)明非常適用于工作和車(chē)輛行駛。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 下面對(duì)本說(shuō)明書(shū)附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡(jiǎn)要說(shuō)明：
[0010] 圖1是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的工作結(jié)構(gòu)框圖。
[0011] 圖2是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的傳感器的條狀電容及其坐標(biāo)系。
[0012] 圖3是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容示意圖。
[0013] 圖4是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容右向偏移示意圖。
[0014] 圖5是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容左向偏移示意圖。
[0015]圖6是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容對(duì)的初始錯(cuò)位圖。
[0016] 圖7是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容對(duì)受力后偏移圖。
[0017] 圖8是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平行板=維力壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 圖9是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平行板=維力壓力傳感器驅(qū)動(dòng)電極結(jié)構(gòu)圖。
[0019] 圖10是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平行板=維力壓力傳感器感應(yīng)電極結(jié)構(gòu)圖。
[0020] 圖11是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的通過(guò)相同傳遞系數(shù)K1實(shí)現(xiàn)輸出響應(yīng)求和。
[0021] 圖12是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的單元電容對(duì)的信號(hào)差動(dòng)示意圖。 圖13是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平行板電容器剖面結(jié)構(gòu)。 圖14是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的胎壓傳感器在輪輛上的安裝示意圖。 圖15是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的綁帶的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖16是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的氣口嘴天線的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖中1為上PCB基板，2為下PCB基板，3為驅(qū)動(dòng)電極銅錐，4為感應(yīng)電極銅錐，5為 胎壓傳感器，6為輪輛，7為綁帶，8為粘性帶，9為粗糖帶，10為連接體，11為彈性結(jié)構(gòu)，12為 天線。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所設(shè)及的各構(gòu)件 的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，W幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù) 方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0024] 本發(fā)明提供一種基于=維壓力檢測(cè)的胎壓檢測(cè)裝置，其工作結(jié)構(gòu)框圖如圖1所 示，該檢測(cè)裝置中包括控制器、氣口嘴天線12和多個(gè)胎壓傳感器5,胎壓傳感器5均勻捆綁 在輪輛6表面，胎壓傳感器5在輪輛6上測(cè)量到壓力數(shù)據(jù)后傳遞信號(hào)到氣口嘴天線12,氣口 嘴天線12安裝在氣口嘴上，方便信號(hào)傳遞，同時(shí)保證了信號(hào)傳遞的準(zhǔn)確性?？刂破靼惭b在 駕駛室，控制器接收到天線發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，每個(gè)胎壓傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)都是有自身標(biāo)記的， 控制器區(qū)分開(kāi)每個(gè)胎壓傳感器的特征信號(hào)，模擬出每個(gè)胎壓傳感器的波動(dòng)曲線圖，同時(shí)對(duì) 比同一時(shí)間的胎壓檢測(cè)數(shù)據(jù)，分析出突變數(shù)據(jù)，提醒駕駛員警惕胎壓故障。此外，本發(fā)明提 供的胎壓傳感器是接觸式電容胎壓傳感器能夠進(jìn)行=維力檢測(cè)，法向與切向轉(zhuǎn)換都達(dá)到較 高的線性、精度與靈敏度，同時(shí)提高胎壓檢測(cè)中傳感器的靈敏度。
[00巧]本發(fā)明提供的胎壓傳感器是接觸式平行板=維力壓力傳感器，其結(jié)構(gòu)原理如下文 所示，傳感器包括控制單元、與控制單元分別連接的X方向電容單元組和Y方向電容單元 組，所述X方向電容單元組和Y方向電容單元組均包括電容單元模塊，所述電容單元模塊采 用由兩個(gè)W上的條狀電容單元組成的梳齒狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)條狀電容單元包括上極板的驅(qū)動(dòng)電 極和下極板的感應(yīng)電極。所述電容單元模塊包括由兩個(gè)W上寬度a。長(zhǎng)度b。條狀電容單元 組成的第一條狀電容單元組和兩個(gè)W上寬度ka。長(zhǎng)度b。條狀電容單元組成的第二條狀電容 單元組。所述每個(gè)條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極寬度相同，驅(qū)動(dòng)電極的長(zhǎng)度大于感 應(yīng)電極長(zhǎng)度，驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度兩端分別預(yù)留左差位5左和右差位5右，b〇驅(qū)=b〇感+ 5右+ 5左， 其中，為條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度，bug為條狀電容單元的感應(yīng)電極長(zhǎng)度。所述差位 5左=5右，且§念>4-^嚴(yán)，其中d。為介質(zhì)厚度，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量，Xmax為最大 應(yīng)力值。所述梳齒狀結(jié)構(gòu)包括20個(gè)W上條狀電容單元、與條狀電容單元一一對(duì)應(yīng)連接的引 線，相鄰兩條狀電容單元之間設(shè)有電極間距as。所述平行板面積S=M