用於對輪胎壓力進行監控的標籤的製作方法

2023-05-24 02:38:01 3

專利名稱：用於對輪胎壓力進行監控的標籤的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於對物理變量進行測量的測量方法。
本發明進一步涉及這樣一種測量系統，該系統具有用於對物理變量進行檢測並且發射出所檢測的物理變量的測量值的傳感器並且具有用於對傳感器所發射出的測量值進行檢測的模數轉換器。
本發明進一步涉及一種數據載體。
背景技術：
在數字測量方法和測量系統的情況下，眾所周知的是要進行測量所需的耗電量和時間取決於測量的精度、耗電量的產品、以及就特定測量精度而言相對恆定的測量時間。
在對應用進行監控的過程中使用這種測量方法和測量系統存在相對少的能量是可用的這樣的問題，然而例如在機動車輛上的輪胎壓力監控系統的情況下，要以定時間隔(regular interval)對特定物理變量進行精確測量。

發明內容
本發明的一個目的就是生成第一段落中所指定的類型的測量方法、第二段落中所指定的類型的測量系統、以及第三段落中所指定的類型的數據載體，其中可避免上述缺點。
為了實現上述目的，在根據本發明的測量方法中，提供了創造性的特徵以便按照下文中所指定的方式來表徵根據本發明的方法，也就是說用於測量物理變量的測量方法包括-選擇位於要測量的物理變量的總測量範圍之內的工作點；-在第一測量時間對物理變量的測量值進行檢測；-確定作為從工作點減去在第一測量時間所測量的測量值的結果的偏移值(displacement value)；-通過在隨後測量時間獲取物理變量的隨後測量值並且將該偏移值加到隨後測量值上來形成物理變量的變化值。
為了實現上述目的，在根據本發明的測量系統中，提供了創造性的特徵以便按照下文中所指定的方式來表徵根據本發明的系統，也就是說測量系統具有傳感器，用於對物理變量進行檢測並且發射出所檢測的物理變量的測量值；模數轉換器，用於對傳感器所發射出的測量值進行檢測並且將測量信號轉換成數字測量值；計算裝置，用於確定作為從位於物理變量的總測量範圍之內的所選工作點減去在第一測量時間所測量的測量值的差值的偏移值；以及相加裝置，將該相加裝置構造成將偏移值加到提供給模數轉換器的測量值上，以便模數轉換器提供由所獲取的測量值加上偏移值所形成的物理變量的變化值以作為輸出值。
為了實現上述目的，在這種數據載體的情況下，提供了根據本發明的測量系統，該數據載體包括用於對測量系統所確定的已測量的物理變量的變化值和/或測量值進行無線傳輸的傳送裝置。
根據本發明的特徵可利用比現有技術顯著要低的耗電量或更短的測量時間來執行對物理變量的監控，並且本發明因此極好地適合於在很少電能源可用的監控系統中使用。本發明尤其適用於在對諸如汽車輪胎中的輪胎壓力這樣的隨時間慢慢變化的物理變量進行永久監控的監控系統中使用。此外，在諸如輪胎壓力監控系統這樣的許多已知監控系統中，實際上以定時間隔對物理變量進行測量，但是在測量值的第一記錄之後所實際感興趣的是物理變量隨時間的變化，而不是其絕對值。通過本發明，要測量的物理變量值移動到位於所選工作點周圍的工作範圍中，該工作範圍僅達到總測量範圍的一小部分。因此，例如，如果工作範圍達到總測量範圍的四分之一，那麼對於相同測量精度而言測量時間可縮短直至原始測量時間的四分之一或者可實現使耗電量相應地減少。本發明可非常容易的集成到無觸點的數據載體中並且因此可為應用程式提供廣泛的時機。
