專利名稱：遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在輪式車輛上用來(lái)監(jiān)視輪胎壓力的系統(tǒng)。本發(fā)明具體涉及一種輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)，它采用和每個(gè)輪胎相聯(lián)系的獨(dú)立的電池供電的壓力傳感器，向安裝在車內(nèi)的一個(gè)接收機(jī)發(fā)送編碼信息，為車輛的駕駛員提供關(guān)于輪胎狀態(tài)的信息。
對(duì)一般的汽車來(lái)說(shuō)，即使是稍稍偏離正確的輪胎壓力也會(huì)對(duì)輪胎磨損有不利影響，并且會(huì)明顯增加車輛的燃料消耗。持續(xù)缺氣會(huì)使輪胎的壽命縮短多達(dá)50％。從其他各方面看都狀態(tài)良好的舊的普通輪胎往往可以二次翻新。然而，如果輪胎壁由于缺氣而受到磨損就不能再翻新了。另外，輪胎缺氣也是“爆胎”、輪胎破裂和車輛失火的主要原因。因此，許多大型車隊(duì)駕駛員要花費(fèi)許多時(shí)間定期檢查輪胎壓力。如果有一種可靠的自動(dòng)壓力監(jiān)視系統(tǒng)，就可以大大減少這種工作。
按照本發(fā)明的第一方面，一種電池供電的輪胎壓力傳感器包括用于檢測(cè)輪胎壓力并且提供輪胎壓力信號(hào)的壓力變換器；一個(gè)發(fā)射機(jī)；連接到壓力變換器上的信號(hào)處理器，根據(jù)輪胎壓力信號(hào)向發(fā)射機(jī)提供一個(gè)信號(hào)；連接到信號(hào)處理器的一個(gè)定時(shí)電路，用來(lái)按照預(yù)定的間隔周期性地自動(dòng)接通輪胎壓力傳感器測(cè)量輪胎壓力，并且在所有其他時(shí)間內(nèi)關(guān)閉輪胎壓力傳感器以保存電池功率，定時(shí)電路包括一個(gè)定時(shí)器和一個(gè)開(kāi)關(guān)，定時(shí)器用來(lái)周期性地啟動(dòng)開(kāi)關(guān)從而將壓力傳感器連接到電池，在上述預(yù)定的間隔內(nèi)接通輪胎壓力傳感器。
本發(fā)明的輪胎壓力傳感器適用于各種類型的車輛，尤其是適合裝在諸如公共汽車，長(zhǎng)途汽車，卡車和貨車等等商用車輛上。用壓力傳感器監(jiān)視輪胎壓力并且為車輛駕駛員提供缺氣的早期警告，從而改善安全性能，減少輪胎磨損，并且節(jié)省燃料。本發(fā)明的一個(gè)重要方面在于壓力傳感器僅僅是在定時(shí)器的控制下被周期性地接通，對(duì)輪胎壓力采樣。這一特征可以保存電池功率，從而有效地延長(zhǎng)電池壽命，或者是可以使用較小的電池。
壓力傳感器可以進(jìn)一步包括一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)識(shí)別代碼的非易失性存儲(chǔ)裝置，用代碼來(lái)識(shí)別壓力傳感器發(fā)送的信號(hào)。還可以用非易失性存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)用來(lái)確定輪胎壓力精度的校準(zhǔn)信息。特別是可以在制造過(guò)程中按照大氣壓力，最大額定壓力以及二者之間的幾個(gè)點(diǎn)來(lái)測(cè)試每個(gè)壓力傳感器，并且將校準(zhǔn)程序的結(jié)果存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)裝置中作為壓力傳感器響應(yīng)特性的變量。非易失性存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)壓力傳感器在壓力測(cè)量之間的間隔中被關(guān)閉時(shí)不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。
傳感器單元可以進(jìn)一步包括一個(gè)連接到信號(hào)處理器上的溫度變換器，用來(lái)為信號(hào)處理器提供溫度信號(hào)，信號(hào)處理器可以根據(jù)這一溫度信號(hào)為輪胎壓力信號(hào)提供溫度補(bǔ)償。這一特征使得信號(hào)處理器能夠校正壓力變換器的輸出，在例如-10℃到+60℃的范圍內(nèi)保證精度。另外，如果環(huán)境溫度降到比如3℃以下，壓力傳感器就能夠發(fā)送這一信息，警告車輛駕駛員路面條件可能有危險(xiǎn)。
信號(hào)處理器可以是一種內(nèi)置有用來(lái)控制壓力傳感器工作的計(jì)算機(jī)程序的微控制器。每當(dāng)測(cè)量壓力時(shí)可以利用微控制器的構(gòu)造來(lái)記錄電池電壓和工作溫度，并且在必要時(shí)將這種信息和壓力傳感器識(shí)別代碼一起進(jìn)行編碼后通過(guò)發(fā)射機(jī)發(fā)送。
發(fā)射機(jī)可以包括一個(gè)表面聲波(SAW)諧振器。按照RadioCommunications Agency對(duì)MPT 1340的無(wú)線電規(guī)范，適合在英國(guó)使用的無(wú)線電頻率包括418MHz和433MHz。這些頻率目前是許可免費(fèi)使用的。
