一种基于集成压力传感器的无源胎压监控系统的制作方法

本实用新型涉及一种胎压监控系统，尤其涉及一种基于集成压力传感器的无源胎压监控系统，属于智能轮胎监控技术领域。

背景技术：

据美国汽车工程师学会最近的调查，每年75%的轮胎故障是由于轮胎渗漏或充气不足引起的。据公安部统计，在中国高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的，而在美国这一比例则高达80%。如何防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。

压力传感器是将压力转换为电信号输出的传感器。通常把压力测量仪表中的电测式仪表称为压力传感器。压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件(或应变计)组成。弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变，然后由位移敏感元件或应变计转换为与压力成一定关系的电信号。有时把这两种元件的功能集于一体。压力传感器广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

目前，轮胎压力监测系统主要有两种解决方案，直接系统和间接系统。直接式轮胎压力监测系统是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器直接测量轮胎的气压，并对各轮胎气压进行显示及监控，当轮胎气压太低或有渗漏时，系统会自动报警。间接式轮胎压力监测系统是通过汽车ABS系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别，以达到监控胎压的目的，该类型系统的主要缺点是：①不能显示出各条轮胎准确的瞬时气压值;②同一车轴或者同一侧车轮或者所有轮胎气压同时下降时不能报警;③不能同时兼顾车速、检测精度等因素。

为提高系统的可靠性，传感器最好能进行无源检测，研究表明，利用轮胎气压传感器收集到的信息，可以对车辆悬挂系统进行故障监测并校正导航系统。所以，未来的传感器应该是集各种功能于一身的无源智能型传感器。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于集成压力传感器的无源胎压监控系统。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于集成压力传感器的无源胎压监控系统，包含车载接收模块以及与其连接的用于检测轮胎参数的数据采集模块，所述数据采集模块包含压力/温度集成传感器、控制器模块、A/D变换器、放大器模块、无线通信模块和电源模块，所述无线通信模块包含MCU模块以及与其连接的射频发射器，所述压力/温度集成传感器依次通过A/D变换器、放大器模块连接控制器模块，所述控制器模块通过与MCU模块连接射频发射器，所述电源模块分别与压力/温度集成传感器、控制器模块、A/D变换器、放大器模块、无线通信模块连接，用于提供所需电；所述车载接收模块包含数据处理模块以及分别与其连接的射频接收器、LED显示模块和报警模块。

作为本实用新型一种基于集成压力传感器的无源胎压监控系统的进一步优选方案，所述压力/温度集成传感器包含压阻式压力传感器和温度传感器两部分。

作为本实用新型一种基于集成压力传感器的无源胎压监控系统的进一步优选方案，所述射频发射器采用采用摩托罗拉的MC33594芯片。

作为本实用新型一种基于集成压力传感器的无源胎压监控系统的进一步优选方案，所述射频接收器采用MC33493芯片。

作为本实用新型一种基于集成压力传感器的无源胎压监控系统的进一步优选方案，所述MCU模块、控制器模块和数据处理模块均采用摩托罗拉的MC9S08AW16单片机。

作为本实用新型一种基于集成压力传感器的无源胎压监控系统的进一步优选方案，所述放大器模快包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，A/D变换器的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接控制器的输入端。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型采用一种集成压力传感器的无源胎压监控系统，集温度采集和压力采集功能于一身的无源智能型传感器能够实时检测轮胎的压力参数上传至车载接收模块，有效地提升了检测系统的稳定性，进一步提升了检测的精确度；

2、本实用新型的车载接收模块设有LED显示及报警模块便于车主随时了解轮胎的状况，当轮胎压力过高或者过低时，通过LED显示模块和报警模块发出报警信息，有效地避免爆胎导致的交通事故。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理图；

图2是本实用新型数据采集模块的结构原理图；

图3是本实用新型车载接收模块的结构原理图；

图4是本实用新型数据采集模块的放大器模快电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，一种基于集成压力传感器的无源胎压监控系统，包含车载接收模块以及与其连接的用于检测轮胎参数的数据采集模块。集温度采集和压力采集功能于一身的无源智能型传感器能够实时检测轮胎的压力参数上传至车载接收模块，有效地提升了检测系统的稳定性，进一步提升了检测的精确度；本实用新型的车载接收模块设有LED显示及报警模块便于车主随时了解轮胎的状况，当轮胎压力过高或者过低时，通过LED显示模块和报警模块发出报警信息，有效地避免爆胎导致的交通事故。

如图2所示，所述数据采集模块包含压力/温度集成传感器、控制器模块、A/D变换器、放大器模块、无线通信模块和电源模块，所述无线通信模块包含MCU模块以及与其连接的射频发射器，所述压力/温度集成传感器依次通过A/D变换器、放大器模块连接控制器模块，所述控制器模块通过与MCU模块连接射频发射器，所述电源模块分别与压力/温度集成传感器、控制器模块、A/D变换器、放大器模块、无线通信模块连接，用于提供所需电；

如图3所示，所述车载接收模块包含数据处理模块以及分别与其连接的射频接收器、LED显示模块和报警模块。

工作原理：把数据采集模块装置在轮胎内，压力和温度传感器检测轮胎内部当前的应力和温度信息，获得的模拟信号经过A/D变换器转换成数字信号，经过放大器模块放大处理后传输至控制器模块进行预处理，然后传输至MCU模块通过射频发射器发送出去。车载接收模块装置在驾驶室内，射频接收器接收来自轮胎模块的应力和温度信息，当轮胎压力过高或者过低时，通过LED显示模块和报警模块发出报警信息。

在车载接收模块，射频接收解码芯片采用摩托罗拉的MC33594芯片，该芯片是和射频发射芯片MC33493芯片配套的射频接收芯片，其工作电压是5 V。控制器采用摩托罗拉的MC9S08AW16单片机，该芯片的内核为S08，可以与轮胎模块的单片机MC6S08QG8采用同样的开发环境，另外该芯片为5 V供电，与射频接收芯片以及LCD显示芯片电平兼容。

压力传感器和温度传感器是轮胎压力监控系统的关键部件，设计并制作了一种新型传感器，它包含压阻式压力传感器和温度传感器两部分。

其中，压阻式压力传感器主要是利用半导体的压阻效应，把一个惠斯通电桥做在一个硅杯上，当硅杯受到压力后发生形变，惠斯通电桥的四个桥臂电阻就会发生变化，打破了电桥的电平衡，从而会有一个电信号的输出。

温度传感器采用单电阻结构，在n型硅衬底上制作一个p型电阻。囚为p型注入电阻有一个正的温度系数，当温度发生变化时，电阻的阻值就会发生相应的变化。通过给电阻以电流源供电，就可以通过测量电阻上的电压来检测温度的变化。

如图4所示，所述放大器模快包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，A/D变换器的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接控制器的输入端。

综上所述，本实用新型采用一种集成压力传感器的无源胎压监控系统，集温度采集和压力采集功能于一身的无源智能型传感器能够实时检测轮胎的压力参数上传至车载接收模块，有效地提升了检测系统的稳定性，进一步提升了检测的精确度；本实用新型的车载接收模块设有LED显示及报警模块便于车主随时了解轮胎的状况，当轮胎压力过高或者过低时，通过LED显示模块和报警模块发出报警信息，有效地避免爆胎导致的交通事故。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。