国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

通用型汽車(chē)胎壓胎溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

2018-01-17 00:52:48莊嚴(yán)王凌云張國(guó)玉王醒華
關(guān)鍵詞:胎壓接收器原理圖

莊嚴(yán),王凌云,張國(guó)玉,王醒華

(長(zhǎng)春理工大學(xué) 光電工程學(xué)院,長(zhǎng)春 130022)

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步和科學(xué)水平日益提高,汽車(chē)變成了普通的代步工具走入萬(wàn)千百姓家。汽車(chē)的普及在給人們帶來(lái)方便的同時(shí),由其引發(fā)的交通事故卻給人們帶來(lái)深深的擔(dān)憂。因此,如何降低行車(chē)風(fēng)險(xiǎn),保障人身安全也成為了人們關(guān)注的熱點(diǎn)話題。汽車(chē)的輪胎是汽車(chē)的主要消耗件,也是影響著車(chē)輛行駛安全的重要因素之一[1]。輪胎的胎壓異常會(huì)導(dǎo)致輪胎胎體變形,促使橡膠老化,胎體彈性降低等問(wèn)題,大大地縮減了輪胎的使用壽命,并且會(huì)有爆胎的可能。所以,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)行駛中的輪胎胎壓尤為重要[2,3]。

汽車(chē)輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Tire Pressure Monitoring System,簡(jiǎn)稱(chēng)TPMS)是一種輪胎氣壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),利用傳感器獲取汽車(chē)輪胎壓力、溫度等重要信息[4],通過(guò)內(nèi)部處理器對(duì)輪胎信息進(jìn)行處理分析,并采用無(wú)線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)輪胎數(shù)據(jù)的傳送與接收,最后將輪胎壓力、溫度信息顯示給汽車(chē)駕乘人員[5],并在輪胎溫度過(guò)高、快速漏氣、欠壓、過(guò)壓、傳感器電壓異常的情況下通過(guò)蜂鳴器和顯示器進(jìn)行雙重報(bào)警,從而保障駕駛員的生命安全[6]。因此TPMS的研究對(duì)于提高汽車(chē)行車(chē)安全具有重大意義。

1 輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的胎溫胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由三部分組成,包括傳感器、接收器、顯示器三部分,其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 胎溫胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

1.1 傳感器部分

普通的TPMS都是適用于家用小汽車(chē),而本文所設(shè)計(jì)的TPMS適用于所有車(chē)型,壓力測(cè)量范圍更廣,當(dāng)應(yīng)用加長(zhǎng)大貨車(chē)上時(shí),還要考慮到傳感器與接收器距離遠(yuǎn),接收信號(hào)不穩(wěn)定等問(wèn)題。所以,本系統(tǒng)傳感器選取英飛凌SP370芯片,它的壓力測(cè)量范圍為100kpa~1300kpa,它的發(fā)射功率最大可達(dá)10dBm,集成度高,內(nèi)置MCU、壓力傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、電壓檢測(cè)傳感器、RF模塊。基于傳感器模塊的工作環(huán)境,傳感器的供電采用容量為500mAh的3.7v寬溫電池,比常用的胎壓傳感器供電電池3.2v更高,發(fā)射功率也隨之增強(qiáng),電池容量也滿足常規(guī)使用壽命需求。傳感器模塊電路原理圖如圖2所示。

圖2 傳感器模塊電路原理圖

1.2 接收器部分

接收器部分接收傳感器模塊發(fā)射的胎壓胎溫等數(shù)據(jù),并傳送到顯示器模塊的微處理器。為了提高傳輸靈敏度,芯片采用單向傳輸方式,接收芯片選取英飛凌最新推出的具備高靈敏度和低功耗特性的增強(qiáng)型無(wú)線控制接收器TDA5235。TDA5235支持多頻段,可以覆蓋全球,它在FSK調(diào)制模式下的典型靈敏度為-118dBm,最高可達(dá)-122dBm。它還支持自主接收模式,可以自動(dòng)提取有效負(fù)載,只需極少的軟件開(kāi)發(fā)投入和最少的外部原件,節(jié)省成本。接收器模塊電路原理圖如圖3所示。

圖3 接收器模塊電路原理圖

1.3 顯示器部分

顯示器部分模塊主要實(shí)現(xiàn)的功能包括胎壓信息的處理、顯示和報(bào)警。顯示器部分電路由顯示控制電路、蜂鳴器電路、電源電路組成。顯示器模塊微控制器采用STC系列中STC12C5A16S2單片機(jī),16K程序空間,1280字節(jié)內(nèi)存,兩個(gè)串口,自帶EEPROM,5V供電,加密方式可靠。顯示器采用128*64LCD點(diǎn)陣液晶屏,可以同時(shí)顯示8個(gè)輪胎的狀態(tài)信息。蜂鳴器采用直流蜂鳴器,在報(bào)警時(shí)以聲響提示。電源電路采用LM2596作為主芯片,可以支持5~30V輸入,適用各種車(chē)型。顯示器模塊電路原理圖如圖4所示。

