汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計裝置的製作方法
2023-09-21 06:57:00
專利名稱：汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及輪胎內置式汽車安全預警系統動態能耗統計技術領域，具體涉及一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計裝置。
背景技術：
汽車輪胎內置式行駛安全預警系統通過非接觸動態監測方法對諸如制動性能、高 速行駛的輪胎溫度和壓力等安全性能進行實時監測，用以提供安全行車預警。預警系統通 常由傳感模塊、中央微處理模塊、無線發射模塊和供電電壓變換模塊等部分組成，實際使用 時內置於輪胎的輪轂凹槽位置，且只能夠靠輪胎內置電池供電，系統的能耗決定了內置電 池的使用壽命，是必須認真對待的嚴峻問題。為此需要首先獲取預警系統的能耗實驗數據， 用作預警系統的統籌設計依據，這就需要一種能伴隨汽車輪胎內置安全預警系統一同運轉 的監測裝置，以對能耗進行一定時限的伺服測量和統計。目前，本領域尚無這一類的裝置出 現。
發明內容
本發明的目的就是為了解決上述現有技術中存在的不足之處，提供一種汽車輪胎 內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計裝置。該裝置建立了一個測量平臺，在車輪運轉狀態下對汽車輪胎內置行駛安全預警系 統的動態電流進行伺服統計，以獲取電流和時間的關係數據，作為預警系統設計的能耗估 算依據。本發明的目的通過下述技術方案實現所述一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統 的動態電流伺服統計裝置，包括內置有行駛安全預警系統的輪胎及轉動機構、總體支承板、 直角型支承板和電路控制板共同構成；所述輪胎安裝在轉動機構上，所述總體支承板與輪 胎固定連接，並垂直設置有直角型支承板，所述電路控制板和行駛安全預警系統電路板固 定安裝在直角型支承板的一個支承面上，該支承面置於與輪轂凹槽周線相切的對應位置， 並相互電氣連接。為了更好地實現本發明，所述總體支承板上還設置有內置式電池組件，所述內置 式電池組件通過供電電源線與電路控制板相電氣連接；所述總體支承板上還設置有平衡配 重體；所述電路控制板上設置有一組3位紅色LED數碼管和一組2位紅色LED數碼管；所述 電路控制板上的電路包括動態電流伺服統計電路、直流升壓電路、中央微處理器電路、LED 數碼管解碼驅動電路、電流伺服統計顯示電路、連續時間統計顯示電路共同電氣連接構成， 所述動態電流伺服統計電路、直流升壓電路分別通過電源供電線外接內置式電池組件，所 述直流升壓電路通過電源輸出線分別與中央微處理器電路、LED數碼管解碼驅動電路的電 源輸入端相電氣連接，所述中央微處理器電路通過動態電流伺服統計電路信號線、LED數碼 管解碼驅動電路信號線分別與動態電流伺服統計電路、LED數碼管解碼驅動電路相電氣連 接，所述LED數碼管解碼驅動電路通過電流伺服統計顯示電路信號線、連續時間統計顯示電路信號線分別與電流伺服統計顯示電路、連續時間統計顯示電路相電氣連接，所述動態 電流伺服統計電路通過供電輸出電源線與行駛安全預警系統電路板相電氣連接。
本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果1、本發明提供了一種汽車輪胎內置式行駛安全預警系統的動態電流伺服統計平 臺，填補了現有技術中的技術空白。2、本發明能在汽車輪胎轉動的過程中對汽車輪胎內置式行駛安全預警系統的電 流消耗和時間數據進行伺服統計，並直觀顯示。3、本發明所統計的汽車輪胎內置式行駛安全預警系統的電流與時間的關係數據， 能夠為該系統的低功耗統籌設計提供依據。4、本發明操作方式簡便，數據自動伺服統計，顯示簡明。