應該注意的是從文獻US2003/0079536A1可以得知用於對輪胎壓力進行監控的方法和系統；在這裡，除了實際輪胎壓力之外，還對會影響輪胎壓力的參數進行測量，其中對根據該參數所計算的最佳輪胎壓力與實際測量的輪胎壓力進行比較，並且當實際輪胎壓力比最佳輪胎壓力要大預定值時，發出變化(variation)信號。與本發明相比，利用已知的輪胎壓力監控方法和系統，它總是實際的輪胎壓力，也就是說是所測量的完全測量值和所計算的變化值。不對變化值進行測量。
根據權利要求2的測量所獲得的優點是當變化值超過所選工作範圍時，可對偏移值進行簡單、節能、且節時的調節，以便使隨後變化值再次進入到工作範圍之中。因此可將工作範圍選擇為很小，這依次有助於節時和節能。
根據權利要求3的測量所獲得的優點是當變化值超過所選工作範圍時，可執行偏移值的精確的重新計算。
根據權利要求4的特徵所獲得的優點是可根據需要彼此獨立的設置用於對物理變量的測量值進行檢測的解析度以及用於對變化值進行檢測的解析度，例如將較高解析度設置為用於對變化值進行檢測以便儘可能精確地對物理變量的變化進行監控。
根據權利要求6和7的測量所獲得的優點是兼備高精度的硬布線實現以及部件的最小費用。
根據權利要求8的測量所獲得的優點是模數轉換器的解析度以及由此其轉換時間和其能耗適合於應用的特定要求。尤其是，根據模數轉換器是對總測量範圍中的物理變量進行測量還是對工作範圍中的物理變量的變化值進行檢測，可按照簡單的方式來設置不同解析度。
根據權利要求9的測量所獲得的優點是可對∑-Δ轉換器的解析度和轉換時間進行調節並且其耗電量很低。
根據權利要求10的測量所獲得的優點是就耗電量和精度而言根據本發明的測量系統可用作優於傳統輪胎壓力監控器的輪胎壓力監控系統。
根據權利要求12的測量所獲得的優點是數據載體可在即就是300與900MHz之間這樣的許多監控系統進行工作的頻帶中進行操作，以便根據本發明的數據載體可集成到這些監控系統之中。
根據權利要求13的測量所獲得的優點是數據載體不需要電池或可充電電池這樣形式的其自己的能量供給，而是通過所接收到的電磁場從外部提供的，因此它是不需維護的並且可安裝在完全密閉的外殼中。
根據權利要求14的測量所獲得的優點是所接收的電磁場可向數據載體提供電能，而與具有無源數據載體的情況不同-即使數據載體移出了電磁場的範圍，但是由於其臨時存儲器而使該能量仍可用。
參考在下文中所描述的實施例，通過無限制的示例，可從其顯而易見得知本發明的這些及其他方面並將對其進行說明。


在附圖中圖1給出了用於說明根據本發明的測量方法的基於時間的示意圖；圖2給出了根據本發明的測量系統的第一實施例的方框圖；圖3給出了集成到無觸點可讀數據載體之中的根據本發明的測量系統的第二實施例的方框圖；具體實施方式
圖1給出了基於時間的示意圖，在下文中藉助於該示意圖對根據本發明的測量方法進行說明。基於時間的示意圖給出了在不同測量時間t1至t4的物理變量M的相應值。在該示例性實施例中假定物理變量M的所有值所處的總測量範圍G是128。總測量範圍G可取決於用於對物理變量進行檢測的傳感器的測量範圍或者取決於與傳感器的下遊相連的模數轉換器的測量範圍。基於時間的示意圖中的第一行表示出現了物理變量M的測量值M(t1)為80的第一測量t1。應該注意的是所有數字數據僅僅是用於對根據本發明的測量方法進行解釋並且其是隨機的。進一步應該注意的是為了清楚起見並不是按比例的示出了測量範圍內的測量值。此外，選擇總測量範圍G之內的工作點AP和工作範圍A，該工作範圍A開始是由下限值AL和上限值AH來定義的。從工作點AP減去下工作範圍寬度a(在這裡a＝20)可獲得下限值AL。通過將上工作範圍寬度b(在這裡b＝12)加到工作點AP上可獲得上限值AH。應該注意的是在大多數應用的情況下可選擇下和上工作範圍寬度a、b是相同寬度。同樣地，可使工作範圍寬度a，b動態地匹配。工作範圍A位於0與32之間，並且因此達到總測量範圍G的四分之一。根據本發明的測量方法，通過從工作點AP減去測量值M(t1)，在第一測量時間t1所獲取的測量值M(t1)用於形成偏移值V(t1)V(t1)＝AP-M(t1)＝20-80＝-60。
