技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于汽車制動器溫度監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種低功耗多路制動器溫度信號無線檢測和發(fā)射電路。

背景技術(shù)：
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汽車在連續(xù)下坡，轉(zhuǎn)彎或急起急停等工況下，制動器需要進(jìn)行長時間大強(qiáng)度的制動，制動器溫度容易快速升高，導(dǎo)致制動摩擦片的摩擦系數(shù)下降，制動力矩隨之下降，這就是制動器的熱衰退性。制動摩擦片的適宜工作溫度為100-350℃，許多劣質(zhì)制動摩擦片在溫度達(dá)到250℃時，其摩擦系數(shù)就會急劇下降，而此時制動就會完全失靈。因此對制動器溫度進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)而對高溫狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警提示，對保證貨車的制動安全性和輔助駕駛員的制動行為，有著十分重大的意義。

制動器溫度過高將直接導(dǎo)致輪胎胎壓升高和溫度升高，發(fā)生爆胎事故，在行車輛爆胎常使駕駛員失去對車輛的控制從而引發(fā)惡性交通事故，尤其是高速公路上的在行車輛一旦發(fā)生爆胎，通常引發(fā)嚴(yán)重交通事故。以三軸六端半掛車為例，需要同時采集6個軸端制動器溫度，傳統(tǒng)單點(diǎn)溫度測量電路難以滿足需要，考慮到6軸端制動器空間位置分布區(qū)域大，采用傳統(tǒng)的有線方式將制動器溫度信號傳輸?shù)今{駛室內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和顯示，線束長度長，成本高，布線復(fù)雜度高；而且由于貨車蓄電池一般布置在駕駛室底部，導(dǎo)致安裝在車架上的制動器溫度檢測電路在取電時面臨走線長度過長的問題，再者貨車蓄電池電壓通常為24v，行車時電壓通常在27-28v，而檢測電路通常使用5v電源供電，若從車載電源取電，需要進(jìn)行降壓和穩(wěn)壓模塊設(shè)計(jì)，增加電路成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種低功耗多路制動器溫度信號無線檢測和發(fā)射電路，實(shí)時對多軸端制動器溫度進(jìn)行溫度檢測，具備無線信號發(fā)射能力，能實(shí)現(xiàn)小體積電池自供電(電池供電達(dá)一年以上)，完成電路低功耗設(shè)計(jì)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述低功耗多路制動器溫度信號無線檢測和發(fā)射電路包括測量電橋、差動放大子電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換子電路和無線發(fā)射子電路，其中測量電橋包括場效應(yīng)管、第一分壓電阻、第二分壓電阻、參考電阻和pt1000鉑熱電阻溫度傳感器，場效應(yīng)管的漏極輸入5v電源電壓，無線發(fā)射子電路的stm32f103c8t6單片機(jī)的第一i/o接口通過下拉電阻連接場效應(yīng)管的柵極,場效應(yīng)管的源極分別與第一分壓電阻和第二電壓的輸入端相連，第一分壓電阻的輸出端分別與pt1000鉑熱電阻溫度傳感器的正極和差動放大子電路中第一電阻的輸入端相連，分壓電阻的輸出端分別與參考電阻的輸入端和差動放大子電路中第二電阻的輸入端相連，pt1000鉑熱電阻溫度傳感器的負(fù)極與參考電阻的輸出端相連，pt1000鉑熱電阻溫度傳感器的地線接地；差動放大子電路由集成運(yùn)算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻組成，第一電阻的輸出端分別與集成運(yùn)算放大器的電壓正極輸入口和第三電阻的輸入端相連，第二電阻的輸出端分別與集成運(yùn)算放大器的電壓負(fù)極輸入口和第四電阻的輸入端相連，第三電阻的輸出端接地，第四電阻的輸出端與集成運(yùn)算放大器的電壓輸出口相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換子電路由模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、第一上拉電阻、第二上拉電阻和濾波電容組成，集成運(yùn)算放大器的第一電壓輸出引腳和第二電壓輸出引腳分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第一電壓輸入引腳和第二電壓輸出引腳連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第一數(shù)據(jù)輸出口和第二數(shù)據(jù)輸出口分別與無線發(fā)射子電路中stm32f103c8t6單片機(jī)的第二i/o接口和第三i/o接口連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第一時鐘信號輸出口和第二時鐘信號輸出口分別連接stm32f103c8t6單片機(jī)的第四i/o接口和第五i/o接口；無線發(fā)射子電路由stm32f103c8t6單片機(jī)、e31-ttl-50無線發(fā)射芯片、第三上拉電阻和二極管組成，stm32f103c8t6單片機(jī)的第六i/o接口連接e31-ttl-50無線發(fā)射芯片的數(shù)據(jù)輸入引腳，stm32f103c8t6單片機(jī)的第七i/o接口連接e31-ttl-50無線發(fā)射芯片的數(shù)據(jù)輸出引腳，第七i/o接口和數(shù)據(jù)輸出引腳中間串接二極管，stm32f103c8t6單片機(jī)的第八i/o接口通過第三上拉電阻連接無線發(fā)射模塊的模式設(shè)置引腳。