圖1是本發明的結構示意圖。(1、輪胎及轉動機構2、總體支承板3、直角型支承板4、電路控制板5、顯示連續時 間統計的LED數碼管6、顯示電流伺服統計的LED數碼管7、安全預警系統電路板8、供電輸 出電源線9、供電電源線10、3. 7V內置式電池組件11、緊固件12、平衡配重體)。圖2是本發明中電路控制板的電路方框圖。圖3是本發明中電路控制板的電路原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。但本發明的實施方式不限於此。實施例1如圖1所示，本發明所述一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統 計裝置，包括輪胎及轉動機構1、總體支承板2、直角型支承板3、電路控制板4以及待測的行 駛安全預警系統電路板7，輪胎安裝在相應的轉動機構上，總體支承板2固定在輪胎的輪轂 上，直角型支承板3固定安裝在總體支承板2上，其中在與總體支承板2垂直且與輪轂凹槽 對應位置相切的一個支承面上固定安裝有電路控制板4和行駛安全預警系統電路板7，電 路控制板4上安裝有顯示用的兩個一組的LED數碼管5和三個一組的LED數碼管6，3. 7V 內置式電池組件10通過緊固件11安裝在總體支承板2的中部位置，並通過電池供電電源 線9與電路控制板4相連接，電路控制板4還通過供電輸出電源線8與行駛安全預警系統 電路板7相連接，平衡配重體12安裝在總體支承板2的下部位置，使整個裝置達到重量的 對稱平衡。如圖2所示，本發明所述的電路控制板上的電路包括動態電流伺服統計電路13、 中央微處理器電路14、5V直流升壓電路15、LED數碼管解碼驅動電路16、電流伺服統計顯 示電路17、連續時間統計顯示電路18共同電氣連接構成，其相互連接關係為動態電流伺 服統計電路13、5V直流升壓電路15分別通過電源供電線把各自的電源輸入端與外部3. 7V 內置式電池組件10相電氣連接，5V直流升壓電路15通過電源輸出線分別與中央微處理器 電路14、LED數碼管解碼驅動電路16的電源輸入端相電氣連接，中央微處理器電路14通過 動態電流伺服統計電路信號線、LED數碼管解碼驅動電路信號線分別與動態電流伺服統計電路13、LED數碼管解碼驅動電路16相電氣連接，LED數碼管解碼驅動電路16通過電流伺 服統計顯示電路信號線、連續時間統計顯示電路信號線分別與電流伺服統計顯示電路17、 連續時間統計顯示電路18相電氣連接，動態電流伺服統計電路13還通過供電輸出電源線 與行駛安全預警系統電路板的電源輸入端相電氣連接。 本發明的工作過程為3. 7V內置式電池組件10 —方面獨立用作待測的行駛安全 預警系統電路板7的工作電源，但首先通過電池供電電源線9與動態電流伺服統計電路13 的電源輸入端連接，然後再從動態電流伺服統計電路13的電源輸出端，通過供電輸出電源 線8連接到行駛安全預警系統電路板7的電源輸入端，從而實現對供電電流的伺服採樣和 統計；3. 7V內置式電池組件10同時也通過電池供電電源線9與5V直流升壓電路15的供電 電源輸入端相連接，經升壓後輸出5V電壓供作整個電路控制板的工作電源；輪胎靜止時， 行駛安全預警系統電路板7處於待機狀態，電流消耗減少，輪胎運轉期間，行駛安全預警系 統電路板7處於工作狀態，電流消耗增加，電流流經動態電流伺服統計電路13時，電流的變 化便被自動記錄並進行累加統計；中央微處理器電路14利用內部自帶的定時器功能模塊 進行定時操作，每1秒產生一次定時溢出中斷，當中央微處理器電路14處理定時溢出中斷 時，向動態電流伺服統計電路13發送指令信號，讀取當前動態電流伺服統計值和連續時間 統計值；電流統計值通過LED數碼管解碼驅動電路16解碼後送至電流伺服統計顯示電路 17，通過動態掃描方式顯示以毫安為單位的3位電流統計值，同樣地也通過連續時間統計 顯示電路18顯示以分鐘為單位的2位連續統計時間，測試過程中，可以通過對汽車輪胎進 行加速、勻速、制動和靜止等實際狀態操作，直接觀察LED數碼管顯示的電流統計值和連續 時間統計值，以獲取待測的行駛安全預警系統電路板能耗關係數據。
如圖3所示，在本發明的電路控制板的電路中，3. 7V內置式電池組件通過電池供 電電源線從接頭Jl接入電路控制板，再從接頭J2通過供電輸出電源線接至待測的行駛安 全預警系統電路板；動態電流伺服統計電路由集成件U1、電容Cl、接頭J2共同電氣連接構 成；5V直流升壓電路由集成件U2、電容C2、電感Ll共同電氣連接構成；中央微處理器電路 由集成件U3、電阻R1、電容C3 C5、晶體振蕩器CY、手動按鍵Sl共同電氣連接構成；LED數 碼管解碼驅動電路由集成件U4、U5、電阻R2 R8共同電氣連接構成；電流伺服統計顯示電 路由共陰極LED數碼管LEDl LED3共同電氣連接構成；連續時間統計顯示電路由共陰極 LED數碼管LED4、LED5共同電氣連接構成。 本發明的電路工作原理是一方面3. 7V內置式電池組件正極提供的電流從動態 電流伺服統計集成件Ul的RS+端流入，由RS-端流出經接口 J2送至待測的預警系統電路 板的電源輸入端，Ul內部的電流採樣模塊對RS+、RS-之間流過的電流進行採樣，獲取當前 電流值並進行累加統計；另一方面3. 