2 TPMS系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)軟件設(shè)計(jì)

TPMS的主要作用即對(duì)行駛中的汽車(chē)輪胎進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并且在輪胎狀態(tài)異常時(shí)以聲響向駕乘人員報(bào)警,并將問(wèn)題源顯示出來(lái)。

每一個(gè)安裝于輪胎內(nèi)部的傳感器都有自己的ID,并與所在輪胎一一對(duì)應(yīng)。考慮到實(shí)際情況,當(dāng)出現(xiàn)替換輪胎時(shí),應(yīng)考慮到輪胎ID的更改問(wèn)題。而且,由于接收器模塊只有一個(gè),而傳感器模塊有多個(gè),也應(yīng)考慮避免重復(fù)接收同一傳感器模塊信息而造成丟包現(xiàn)象。保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。本文針對(duì)以上問(wèn)題,做了如下設(shè)計(jì)。

2.1 輪胎定位配置軟件設(shè)計(jì)

圖4 顯示器模塊電路原理圖

考慮到實(shí)際情況,由于各個(gè)輪胎的工作條件和負(fù)荷不同,會(huì)導(dǎo)致汽車(chē)左右輪胎的磨損不均問(wèn)題,為了延長(zhǎng)輪胎的使用壽命,會(huì)定期適時(shí)地交換輪胎位置,這就導(dǎo)致原來(lái)存儲(chǔ)在接收模塊存儲(chǔ)器中的位置信息與各輪胎對(duì)應(yīng)關(guān)系失效,如果不更新信息,顯示就會(huì)錯(cuò)位。

目前為了解決輪胎換位時(shí)的重定位問(wèn)題,主要采用了定編碼形式[7]、界面輸入[8]、低頻喚醒、天線接收近發(fā)射場(chǎng)[9,10]等四種定位技術(shù)。然而這四種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用都存在使用不方便及抗干擾差的問(wèn)題[11,12]。

圖5 輪胎定位配置流程框圖

本文基于抗干擾和使用便捷性提出了一種在顯示器界面中區(qū)分傳感器輪胎定位方案。所謂區(qū)分傳感器,即胎壓監(jiān)測(cè)模塊在出廠時(shí)即設(shè)定好安裝位置。比如對(duì)于四輪小轎車(chē)而言,000代表左前輪,001代表右前輪,010代表后左輪,011代表后右輪(大型車(chē)輛依次類(lèi)推),這兩位編碼和傳感器的唯一ID碼作為數(shù)據(jù)的一部分發(fā)送給顯示器部分,通過(guò)對(duì)顯示器的MCU進(jìn)行編程,實(shí)現(xiàn)編碼的識(shí)別和循環(huán)選擇。使用者在調(diào)換輪胎后,只需記住順序即可,通過(guò)在LCD部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作就可實(shí)現(xiàn)輪胎的準(zhǔn)確重新定位。輪胎定位配置流程框圖如圖5所示。

2.2 傳感器喚醒周期的隨機(jī)延時(shí)設(shè)計(jì)

傳感器SP370內(nèi)置了定時(shí)器,由于傳感器的喚醒周期相同,所以有存在不同傳感器一直同時(shí)喚醒的可能。為了解決這一問(wèn)題,在軟件設(shè)計(jì)時(shí),增加了隨機(jī)延時(shí)的措施。即在傳感器的定時(shí)器設(shè)置時(shí)以不規(guī)律的隨機(jī)延時(shí)序列改變傳感器的喚醒周期,并將該周期限定在0.2s內(nèi)。既能規(guī)避了不同傳感器一直同時(shí)喚醒的問(wèn)題,又能保證傳感器的喚醒周期不偏離實(shí)際需求。軟件流程圖如圖6所示。

圖6 隨機(jī)延時(shí)流程框圖

3 誤包率與測(cè)量精度測(cè)試

TPMS系統(tǒng)的誤包率和測(cè)量精度是系統(tǒng)的重要指標(biāo),直接影響著系統(tǒng)的性能,對(duì)研制的通用型汽車(chē)胎溫胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了誤包率和測(cè)量精度的測(cè)試,系統(tǒng)實(shí)物圖如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)實(shí)物圖

3.1 誤包率測(cè)試

系統(tǒng)的誤包率是指接收顯示模塊丟失來(lái)自數(shù)據(jù)采集發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)包或接收到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包的概率。通過(guò)對(duì)比發(fā)射端的數(shù)據(jù)包編碼來(lái)確定是否有丟包,通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC8校驗(yàn)來(lái)判斷數(shù)據(jù)包是否接受正確。實(shí)際測(cè)試中,當(dāng)發(fā)射和接收模塊距離35米時(shí),為了縮短測(cè)試時(shí)間,采用0.1s定時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù),每組測(cè)試10萬(wàn)次,共測(cè)十組。為了統(tǒng)計(jì)方便,將接受顯示端與上位機(jī)相連,接受到當(dāng)前包正確則發(fā)送1給上位機(jī),如果有錯(cuò)或者丟包則發(fā)送0。十組測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 誤包率測(cè)試數(shù)據(jù)

