專利名稱：輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種汽車電子類主動安全技術產品，特別涉及一種指 示輪胎內壓力狀態(tài)的裝置，尤其是一種能識別安全和危險壓力的聲光 報警裝置。
背景技術：
目前，輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)主要分為兩種類型， 一種是間接式TPMS， 這種系統(tǒng)是通過汽車ABS系統(tǒng)的輪速傳感器來比較輪之間的轉速差 別，以達到監(jiān)視胎壓的目的。該類型系統(tǒng)的主要缺點是無法對兩個以 上的輪胎同時缺氣的狀況和速度超過100公里/小時的情況進行判 斷。另一種是直接式TPMS，這種系統(tǒng)是利用安裝在每一個輪胎里的 壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓，并對各輪胎氣壓進行顯示及監(jiān) 視，當輪胎氣壓太低或有滲漏時，系統(tǒng)會自動報警。報告認為直接式 TPMS從功能和性能上均優(yōu)于間接式TPMS。但是，目前的直接式TPMS 存在動態(tài)發(fā)射距離不遠、發(fā)射器不易更換、不能防盜等的缺點。發(fā)明內容為克服以上不足之處，本發(fā)明設計了新的胎壓顯示，輪胎位置顯示 的發(fā)射和接收聲音報警裝置。本發(fā)明是事前主動型安保產品，目的是對輪胎的壓力進行實時監(jiān) 控，對輪胎壓力在非正常規(guī)定壓力值的負壓或超壓時，發(fā)出聲音報警，以提示駕駛者采取有效措施消除隱患。為了克服現有的直接式TPMS不易更換并且不能防盜，本發(fā)明的 目的在于提供一種輪胎壓力監(jiān)測報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能實時監(jiān)測輪 胎的壓力并進行報警，而且具備安裝簡便、防盜的新型特點。本發(fā)明的輪胎壓力監(jiān)測報警系統(tǒng)，包括采集發(fā)射部分和接收顯示部分；其中采集發(fā)射部分包括壓力傳感器和發(fā)射電路，直接安裝在氣 門芯上；接收顯示部分包括接收電路和顯示器，接收電路和顯示器集 成在一塊，整體直接安裝在儀表板上的預留孔中。所述采集發(fā)射部分包括壓力傳感器、信號處理器、振蕩器和發(fā)射 天線。所述采集發(fā)射部分均設置在一由前蓋、基座組合、電池、后蓋組 合四大部分組成的整體內；基座組裝成一個組件，設置到前蓋中，前 蓋設置一卡合骨位，基座只能在前蓋中旋轉而不會脫落，而后蓋是通 過螺紋與前蓋聯接成一體的。所述接收電路設有天線接收信號，其中聲表面濾波器F1的2腳 和5腳為F1的輸入和輸出端，1、 6腳相連并接地，晶振X2接在聲 表面濾波器Fl的6腳和接收芯片U3的26腳之間，聲表面濾波器Fl 的3、 4、 7、 8四腳相連接地，電阻R23和電容C7串接于聲表面濾 波器Fl的3腳和接收芯片Ul的29腳之間，L2、 C6分別串接在Fl 的5腳和U3的31腳以及聲表面濾波器F1的3腳和U3的31腳之間， Ll和C5串接于U3的2、 8引腳之間，經過濾波處理的信號由聲表 面濾波器Fl的5腳輸出到U3的31腳；U3的1、 5、 10、 22、和2引腳均接地，8、 17、 27、 32均接電源VDD，其中28腳接于27腳； 電容CIO、 Cll、 C12、 C13串接在U3的4、 7引腳之間，其中L3并 接在電容C10的兩端；電阻R18、 R19分別接U3的6、 7引膽卩，其 公共端接電源VDD;電容C8、 C9跨接在U3的30和27、 1禾卩32弓| 腳之間；中頻濾波器F2的1、 3腳跨接于U1的11、 9中頻輸入、中 頻輸出引腳兩端；U3的12、 13腳分別接了電容C14、 C15、 C16、 電阻R20分別跨接在U3的12、 13引腳和11、 13引腳之間；電容 C15、 C16的公共端和F2的2腳接地；電容C19、 C20串接在U3的 17、 14引腳兩端；U3的18、 19、 20三個引腳為信號的放大端口， 其中19、 20引腳分別接電容C17、 C18，電阻R22跨接于電容C17、 C18之間，電容C17、 C18的公共端接地，18引腳為整個信號的放大 輸出端；信號經內部放大后由18腳輸出到接收器的控制部分。