7V內置式電池組件的正極同時連接5V直流升壓器U2 的BATT端，經過U2和電感Ll的升壓作用，在OUT端提供5V的直流輸出電壓，供作電路板 的工作電源；中央微處理器U3啟動內部的定時器，每1秒鐘 產生一次定時器溢出中斷並進 入定時器溢出中斷服務程序；中斷服務程序中U3通過埠 PC4、PC5分別控制動態電流伺 服統計集成件Ul的SDA、SCL埠，讀取Ul的電流伺服統計數據並存入U3內部的電流統計 值緩衝寄存器；每一次進入定時器溢出中斷服務程序，中央微處理器U3在內部的中斷溢出 次數寄存器加1並進行判定，若該寄存器的計數值達到60，則表明時間已過1分鐘，連續時 間統計緩衝寄存器加1並清空中斷溢出次數寄存器；從定時器溢出中斷服務程序返回後，中央微處理器U3執行LED數碼管動態掃描顯示程序，具體是U3首先從電流統計值緩衝寄存器中取出數據，把「百位」的數據轉換為4位二進位數並由高到低分別送入PB3 PBO端 口，控制PB4埠產生一個鎖存脈衝，則B⑶碼7段解碼驅動器U4輸出相應的顯示字型；接 著U3在PC2 PCO埠輸出3位二進位數「000」，選通3- 8線解碼器U5的YO位，使該 位輸出低電平，從而使LEDl導通顯示；延時IOms後，U3根據同樣的方法把電流統計值「十 位」的數據送入U4鎖存，在PC2 PCO埠輸出二進位數「001 」，選通TO的Yl位，使LED2 導通顯示而LEDl截止熄滅；延時IOms後，U3把電流伺服統計值的「個位」數據送入U4鎖 存，在PC2 PCO埠輸出二進位數「 010」，選通U5的Y2位，使LED3導通顯示而LED2截止 熄滅，並延時IOms ；經過上述步驟，電流伺服統計值顯示電路完成了一次電流伺服統計值 的動態掃描更新顯示；中央微控制器U3隨後更新連續時間統計顯示電路，與更新電流伺服 統計值顯示電路的方法類似，U3從連續時間統計緩衝寄存器中取出數據，將「十位」的數據 送B⑶碼7段解碼器U4鎖存，在PC2 PCO埠輸出數據「 011 」，選通U5的Y3位，使LED4 導通顯示而LED3截止熄滅；延時IOms後，U3把電流統計時間「個位」的數據送入U4鎖存， 在PC2 PCO埠輸出數據「 100」，選通U5的Y4位，使LED5導通顯示而LED4截止熄滅，並 延時IOms ；經過上述步驟，連續時間統計顯示電路完成了一次連續時間統計的動態掃描更 新顯示；中央微處理器U3重複執行上述兩個步驟，實現電流伺服統計值和連續時間統計的 動態掃描顯示；另外，電容C1、C2供集成件U1、U2作為去耦合以消除電壓波動，晶體振蕩器 CY、電容C4、C5提供中央微處理器U3的工作時序基準，電容C3、電阻Rl和手動按鍵Sl為 中央微處理器U3提供上電復位和手動復位，電阻R2 R8為LED數碼管LEDl LED5提供 限流保護。發明人經過研究試驗，認為實現本發明的優選方式可以為(1)按圖1所示，輪 胎及轉動機構1由實際汽車輪胎和相應功率的交流馬達擔任，並安裝到可靠的金屬支架 上；可選用木板加工成380 X 250mm的總體支承板2 ；直角型支承板3採用厚2mm、垂直固 定面150X60mm、水平支承面150X 120mm的鋁板製作；待測的預警系統電路板10的大小 約為66X 38mm ；⑵如圖2和3所示，製作100X60mm的電路控制板，並篩選元器件後進行 安裝連接，例如，3. 7V內置式電池組件採用鋰聚合物型，動態電流伺服統計集成件Ul可選 用DS2741型，5V直流升壓集成件U2可選用MAX1724型，中央微控制器集成件U3可選用 ATmega8L型，BCD碼7段解碼器U4可選用CD4511型，3-8線解碼器U5可選用74HC138型， 晶體振蕩器CY可選用8MHz型，Sl可選用小型按鍵開關，LEDl LED5可選用1/4英寸紅 色超高亮共陰極LED數碼管；可按圖2和3所示以及所屬連接關係進行電路控制板安裝連 接，並與相關部件進行電氣連接，進行簡單加電調試，就能用於汽車輪胎內置式行駛安全預 警系統的動態電流伺服測量和統計。如上所述，即可較好地實施本發明。上述具體實施方式
為本發明的優選實施例，並不能對本發明的權利要求進行限 定，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均 應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計裝置，其特徵是，包括內置有行駛安全預警系統的輪胎及轉動機構、總體支承板、直角型支承板和電路控制板共同構成；所述輪胎安裝在轉動機構上，所述總體支承板與輪胎固定連接，並垂直設置有直角型支承板，所述電路控制板和行駛安全預警系統電路板固定安裝在直角型支承板的一個支承面上，該支承面置於與輪轂凹槽周線相切的對應位置，並相互電氣連接。