3.2 測(cè)量精度測(cè)試

隨機(jī)選取壓力分別為120kpa、165kpa、250kpa、325kpa時(shí)對(duì)TPMS進(jìn)行測(cè)試,求出標(biāo)稱(chēng)誤差,若小于±2%FS,則滿足技術(shù)指標(biāo)要求。在溫度分別為-2℃、20℃、60℃、75℃環(huán)境下分別進(jìn)行測(cè)試,求出標(biāo)稱(chēng)誤差,若小于±2%FS,滿足技術(shù)指標(biāo)要求。測(cè)量結(jié)果如表2所示。其中:

標(biāo)稱(chēng)誤差=(最大的絕對(duì)誤差)/量程×100%

表2 實(shí)際測(cè)試結(jié)果表

由表2可知,所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的溫度壓力測(cè)量精度均高于±2%FS,測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

4 結(jié)論

文中針對(duì)TPMS實(shí)際運(yùn)用中的低功耗及低誤包率要求,提出了基于傳感器內(nèi)部MCU定時(shí)及隨機(jī)數(shù)延時(shí)相結(jié)合的復(fù)合定時(shí)算法,有效降低了不同傳感器同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)而造成的丟包、誤包概率,達(dá)到了發(fā)射模塊和接收模塊相距35米時(shí)的誤包率低于1‰的要求。針對(duì)TPMS實(shí)際使用過(guò)程中由于輪胎磨損需要調(diào)換輪胎位置造成的輪胎重新定位問(wèn)題,在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出了一種在顯示器界面區(qū)分傳感器的輪胎定位方案,具有抗干擾能力強(qiáng),操作簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉等特點(diǎn),有較好的應(yīng)用前景。

[1]朱敏慧.胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提高行車(chē)安全[J].汽車(chē)與配件,2016,(19):50-51.

[2]王婷.汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)與發(fā)展[J].汽車(chē)工程師,2015,(1):21-22.

[3]周美麗,白宗文.汽車(chē)輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù),2015,38(9):55-57.

[4]李敏,汽車(chē)輪胎壓力及溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].激光雜志,2014,35(10):127-130.

[5]Hou DD,Hu DR,Liu YY,et al.Design of a direct TPMS system based on SP37[J].Applied Mechanics and Materials,2013,2218(278):1022-1026.

[6]黃友,張向文.基于SP37的輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2013(12):144-147.

[7]Xu ZJ,Wang QH,Li JR.Modeling porous structures with fractal rough topography based on triply periodic minimal surface for additive manufacturing[J].Rapid Prototyping Journal,2017,23(2):257-272.

[8]Vasanthara A,Krishnamoorthy K.Tire Pressure monitoring system using SoC and low power design[J].Circuits and Systems,2016,07(13):4085-4097.

[9]Koestner A,Walters M,DeBoer M.The history and evolution of the trauma program manager/coordinator[J].Journal of Trauma Nursing,2016,23(2):96-102.

[10]梁濤,楊偉達(dá),楊玉坤,等.輪胎壓力監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2016,29(4):627-632.

[11]SierraF,RodriguezCM.Architecturalenvelope systems based on triply periodic minimal surfaces[J].International Journal of Space Structures,2014,29(4):161-170.

[12]邵軍,潭勵(lì),王曉垚,等.汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其通信抗干擾研究[J].測(cè)控技術(shù),2014(3):11-14,21.

猜你喜歡
胎壓接收器原理圖
汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)技術(shù)探討
元征X-431 PAD V實(shí)測(cè): 2018年奇瑞艾瑞澤GX胎壓傳感器學(xué)習(xí)
2019款廣汽傳祺Aion S車(chē)胎壓報(bào)警燈點(diǎn)亮
——元征X-431標(biāo)定胎壓傳感器的方法
淺談STM32核心板原理圖設(shè)計(jì)
電路原理圖自動(dòng)布圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
基于Protel DXP 2004層次原理圖的設(shè)計(jì)
JXG-50S型相敏軌道電路接收器自動(dòng)測(cè)試臺(tái)
基于Android 胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
電子制作(2017年17期)2017-12-18 06:40:39
埃及
ZPW-2000A軌道電路接收器冗余電路存在問(wèn)題分析及對(duì)策
华宁县| 昌乐县| 崇左市| 开远市| 饶平县| 大庆市| 康定县| 闸北区| 南乐县| 越西县| 客服| 长兴县| 工布江达县| 高安市| 广元市| 南投市| 凉山| 鹿泉市| 晋城| 新昌县| 右玉县| 南投市| 曲水县| 佛山市| 克东县| 酉阳| 高要市| 富裕县| 宣威市| 巴里| 政和县| 呼伦贝尔市| 高尔夫| 桃源县| 镇巴县| 文安县| 郸城县| 比如县| 白水县| 毕节市| 江津市|