所述顯示電路由6個與輪胎位置對應的LED、 3個分別表示低電 量、電源、低氣壓的功能燈D7 D9、一個蜂鳴器Bl和兩個按鈕SW1、 SW2構成；電阻R1 R6分別與LED燈D1 D6串接，LED燈Dl D6的公共端與VCC相連，電阻R1 R6的另一端與連接器Jl的相 連；D7 D9分別與分壓電阻R7 R9相連，電阻R7 R9的另一端 與連接器J1的2、 3、 5腳相連，D7 D9的公共端與VCC相連；蜂 鳴器B1的一端直接三極管Q1，另一端與連接器J1的9腳相連；連 接器J1的9、 IO腳分別接地、VCC;連接器J1的3、 4腳分別接電 阻RIO、復位按鍵SW1和電阻Rll、學習按鍵SW2，按鍵SW1和 SW2的公共端接地。本發(fā)明的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)不僅可以實現輪胎壓力監(jiān)測和報警 功能，同時還具有本身防盜功能。


圖1是本發(fā)明的采集發(fā)射部分框圖；圖2是本發(fā)明的采集發(fā)射部分電路原理圖；圖3是本發(fā)明的接收顯示部分電路原理圖；圖4是本發(fā)明的采集發(fā)射裝置機械結構剖面示意圖；圖5是本發(fā)明的接收顯示部分機械結構示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的輪胎壓力監(jiān)測報警系統(tǒng)的發(fā)射部分發(fā)射器直接安裝在 氣門芯上，感知壓力的變化，將感知的變化以信號的形式發(fā)射到接收 器上；接收部分接收器和顯示部分集成在一塊，對接收的信號進行分 析和判斷；顯示部分顯示器直接安裝在儀表板上的預留孔中，顯示經接收 器分析和判斷的結果。顯示部分很直觀，有LED或LCD,并有聲音報 警，方便駕駛者識別。微芯片車胎壓力傳感器裝在氣門芯上并連續(xù)地監(jiān)控車胎壓力狀 況。當車胎壓力下降時，傳感器將加密的壓力信號發(fā)射到儀表板上的 顯示接收裝置。顯示器上的警示燈與聽覺警報表明某一個相應的車胎 壓力正在下降，這種報警通常是在車胎受損或是駕駛變得不安全前一 段較長時間。輪胎壓力監(jiān)測器主要由一個壓力傳感器， 一個微芯片發(fā)射器，一 個接收顯示器組成，并事先調整以滿足不同車胎對壓力的要求。發(fā)射器安裝在氣門芯上，方便消費者的安裝，同時具有防盜功能。 一旦丟失，盜者將無法使用該發(fā)射器，里面自帶出廠代碼，代碼不一 致時，發(fā)射和接收不匹配，系統(tǒng)將無法工作。輪胎壓力監(jiān)測報警裝置是一種直接式的TPMS，這種系統(tǒng)是利用安裝在每一個輪胎上的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓，并對各個 輪胎氣壓進行顯示和監(jiān)測，當輪胎出現異常情況時，內部的壓力就會 下降，傳感器進行檢測，并把信號發(fā)射出去，系統(tǒng)會自動報警。發(fā)射 電路由壓力傳感器、信號處理器及振蕩器構成。壓力傳感器監(jiān)測輪胎壓力的變化， 一旦低于設定的壓力值，將感知的變化信號經MCU分析 編碼后調制到高頻振蕩器，由螺旋天線在車輪高速旋轉時全向發(fā)射出 去。發(fā)射電路連同傳感器直接安裝在氣門芯上，安裝起來簡潔方便， 成本低，效果好。發(fā)射器的MCU信號處理電路和高頻振蕩電路做在一 起，在兩塊PCB板上實現。主要的元件有U2為發(fā)射器的微控制器MCU， Ul為聲表面波諧振器，Ql為振蕩電路中的高頻振蕩管。