該偏移值V(t1)用於隨後測量以確定變化值。因此，圖1的時間相關性示意圖的第二行示出了獲取物理變量M的測量值M(t2)為90的第二測量時間t2。根據本發明可通過將在第一測量時間t1所獲取的偏移值V(t1)加到測量值M(t2)上來計算變化值C(t2)，即C(t2)＝M(t2)+V(t1)＝90+(-60)＝30。
所獲取的變化值C(t2)位於工作範圍A中，也就是說位於極限值AL與AH之內。根據本發明的測量方法的優點是在獲取了位於總測量範圍G之內任何位置處的測量值的第一測量之後，僅必須對變化值進行精確地檢測，但是與總測量範圍G相比這些處於基本上降低的測量範圍中，因為在該示例中相應的測量值移動到總測量範圍的最低四分之一之內的工作範圍之中。用於對測量範圍進行採樣的模數轉換器要求如此，即，越少的電能和/或測量時間，其必須採樣的測量範圍就越小。根據經驗，假定耗電量的產品和要採樣的特定值的測量時間是恆定的並且使測量值的幅度線性增加。如在該情況下，如果即就是變化值這樣的模數轉換器所採樣的值僅位於總測量範圍的最低四分之一中，那麼可預測耗電量平均降低到四分之一。
下述情況需要特殊處理，所述情況即就是測量值顯著地變化了以至於由偏移值V(t1)所移動的變化值C(tx)位於優選工作範圍A之外。圖1的基於時間的示意圖的第三行示出了該情況，該第三行示出了測量時間t3。在測量時間t3出現的測量值M(t3)是110。如果進一步將-60的偏移值V(t1)加到其上，那麼獲得了變化值C(t3)50。該值位於上限值AH 32之上並且因此位於工作範圍A之外。換句話說，變化值C(t3)要超出工作點AP多於上工作範圍寬度b。必須對偏移值進行校正以便在隨後測量期間變化值再次位於工作範圍中。根據本發明，為此提供了兩種方法。第一，可從工作點AP減去提供用於計算變化值C(t3)的基礎的測量值M(t3)或者可選地減去隨後的測量值M(tx)並且由該計算所產生的差值可用作各個V(tx)的新偏移值V(t3)以用於隨後計算變化值。該過程相應於在獲取了第一測量值的情況下在時間t1執行。用於確定已校正的偏移值V的另一方法包括將變量值X加到前述偏移值上。將變量值X選擇為至少足夠大以便隨後變化值C很大可能的再次位移工作範圍A之內，其中應該注意的是根據本發明的測量方法最好是用於對緩慢變化的物理變量進行監控，以便從對瞬時測量值或過去的測量值趨向的認識可對隨後測量值的趨向進行很好的估計，以便再次通過簡單地數學或統計方法可確定適當的變量值。變量值X還可以若干步變化以便使隨後變化值C再次進入到工作範圍中而不會迫使變化值C突變。在該方法的優選實施例中，如在圖1的時間相關性示意圖中所說明的，在t3時，通過從工作點AP減去位於工作範圍A之外的變化值C(t3)來計算變量值X(t3)，即X(t3)＝AP-C(t3)＝20-50＝-30，並且將變量值X(t3)加到前述偏移值V(t1)上以生成新的偏移值V(t3)V(t3)＝V(t1)+X(t3)＝-60+(-30)＝-90。