在本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中，壓力傳感器適合被擰在汽車輪胎的閥門莖上。這樣就可以將壓力傳感器后期安裝到現(xiàn)有的車輛上?；蛘呤强梢詫毫鞲衅靼惭b在汽車輪胎內(nèi)。
壓力傳感器的構(gòu)造使其在連接到充氣的輪胎上之前不會(huì)發(fā)送信號(hào)。這一特征可以確保壓力傳感器在安裝到輪胎上之前的運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中保存電池功率。
按照本發(fā)明的第二方面，將按照本發(fā)明第一方面的多個(gè)輪胎壓力傳感器構(gòu)成的裝在車上的一個(gè)遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)和一個(gè)駕駛室單元相結(jié)合，以便安裝到車的駕駛室內(nèi)，這一駕駛室單元包括一個(gè)接收機(jī)，用來(lái)檢測(cè)輪胎壓力傳感器各自的發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)；以及一個(gè)顯示器，用來(lái)根據(jù)從壓力傳感器接收的信號(hào)為駕駛員提供車上的輪胎的有關(guān)信息。
按照本發(fā)明的第三方面，在一種車用遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)中使用的一個(gè)變換器單元包括連接到各個(gè)輪胎上的多個(gè)遠(yuǎn)程輪胎壓力傳感器，每個(gè)壓力傳感器適合發(fā)送一個(gè)信號(hào)，在信號(hào)中具有與各自的輪胎狀態(tài)有關(guān)的信息，這一變換器單元包括一個(gè)接收機(jī)，用來(lái)接收各個(gè)壓力傳感器發(fā)送的信號(hào)；一個(gè)信號(hào)處理器，用于處理來(lái)自壓力傳感器的信號(hào)并且產(chǎn)生一個(gè)發(fā)送的代碼信號(hào)，用來(lái)識(shí)別變換器和輪胎的位置；以及向遠(yuǎn)程接收機(jī)發(fā)送代碼信號(hào)的一個(gè)發(fā)射機(jī)，由接收機(jī)為駕駛員顯示與變換器單元相聯(lián)系的輪胎的有關(guān)信息。
本發(fā)明的變換器單元能使汽車駕駛室內(nèi)的駕駛室單元識(shí)別出拖車的遠(yuǎn)程輪胎壓力傳感器發(fā)送的信號(hào)和其他壓力傳感器發(fā)送的信號(hào)，在汽車駕駛室與拖車首次連接時(shí)不需要駕駛員分別記錄拖車上的每個(gè)壓力傳感器。這一點(diǎn)很有用，因?yàn)榭ㄜ囻{駛員可能要經(jīng)常換拖車。汽車駕駛室內(nèi)的駕駛室單元能夠“學(xué)習(xí)”拖車變換器單元唯一的標(biāo)識(shí)符，因此它就能夠按順序識(shí)別從變換器單元發(fā)送的來(lái)自連接到拖車輪胎上的輪胎壓力傳感器的編碼信息。
按照本發(fā)明的第四方面，一種遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)包括一個(gè)與駕駛室單元相結(jié)合的本發(fā)明第三方面的變換器單元，其中的駕駛室單元包括一個(gè)接收機(jī)，用來(lái)從變換器單元接收代碼信息；一個(gè)信號(hào)處理器，用來(lái)檢測(cè)編碼信號(hào)并且進(jìn)行解碼；以及一個(gè)顯示器，用來(lái)為駕駛員提供與變換器單元相聯(lián)系的輪胎的有關(guān)狀態(tài)信息。
這種遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)包括一個(gè)裝有變換器單元的汽車拖車。
遠(yuǎn)程輪胎壓力傳感器采用本發(fā)明第一方面的輪胎壓力傳感器。
本發(fā)明結(jié)合了簡(jiǎn)單的操作和最先進(jìn)的固體電子技術(shù)。建議用本發(fā)明的壓力傳感器代替每個(gè)車輪的閥門防塵帽用來(lái)監(jiān)視輪胎壓力，并且報(bào)告給駕駛室單元中的一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的單元。例如，如果任何一個(gè)輪胎的壓力下降了比如12.5％以上，就向駕駛室中的顯示器發(fā)送一個(gè)無(wú)線電信號(hào)，警告駕駛員它的輪胎缺氣。這樣，駕駛員在輪胎受損之前就有時(shí)間采取行動(dòng)，從而減少輪胎磨損并節(jié)省燃料，還能夠避免輪胎完全損壞帶來(lái)的代價(jià)昂貴的后果。如果有任何一個(gè)傳感器的電池功率下降或是出現(xiàn)任何形式的差錯(cuò)或故障也應(yīng)該為駕駛員提供警告。另外，如果路面的環(huán)境溫度接近冰點(diǎn)，系統(tǒng)也應(yīng)該警告路面可能結(jié)冰。作為連接的設(shè)備，將一個(gè)無(wú)線電變換器單元安裝在拖車前面，將連接到拖車車輪上的壓力傳感器的信息傳送到汽車駕駛室?？梢岳锰炀€和電纜象安裝車載收音機(jī)那樣便利地安裝本發(fā)明的系統(tǒng)。另外，在更換拖車時(shí)不需要連接或斷開(kāi)。為了接納新的一組拖車車輪而不要響應(yīng)來(lái)自其他設(shè)備的壓力傳感器，可以為駕駛室單元預(yù)先編制程序。