本發(fā)射系統(tǒng)電源供電為3V，整個系統(tǒng)定時工作，檢測電池電量 并發(fā)射聯絡信號以監(jiān)控傳感器是否處于失效狀態(tài)，平時整個系統(tǒng)處于 休眠狀態(tài)，功耗極低。發(fā)射電路中，壓力傳感器監(jiān)測的到胎壓力低于設定值時，傳感器 的內部開關導通，MCU檢測導通后，開始輸出報警編碼信號(JP1為 MCU的程序燒寫端口，寫入用戶的ID識別號)，經過電阻R3和Rl到高頻振蕩器。聲表面波諧振器Ul、三極管Ql、高Q值的貼片電感Ll，、 電容Cl和C2等組成一個標準的三點電容式振蕩電路。C6為振蕩板 VCC的高頻濾波電容，C7為MCU板VCC的濾波電容，電阻接在Ql的 發(fā)射極與地之間。電容C3， C4和電感L1組成n型網絡和天線進行匹 配。電容C5隔離直流電壓耦合信號，天線Jl輸出433. 92MHZ的發(fā)射 信號。輸出的信號在車輪高速旋轉時全向發(fā)射出去。螺旋天線的設計 己經考慮到電磁場在高速旋轉時的動態(tài)發(fā)射盲點。動態(tài)發(fā)射盲點不可 能完全消除，完全取決與天線的發(fā)射效率、增益和方向性。接收器通過接收芯片的天線來獲得發(fā)射出來的信號，聲表面濾波 器(Fl)的2腳和5腳為(Fl)的輸入和輸出端，聲表面濾波器(Fl) 的1、 6腳相連并接地，晶振(X2)接在聲表面濾波器(Fl)的6腳 和接收芯片(U3)的26腳之間，聲表面濾波器(Fl)的3、 4、 7、 8 四腳相連接地，電阻(R23)和電容(C7)串接于聲表面濾波器(Fl) 的3腳和接收芯片(Ul)的29腳之間，(L2、 C6)分別串接在(Fl) 的5腳和(U3)的31腳以及聲表面濾波器(Fl)的3腳和(U3)的 31腳之間，(Ll)和(C5)串接于(U3)的2、 8引腳之間，經過濾 波處理的信號由聲表面濾波器(Fl)的5腳輸出到(U3)的31腳；(U3)的l、 5、 10、 22、和2引腳均接地，8、 17、 27、 32均接電源 VDD，其中28腳接于27腳;電容(CIO、 Cll、 C12、 C13)串接在(U3) 的4、 7引腳之間，其中(L3)并接在電容(C10)的兩端；電阻(R18、 R19)分別接(U3)的6、 7引腳，其公共端接電源VDD;電容(C8、 C9)跨接在U3的30和27、 1和32引腳之間；中頻濾波器(F2)的1、 3腳跨接于(Ul)的ll、 9中頻輸入、中頻輸出引腳兩端；(U3)的12、 13腳分別接了電容(C14、 C15、 C16)、電阻(R20)分別跨接 在(U3)的12、 13引腳和11、 13引腳之間;電容(C15、 C16)的公 共端和(F2)的2腳接地；電容(C19、 C20)串接在(U3)的17、 14引腳兩端；(U3)的18、 19、 20三個引腳為信號的放大端口，其 中19、 20引腳分別接電容(C17、 C18)，電阻(R22)跨接于電容(C17、 C18)之間，電容(C17、 C18)的公共端接地，18引腳為整個信號的 放大輸出端；信號經內部放大后由18腳輸出到接收器的控制部分。由車載電源出來的+12V電壓經過一個三端穩(wěn)壓管Ul，電容Cl、 C2、 C3、 C4和一個二極管D10后，穩(wěn)壓成+5V的VCC電源，給整個電 路供電。接收的數據送至RA4端口，聲音報警信號由RA5端口輸出， 低壓報警信號RAO端口輸出，電池低電量報警信號RA1端口輸出，RCO 一RC5分別輸出對應位置輪胎的報警信號。學習鍵的信號輸入RA2。 控制芯片(U2)的24、 27、 28腳接J2編程口。