如在基於時間的示意圖中所說明的，在測量時間t4，新的偏移值V(t3)用於確定隨後的變化值。顯然的是由於現在應用了偏移值V(t3)，因此與測量時間t3相比，不變的測量值M(t4)110導致了位於工作範圍A之內的變化值C(t4)20。
圖2說明了根據本發明的測量系統1的第一實施例的方框圖，該系統被設計用於執行根據本發明的測量方法。測量系統1包括傳感器2，該傳感器2提供所感測的物理變量M的模擬測量值(M(tx)以作為其輸出信號。將傳感器2所發射的測量值M(tx)提供給模數轉換器ADC的輸入端，該模數轉換器ADC執行使所接收到的信號數位化並且將數位化的值提供給集成在模數轉換器ADC中的計算裝置3。此外，根據本發明的測量系統具有相加裝置，該相加裝置包括連接在傳感器2與模數轉換器ADC以及數模轉換器DAC之間的累加電路5。將傳感器2的測量值M(tx)提供給累加電路5的一個輸入端且將數模轉換器DAC所提供的輸出電壓Van(tx)提供給另一輸入端，並且使出現在這兩個輸入端的信號相加且將其從累加電路5的輸出端提供給模數轉換器ADC的輸入端。此外，計算裝置具有用於對工作點AP和工作範圍A進行調節的輸入端3a。根據本發明的測量系統1的操作模式如下在第一測量時間t1，例如在測量系統的啟動時或以定時間隔將數模轉換器DAC的輸出設置為零，以便將存在於累加電路5的測量值M(t1)不變的傳送到模數轉換器ADC並在模數轉換器ADC中使其進行數位化。通過經由輸入端3a從預定的工作點AP減去測量值M(t1)且將該相減結果存儲為偏移值V(t1)並且同時將其作為輸入信號提供給下述數模轉換器DAC的輸入端，計算裝置3根據數位化的測量值M(t1)來計算偏移值V(t1)，所述數模轉換器DAC用於將偏移值V(t1)轉換為模擬電壓Van(t1)並將其提供給累加電路5的輸入端。累加電路5現在將變化信號C(tx)提供給模數轉換器ADC，該信號與測量值M(tx)與模擬偏移值Van(t1)的總和相對應。模數轉換器ADC在輸出端OUT輸出了數位化的變化信號C(tx)以供未說明的監控設備(未示出)進一步之用，未被示出。應該注意的是除了變化信號C(tx)之外通過輸出端OUT還輸出了要確定偏移值(Vt1)所基於的測量值M(t1)以及所計算的偏移值V(t1)，以便允許監控設備(未示出)全面的估計物理變量的傾向。在測量系統1的另一結構中，不是輸出端OUT的變化信號C(tx)，而是可輸出由計算裝置3所重建的測量值，該值是根據比偏移值V(t1)要小的變化值C(tx)所計算的。
只要變化值C(tx)移到工作範圍A之內，則保持偏移值V(t1)。如果變化值C(tx)位於工作範圍A之外，那麼如上面參考圖1所說明的，根據本發明的測量方法來執行偏移值的重新計算。因為在初始確定之後或者如果可用則對偏移值進行重調節之後，累加電路5僅將位於總測量範圍的很小範圍中的輸入信號發送到根據本發明的測量系統1中的模數轉換器ADC，該模數轉換器ADC可利用降低的功耗以及減少的轉換時間來執行使所提供信號數位化。在優選實施例中，模數轉換器ADC是∑-Δ轉換器的形式並且具有用於改變解析度和轉換時間的輸入端，以便總測量範圍的解析度以及所選工作範圍的是可調節的。
根據本發明的測量系統1可極好地適合於在下述監控系統中使用，在所述監控系統中必須對相對緩慢變化的物理變量進行監控或者在監控系統中物理變量的變化而不是其絕對值是很重要的。根據本發明的測量系統1在很少電能可用於供給測量系統1的所有這些應用中具有特定優點。這種應用例如包括輪胎壓力監控系統，其中直接將測量系統構建在輪胎或輪緣(wheel rim)中並且壓力傳感器用作傳感器2。