本發(fā)明所述pt1000鉑熱電阻溫度傳感器在0攝氏度時，阻值為1000歐，等于參考電阻的阻值，此時測量電橋處于平衡狀態(tài)，測量電橋的第一分壓電阻的輸出端和第二分壓電阻的輸出端之間的電勢差為0，當(dāng)溫度大于0攝氏度時，pt1000鉑熱電阻溫度傳感器阻值大于參考電阻的阻值，第一分壓電阻的輸出端和第二分壓電阻的輸出端產(chǎn)生與阻值對應(yīng)的電勢差，場效應(yīng)管控制測量電橋的開關(guān)，在場效應(yīng)管漏極輸入5v電源電壓，當(dāng)場效應(yīng)管柵極置低電平時，場效應(yīng)管源極無電壓輸出，當(dāng)場效應(yīng)管柵極置高電平時，場效應(yīng)管源極有2.7v電壓輸出。

本發(fā)明所述第一電阻和第二電阻的阻值相同，第三電阻和第四電阻的阻值相同。

本發(fā)明所述e31-ttl-50無線發(fā)射芯片在溫度信號150度以下時，處于休眠模式，150度以上時，處于工作模式；stm32f103c8t6單片機(jī)每秒的工作時間為20ms,剩余的時間處在休眠模式，e31-ttl-50無線發(fā)射芯片每次發(fā)射的工作時間為8～12ms，剩余時間處于休眠模式；stm32f103c8t6單片機(jī)處在工作模式時，stm32f103c8t6單片機(jī)的第一i/o接口置高電平，場效應(yīng)管的柵極處于高電平狀態(tài)，場效應(yīng)管導(dǎo)通，測量電橋通電；stm32f103c8t6單片機(jī)處在休眠模式時，stm32f103c8t6單片機(jī)的的第一i/o接口置低電平，場效應(yīng)管的柵極處于低電平狀態(tài)，場效應(yīng)管截止，測量電橋斷電。

本發(fā)明的工作原理為：溫度信號經(jīng)pt1000鉑熱電阻溫度傳感器轉(zhuǎn)化成變成對應(yīng)的電阻值，測量電橋?qū)㈦娮柚底優(yōu)閷?yīng)的第一分壓電阻的輸出端和第二分壓電阻的輸出端之間的電壓值輸出到差分放大子電路，測量電橋輸出的電壓值經(jīng)過差動放大子電路放大得到放大后的電壓信號，由于阻值滿足r4＝r5,r6＝r7的關(guān)系，輸出電壓簡化為

其中，ub為第二分壓電阻輸出端的電壓值，ua為第一分壓電阻輸出端的電壓值；模數(shù)轉(zhuǎn)換子電路將放大后的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，無線發(fā)射電路將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號向駕駛室的接收端發(fā)射，實(shí)現(xiàn)溫度檢測。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，能實(shí)時對多軸端制動器溫度進(jìn)行溫度檢測，具備無線信號發(fā)射能力，使用場效應(yīng)管mosfet-si2302實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的i/o口置高低電平控制測量電橋的電源通斷，將單片機(jī)和無線發(fā)射芯片的單次工作時間限制在毫秒級別，并和根據(jù)溫度閾值切換無線模塊的工作與休眠狀態(tài)，極大地降低了電路功耗，為實(shí)現(xiàn)電路的小體積電池自供電提供了可能。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)示意框圖；