顯示電路由6個與輪胎位置對應的LED、 3個分別表示低電量、 電源、低氣壓的功能燈(D7 D9)、 一個蜂鳴器(Bl)和兩個按鈕(SW1、 SW2)構成；電阻(R1 R6)分別與LED (D1 D6)串接，LED燈(Dl D6)的公共端與(VCC)相連，電阻(R1 R6)的另一端與連接器J1 的相連；(D7 D9)分別與分壓電阻(R7 R9)相連，電阻(R7 R9) 的另一端與連接器Jl的2、 3、 5腳相連，(D7 D9)的公共端與(VCC) 相連；蜂鳴器(Bl)的一端直接三極管Q1，另一端與連接器J1的9 腳相連；連接器(Jl)的9、 IO腳分別接地、VCC;連接器(Jl)的3、 4腳分別接電阻(RIO)、復位按鍵(SW1)和電阻(Rll)、學習按 鍵(SW2)，按鍵(SW1和SW2)的公共端接地。而本發(fā)明的防盜功能是這樣實現的，如圖4所示，由于本發(fā)明的發(fā)射器是裝在汽車的氣門嘴上、是外露的，而接收 部分是裝在駕駛室內，所以防盜主要是針對發(fā)射器而言。在發(fā)射器的組裝過程中，我們首先將基座2、壓力膜片3、壓迫 環(huán)4、絕緣體5、調壓螺絲15、壓力彈簧16、承杯17、防水密封圈 18、防漏氣密封圈12組裝成基座組合；再將接觸銅環(huán)6、防水密封 圈7、后蓋8、電池彈片9、彈性體10、電路板11、天線環(huán)14組裝 成后蓋組合。這樣，發(fā)射器的組裝就簡化成了基座組合、后蓋組合、 前蓋、電池四部分的組裝。為了實現產品的防盜功能，我們的設想是如果不使用我們的專 用工具，去拆卸發(fā)射器時，就只能旋動發(fā)射器的外殼，而不能扭動與 輪胎氣嘴相連的基座，使外殼繞基座空轉，且不會脫落，從而起到防 盜作用。具體措施為我們先將基座組合用專用工具壓入到前蓋中，注意壓入后由于前蓋骨位的作用，壓入后的基座只能在前蓋中旋轉而不會 脫落，即基座、前蓋是一個可以相互轉動但不會分開的組合體。然后 在后蓋組合中裝入電池，再通過螺紋與前蓋組合體相連完成產品的組裝。此時，請留意彈性體10的作用，它既要頂住電路板IO、天線環(huán) 14、接觸銅環(huán)6，使其與基座2有良好的接觸，又要使前、后蓋懸浮 在所有內部構件的外部。這樣，當我們將基座固定，再旋轉由前、后蓋組成的外殼時，只能使外殼繞基座旋轉，而不能使發(fā)射器整體從氣 嘴上旋下，從而起到了防盜作用。實際操作時，我們要求用戶先將壓力感應發(fā)射器的后蓋扭開，然 后用本產品配置的專用工具將前蓋組合體(包括基座組合和前蓋)扭 緊在汽車輪胎的氣門芯上，再將電池和后蓋組合用本產品配置的專用 工具扭緊在前蓋上，從而完成安裝操作并投入正常使用。拆卸時也必須用本產品配置的專用工具，先拆開后蓋，再拆前蓋組合。這樣才能 將發(fā)射器從輪胎上卸下。發(fā)射器電路傳送原理如下一路通過電池彈片9壓緊，使電源通過調壓螺絲15、壓力彈簧 16、承杯17;另一路從電池彈片10、電路板ll、接觸銅環(huán)6、基座2、壓迫環(huán)4。在正常胎壓下，由于氣壓的作用，使壓力膜片3的膜 面鼓起，從而頂起承杯17，電路不導通；胎壓低于標準值時，壓力 膜片3的膜面凹下，承杯17在壓力彈簧16的作用下與壓迫環(huán)4接觸， 電路導通，實現報警功能。接收器電路傳送原理如下如圖5所示。一路通過導電體209、保險絲207、彈簧206、彈簧座205、導線、 線路板202;另一路通過彈片211、導線、線路板202。線路板202 始終通電，處于待命狀態(tài)，上面裝有LED， 一旦接收到發(fā)射器的報警 信號，即刻可以啟動相應的LED閃爍，提醒司機檢査車輛。齒輪203、定位卡204、螺釘213的作用是保證電器盒可以在大 約100°的范圍內擺動，方便司機的觀察角度。
權利要求
1、一種輪胎壓力監(jiān)測報警系統(tǒng)，其特征在于包括采集發(fā)射部分和接收顯示部分；其中采集發(fā)射部分包括壓力傳感器和發(fā)射電路，直接安裝在氣門芯上；接收顯示部分包括接收電路和顯示器，接收電路和顯示器集成在一塊，整體直接安裝在儀表板上的預留孔中。
2、 根據權利要求1所述的輪胎壓力監(jiān)測報警系統(tǒng)，其特征在于所述采集發(fā)射部分包括壓力傳感器、信號處理器、振蕩器和無線信號 發(fā)射。