圖3示出了集成在無觸點可讀數據載體10中的根據本發明的測量系統1』的第二實施例的方框圖。測量系統1』包括諸如壓力或溫度傳感器這樣的傳感器2，該傳感器對物理變量M進行感測並且將測量值M(tx)發送到模數轉換器ADC，該模數轉換器ADC使所接收到的測量值數位化並且將數位化的值發送到集成在模數轉換器ADC之中的計算裝置3。計算裝置3具有用於對工作點AP和工作範圍A進行調節的輸入端3a。計算裝置3根據本發明的測量方法而由所接收到的測定值M(tx)和工作點AP來計算偏移值V(tx)。將該偏移值V(tx)提供給可控電壓源4，該可控電壓源4響應偏移值而產生提供給模數轉換器ADC的偏移電壓輸入端OS的ADC電壓並且使模數轉換器ADC的量化範圍移動與偏移值V(tx)相對應的量，以便模數轉換器ADC將與測量值M(tx)與偏移值V(tx)的相加相對應的變化值傳送到其輸出端OUT。
將變化值C(tx)提供給空中接口6的傳送裝置TRANS，該傳送裝置包括諸如天線或線圈這樣的用於傳送並接收電磁信號的耦合元件7。傳送裝置TRANS通過該耦合元件將電磁信號形式的變化值C(tx)傳送到用於估算該變化值C(tx)的讀取站9。在優選實施例中，傳送裝置TRANS在300與900MHz之間的UHF頻率範圍中進行操作。然而，傳送裝置的頻率範圍不受到任何具體限制。傳送裝置可操作的其他頻率範圍例如位於125kHz、13.56MHz、或者2.4GHz。形成於其中的數據載體10和測量系統1『可以是由電池供電的。在這裡，優選的是通過在空中接口6中構建用於接收讀取站所建立的電磁場的接收裝置REIC、從該電磁場中提取電能、並且將其提供給進行充電和臨時存儲的能量儲備機構8而利用可通過來自電磁場的能量而充電的蓄電池或可充電的能量存儲機構8作為電池，以便可對數據載體10的所有組件供電。或者，數據載體10是無源數據載體的形式。
權利要求
1.一種用於測量物理變量的測量方法，包括-選擇位於要測量的物理變量(M)的總測量範圍(G)之內的工作點(AP)；-在第一測量時間(t1)對物理變量的測量值(M(t1))進行檢測；-確定作為從工作點(AP)減去在第一測量時間所測量的測量值(M(t1))的結果的偏移值(V(t1))；-通過在隨後測量時間(t2，t3…tx)獲取物理變量的隨後測量值(M(t2)，M(t3)…M(tx))並且將該偏移值(V(t1))加到隨後測量值上來形成物理變量(M)的變化值(C(t2)，C(t3)…C(tx))。
2.如權利要求1所述的測量方法，其中如果變化值(C(t3))超出工作點(AP)多於預定上工作範圍寬度(b)或者低於工作點(AP)多於預定下工作範圍寬度(a)，那麼通過將變量值(X(t3))加到前述偏移值(V(t1))上來確定新的偏移值(V(t3))，該變量值(X(t3))最好是通過從工作點(AP)減去變化值(C(t3))來計算的。
3.如權利要求1所述的測量方法，其中如果變化值(C(t3))超出工作點多於預定上工作範圍寬度(b)或者低於工作點多於預定下工作範圍寬度(a)，那麼將新的偏移值(V(t3)，V(tx))確定為從工作點(AP)減去在該測量時間(t3)或隨後測量時間(tx)所測量的測量值(M(t3)，M(tx))的結果。
4.如權利要求1所述的測量方法，其中對於要測量的物理變量(M)的總測量範圍(G)而言，通過將總測量範圍(G)劃分成總共多個量化範圍來設置用於對測量值進行採樣的模數轉換器(ADC)的整體解析度，並且通過將工作範圍細分成多個量化範圍來設置包含有工作點(AP)的工作範圍(A)的數模轉換器的工作範圍解析度。