2.根據權利要求1所述的一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計 裝置，其特徵是，所述總體支承板上還設置有內置式電池組件，所述內置式電池組件通過供 電電源線與電路控制板相電氣連接。
3.根據權利要求2所述的一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計 裝置，其特徵是，所述電路控制板上的電路包括動態電流伺服統計電路、直流升壓電路、中 央微處理器電路、LED數碼管解碼驅動電路、電流伺服統計顯示電路、連續時間統計顯示電 路共同電氣連接構成；所述動態電流伺服統計電路、直流升壓電路分別通過電源供電線外 接內置式電池組件，所述直流升壓電路通過電源輸出線分別與中央微處理器電路、LED數 碼管解碼驅動電路的電源輸入端相電氣連接，所述中央微處理器電路通過動態電流伺服統 計電路信號線、LED數碼管解碼驅動電路信號線分別與動態電流伺服統計電路、LED數碼管 解碼驅動電路相電氣連接，所述LED數碼管解碼驅動電路通過電流伺服統計顯示電路信號 線、連續時間統計顯示電路信號線分別與電流伺服統計顯示電路、連續時間統計顯示電路 相電氣連接，所述動態電流伺服統計電路通過供電輸出電源線與行駛安全預警系統電路板 相電氣連接。
4.根據權利要求3所述的一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計 裝置，其特徵是，所述動態電流伺服統計電路由集成件U1、電容Cl、接頭J2共同電氣連接構 成。
5.根據權利要求3所述的一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計 裝置，其特徵是，所述直流升壓電路由集成件U2、電容C2、電感Ll共同電氣連接構成。
6.根據權利要求3所述的一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計 裝置，其特徵是，所述中央微處理器電路由集成件U3、電阻R1、電容C3 C5、晶體振蕩器 CY、手動按鍵Sl共同電氣連接構成。
7.根據權利要求3所述的一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計 裝置，其特徵是，所述LED數碼管解碼驅動電路由集成件U4、U5、電阻R2 R8共同電氣連 接構成。
8.根據權利要求3所述的一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計 裝置，其特徵是，所述電流伺服統計顯示電路由共陰極LED數碼管LEDl LED3共同電氣連 接構成。
9.根據權利要求3所述的一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計 裝置，其特徵是，所述連續時間統計顯示電路由共陰極LED數碼管LED4、LED5共同電氣連接 構成。
10.根據權利要求1所述的一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計 裝置，其特徵是，所述總體支承板上還設置有平衡配重體；所述電路控制板上設置有一組3 位紅色LED數碼管和一組2位紅色LED數碼管。
全文摘要
本發明公開了一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計裝置，包括內置有行駛安全預警系統的輪胎及轉動機構、總體支承板和電路控制板共同構成，輪胎安裝在轉動機構上，總體支承板與輪胎固定連接，其上設置有直角型支承板，電路控制板和待測的汽車輪胎內置行駛安全預警系統電路板固定在直角型支承板上。本發明提供了一種汽車輪胎內置行駛安全預警系統的動態電流伺服統計平臺，能在汽車輪胎運轉過程中對汽車輪胎內置行駛安全預警系統的電流消耗和時間進行伺服統計並直觀顯示，所統計的電流與時間的關係數據，能夠為預警系統的低功耗統籌設計提供依據。
文檔編號B60C23/00GK101863198SQ201010174249
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月10日 優先權日2010年5月10日
發明者杜明輝, 林上港, 林土勝 申請人:華南理工大學