圖2為本發(fā)明所述測量電橋和差動放大子電路圖。

圖3為本發(fā)明所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子電路圖。

圖4為本發(fā)明所述無線發(fā)射子電路圖。

具體實(shí)施方式：

下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例：

本實(shí)施例采用低功耗多路制動器溫度信號無線檢測和發(fā)射電路，以三軸6端貨車為例，共檢測6路制動器溫度信號，每路測量電橋具有相同結(jié)構(gòu)，以其中一路為例進(jìn)行說明，所述低功耗多路制動器溫度信號無線檢測和發(fā)射電路包括測量電橋、差動放大子電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換子電路和無線發(fā)射子電路，其中測量電橋包括場效應(yīng)管si2302、第一分壓電阻r1、第二分壓電阻r2、參考電阻r3和pt1000鉑熱電阻溫度傳感器，場效應(yīng)管的漏極d極輸入5v電源電壓，無線發(fā)射子電路的stm32f103c8t6單片機(jī)的第一i/o接口pa1通過下拉電阻r11連接場效應(yīng)管si2302的柵極g極,場效應(yīng)管si2302的源極s極分別與第一分壓電阻r1和第二電壓r2的輸入端相連，第一分壓電阻r1的輸出端分別與pt1000鉑熱電阻溫度傳感器的正極和差動放大子電路中第一電阻r4的輸入端相連，分壓電阻r2的輸出端分別與參考電阻r3的輸入端和差動放大子電路中第二電阻r5的輸入端相連，pt1000鉑熱電阻溫度傳感器的負(fù)極與參考電阻r3的輸出端相連，pt1000鉑熱電阻溫度傳感器的地線接地；差動放大子電路由集成運(yùn)算放大器lm2904、第一電阻r4、第二電阻r5、第三電阻r6和第四電阻r7組成，第一電阻r4的輸出端分別與集成運(yùn)算放大器lm2904的電壓正極輸入口和第三電阻r6的輸入端相連，第二電阻r5的輸出端分別與集成運(yùn)算放大器lm2904的電壓負(fù)極輸入口和第四電阻r7的輸入端相連，第三電阻r6的輸出端接地，第四電阻r7的輸出端與集成運(yùn)算放大器lm2904的電壓輸出口相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換子電路由模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ads1115、第一上拉電阻r8、第二上拉電阻r9和濾波電容c1組成，集成運(yùn)算放大器lm2904的第一電壓輸出引腳out1和第二電壓輸出引腳out2分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ads1115的第一電壓輸入引腳ain0和第二電壓輸出引腳ain1連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ads1115的第一數(shù)據(jù)輸出口sda1和第二數(shù)據(jù)輸出口sda2分別與無線發(fā)射子電路中stm32f103c8t6單片機(jī)的第二i/o接口pb6和第三i/o接口pb8連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ads1115的第一時鐘信號輸出口scl1和第二時鐘信號輸出口scl2分別連接stm32f103c8t6單片機(jī)的第四i/o接口pb5和第五i/o接口pb7；無線發(fā)射子電路由stm32f103c8t6單片機(jī)、e31-ttl-50無線發(fā)射芯片、第三上拉電阻r10和二極管in4001組成，stm32f103c8t6單片機(jī)的第六i/o接口pa9連接e31-ttl-50無線發(fā)射芯片的數(shù)據(jù)輸入引腳rx，stm32f103c8t6單片機(jī)的第七i/o接口pa0連接e31-ttl-50無線發(fā)射芯片的數(shù)據(jù)輸出引腳tx，第七i/o接口pa0和數(shù)據(jù)輸出引腳tx中間串接二極管in4001，stm32f103c8t6單片機(jī)的第八i/o接口pb0通過第三上拉電阻r10連接無線發(fā)射模塊的模式設(shè)置引腳m1。

本發(fā)明所述pt1000鉑熱電阻溫度傳感器在0攝氏度時，阻值為1000歐，等于參考電阻r3的阻值，此時測量電橋處于平衡狀態(tài)，測量電橋的第一分壓電阻r1的輸出端(即圖2中a點(diǎn))和第二分壓電阻r2(即圖2中b點(diǎn))的輸出端之間的電勢差為0，當(dāng)溫度大于0攝氏度時，pt1000鉑熱電阻溫度傳感器阻值大于參考電阻r3的阻值，a,b兩點(diǎn)產(chǎn)生與阻值對應(yīng)的電勢差，場效應(yīng)管si2302控制測量電橋的開關(guān)，在漏極d極輸入5v電源電壓，當(dāng)柵極g極置低電平時，源極s極無電壓輸出，當(dāng)柵極g極置高電平時，源極s極有2.7v電壓輸出。

本實(shí)施例所述第一電阻r4和第二電阻r5的阻值相同，第三電阻r6和第四電阻r7的阻值相同。

本實(shí)施例發(fā)明所述在e31-ttl-50無線發(fā)射芯片在溫度信號150度以下時，處于休眠模式，150度以上時，處于工作模式。stm32f103c8t6單片機(jī)每秒的工作時間為20ms,剩余的時間處在耗電量極小的休眠模式，無線發(fā)射模塊每次發(fā)射的工作時間為8～12ms，剩余時間處于休眠模式；stm32f103c8t6單片機(jī)處在工作模式時，stm32f103c8t6單片機(jī)的第一i/o接口pa1置高電平，場效應(yīng)管si2302的柵極g極處于高電平狀態(tài)，場效應(yīng)管si2302導(dǎo)通，測量電橋通電；stm32f103c8t6單片機(jī)處在休眠模式時，第一單片機(jī)i/o接口pa1置低電平，場效應(yīng)管si2302的柵極g極處于低電平狀態(tài)，場效應(yīng)管si2302截止，測量電橋斷電。

本實(shí)施例的工作原理為：溫度信號經(jīng)pt1000鉑熱電阻溫度傳感器轉(zhuǎn)化成變成對應(yīng)的電阻值，測量電橋?qū)㈦娮柚底優(yōu)閷?yīng)的a和b兩點(diǎn)間的電壓值輸出到差分放大子電路，測量電橋輸出的電壓值經(jīng)過差動放大子電路放大得到放大后的電壓信號，由于阻值滿足r4＝r5,r6＝r7的關(guān)系，輸出電壓簡化為

取r7＝100kω,r5＝10kω，得到放大電路的放大倍數(shù)為10倍，模數(shù)轉(zhuǎn)換子電路將放大后的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，無線發(fā)射電路將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號向駕駛室的接收端發(fā)射，實(shí)現(xiàn)溫度檢測。