5.一種測量系統(1，1』)，具有傳感器(2)，用於對物理變量(M)進行檢測並且發射出所檢測的物理變量的測量值(M(tx))；模數轉換器(ADC)，用於對傳感器所發射出的測量值(M(tx))進行檢測並且將其轉換成數字測量值；計算裝置(3)，用於確定作為從位於物理變量的總測量範圍(G)之內的所選工作點(AP)減去在第一測量時間(t1)所測量的測量值(M(t1))的差值的偏移值(V(t1))；以及相加裝置，將該相加裝置構造成將偏移值(V(t1))加到提供給模數轉換器(ADC)的測量值上，以便模數轉換器(ADC)提供由所檢測的測量值(M(tx))加上偏移值(V(t1))所形成的物理變量的變化值(C(tx))以作為輸出值。
6.如權利要求5所述的測量系統，其中相加裝置包括數模轉換器(DAC)，該數模轉換器受控於計算裝置(3)並且該數模轉換器的輸出信號(Van(tx))表示偏移值(V(tx))；以及累加電路(5)，將傳感器(2)的測量值(M(tx))和數模轉換器的輸出信號(Van(tx))提供給該累加電路以進行累加。
7.如權利要求5所述的測量系統，其中模數轉換器(ADC)具有用於對模數轉換器的數位化範圍的零點的偏移進行調節的偏移電壓輸入端(OS)，並且相加裝置包括與偏移電壓輸入端(OS)相連的可控電壓源(4)，該電壓源可通過計算裝置(3)而調節到用於表示偏移值的電壓。
8.如權利要求5所述的測量系統，其中模數轉換器(ADC)具有用於設置解析度的控制輸入端(RC)。
9.如權利要求5所述的測量系統，其中模數轉換器(ADC)是∑-Δ轉換器的形式。
10.如權利要求5所述的測量系統，其中傳感器(2)是壓力傳感器的形式並且測量系統(1，1』)是輪胎壓力測量系統的形式。
11.一種用於對物理變量進行測量的數據載體(10)，該數據載體具有權利要求5至10任何一個中所要求的測量系統(1，1』)，其中數據載體(10)包括傳送裝置(TRANS)，該傳送裝置用於對測量系統所確定的已測量的物理變量(M)的變化值(C(tx))和/或測量值(M(tx))進行無線傳送。
12.如權利要求11所述的數據載體，其中傳送裝置(TRANS)發射處於UHF頻帶的電磁信號。
13.如權利要求11所述的數據載體，其中數據載體(10)包括接收裝置(REIC)，該接收裝置用於接收電磁場並且從電磁場中提取電能以向數據載體提供電能。
14.如權利要求13所述的數據載體，其中提供蓄電池形式的可充電電池或者可充電的能量存儲機構(8)，該可充電電池或可充電的能量存儲機構可利用來自接收裝置(REIC)可接收到的電磁場的能量進行充電。
全文摘要
一種用於測量物理變量的測量方法，包括選擇位於要測量的物理變量(M)的總測量範圍(G)之內的工作點(AP)；在第一測量時間(t1)對物理變量的測量值(M(t1))進行檢測；確定作為從工作點(AP)減去在第一測量時間所測量的測量值(M(t1))的結果的偏移值(V(t1))；通過在隨後測量時間(t2，t3...tx)獲取物理變量的隨後測量值(M(t2)，M(t3)...M(tx))並且將該偏移值(V(t1))加到隨後測量值上來形成物理變量(M)的變化值(C(t2)，C(t3)...C(tx))。
文檔編號B60C23/04GK1968833SQ200580019329
公開日2007年5月23日 申請日期2005年4月21日 優先權日2004年4月29日
發明者B·斯皮斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司