3、 根據權利要求1所述的輪胎壓力監(jiān)測報警系統(tǒng)，其特征在于 所述采集發(fā)射部分均設置在一由前蓋、基座組合、電池、后蓋組合四 大部分組成的整體內；基座組裝成一個組件，設置到前蓋中，前蓋設置一卡合骨位，基座只能在前蓋中旋轉而不會脫落，而后蓋是通過螺 紋與前蓋聯接成一體的。
4、 根據權利要求1或2所述的輪胎壓力監(jiān)測報警系統(tǒng)，其特征 在于接收電路設有天線接收信號，其中聲表面濾波器F1的2腳和 5腳為Fl的輸入和輸出端，1、 6腳相連并接地，晶振X2接在聲表 面濾波器Fl的6腳和接收芯片U3的26腳之間，聲表面濾波器Fl 的3、 4、 7、 8四腳相連接地，電阻R23和電容C7串接于聲表面濾 波器Fl的3腳和接收芯片Ul的29腳之間，L2、 C6分別串接在Fl 的5腳和U3的31腳以及聲表面濾波器F1的3腳和U3的31腳之間， Ll和C5串接于U3的2、 8引腳之間，經過濾波處理的信號由聲表面濾波器Fl的5腳輸出到U3的31腳；U3的1、 5、 10、 22、和2 引腳均接地，8、 17、 27、 32均接電源VDD，其中28腳接于27腳； 電容CIO、 Cll、 C12、 C13串接在U3的4、 7引腳之間，其中L3并 接在電容C10的兩端；電阻R18、 R19分別接U3的6、 7引腳，其 公共端接電源VDD;電容C8、 C9跨接在U3的30和27、 1禾B 32弓l 腳之間；中頻濾波器F2的1、 3腳跨接于U1的11、 9中頻輸入、中 頻輸出引腳兩端；U3的12、 13腳分別接了電容C14、 C15、 C16、 電阻R20分別跨接在U3的12、 13引腳和11、 13引腳之間；電容 C15、 C16的公共端和F2的2腳接地；電容C19、 C20串接在U3的 17、 14引腳兩端；U3的18、 19、 20三個引腳為信號的放大端口， 其中19、 20引腳分別接電容C17、 C18，電阻R22跨接于電容C17、 C18之間，電容C17、 C18的公共端接地，18引腳為整個信號的放大 輸出端；信號經內部放大后由18腳輸出到接收器的控制部分。
5、根據權利要求1或2所述的輪胎壓力監(jiān)測報警系統(tǒng)，其特征 在于顯示電路由6個與輪胎位置對應的LED、 3個分別表示低電量、 電源、低氣壓的功能燈D7 D9、 一個蜂鳴器B1和兩個按鈕SW1、 SW2構成；電阻R1 R6分別與LED燈D1 D6串接，LED燈Dl D6的公共端與VCC相連，電阻R1 R6的另一端與連接器Jl的相 連；D7 D9分別與分壓電阻R7 R9相連，電阻R7 R9的另一端 與連接器J1的2、 3、 5腳相連，D7 D9的公共端與VCC相連；蜂 鳴器B1的一端直接三極管Q1，另一端與連接器J1的9腳相連；連 接器J1的9、 IO腳分別接地、VCC;連接器J1的3、 4腳分別接電阻RIO、復位按鍵SW1和電阻Rll、學習按鍵SW2，按鍵SW1和 SW2的公共端接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輪胎壓力監(jiān)測報警系統(tǒng)，包括采集發(fā)射部分和接收顯示部分；其中采集發(fā)射部分包括壓力傳感器和發(fā)射電路，直接安裝在氣門芯上；接收顯示部分包括接收電路和顯示器，接收電路和顯示器集成在一塊，整體直接安裝在儀表板上的預留孔中。所述采集發(fā)射部分均設置在一由前蓋、基座組合、電池、后蓋組合四大部分組成的整體內；基座組裝成一個組件，設置到前蓋中，前蓋設置一卡合骨位，基座只能在前蓋中旋轉而不會脫落，而后蓋是通過螺紋與前蓋聯接成一體的。
文檔編號G01L17/00GK101334328SQ200710123149
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月29日 優(yōu)先權日2007年6月29日
發(fā)明者凃慧剛, 明瑞法, 旸 楊, 楊建云, 強 沈, 閔云龍 申請人:江西凱源科技有限公司