本發(fā)明的一個(gè)重要方面在于壓力傳感器具有長(zhǎng)達(dá)三年的很長(zhǎng)的壽命。這是通過(guò)采用確保壓力傳感器在大部分時(shí)間內(nèi)關(guān)斷的定時(shí)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)壓力傳感器在壓力測(cè)量間隔中消耗的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1μA，在接通時(shí)也僅僅消耗4.5mA左右的小電流。
本發(fā)明可以為商業(yè)汽車駕駛員大幅度節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本；第一年就能節(jié)省四倍。除此之外還有安全的優(yōu)點(diǎn)，可靠性更高，并且可以降低輪胎維護(hù)水平。
以下要參照附圖具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中

圖1是本發(fā)明的一種輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)的方框圖；圖2是在圖1的輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)中使用的一例輪胎壓力傳感器的方框圖；圖3表示在圖2的輪胎壓力傳感器用來(lái)構(gòu)成溫度變換器，壓力變換器和參考電壓發(fā)生器的一個(gè)電路；圖4表示在圖2的輪胎壓力傳感器用來(lái)構(gòu)成定時(shí)器和開(kāi)關(guān)的定時(shí)電路；圖5表示在圖2的輪胎壓力傳感器中使用的一例發(fā)射機(jī)和天線電路；圖6表示在圖2的輪胎壓力傳感器中使用的一例非易失性存儲(chǔ)裝置；圖7表示在圖2的輪胎壓力傳感器中使用的一例微控制器；圖8的流程圖表示一個(gè)校準(zhǔn)程序的操作順序；圖9的流程圖表示一個(gè)輪胎壓力測(cè)量程序的操作順序；
圖10和11表示在圖1的輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)中使用的一種駕駛室單元；以及圖12是在圖1的輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)中使用的一種變換器單元的方框圖。
圖1表示本發(fā)明的一例輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)。該系統(tǒng)適合安裝在例如卡車，公共汽車或長(zhǎng)途汽車等車輛的輪胎上，也可以裝在具有汽車駕駛室(牽引車)和獨(dú)立拖車的貨車上。如圖所示，該系統(tǒng)包括駕駛室單元1和第一組輪胎壓力傳感器單元21到24。在應(yīng)用中，該系統(tǒng)包括一個(gè)拖車變換器單元3和與拖車相聯(lián)系的第二組輪胎壓力傳感器單元41到43。
如下文所述，每個(gè)傳感器單元21到22和41到43具有一個(gè)無(wú)線電發(fā)射機(jī)，用來(lái)向駕駛室單元1中的接收機(jī)發(fā)射一種代碼信號(hào)，信號(hào)中載有關(guān)于各自的一個(gè)輪胎的狀態(tài)信息。該信息被用來(lái)通過(guò)作為駕駛室單元1的組成部分的音頻/視頻顯示器向汽車駕駛員報(bào)告關(guān)于各個(gè)輪胎的壓力和溫度。變換器單元3可以安裝在貨車拖車上，并且用來(lái)檢測(cè)與拖車的各個(gè)輪胎相聯(lián)系的第二組輪胎壓力傳感器單元41到43分別發(fā)射的信號(hào)。變換器單元3向駕駛室單元1發(fā)射一個(gè)代碼信號(hào)，在信號(hào)中包含關(guān)于每個(gè)拖車輪胎的信息。駕駛室單元1可以將變換器信號(hào)解碼，并且在變換器信號(hào)和任何其它信號(hào)之間進(jìn)行識(shí)別，這樣，一旦發(fā)生與貨車拖車上的任何一個(gè)輪胎以及駕駛室有關(guān)的任何故障，駕駛員就能得到警告。
圖2表示按照本發(fā)明的一例由電池供電的輪胎壓力傳感器的示意圖。這種壓力傳感器包括壓力變換器10，溫度變換器11，參考電壓發(fā)生器12，發(fā)射機(jī)13和一個(gè)非易失性存儲(chǔ)裝置14，全都連接到一個(gè)微控制器15上。該裝置還包括一個(gè)作為電源的電池16。由一個(gè)定時(shí)電路17周期性地啟動(dòng)壓力傳感器。定時(shí)電路17包括一個(gè)開(kāi)關(guān)18和一個(gè)定時(shí)器19。定時(shí)器19可以令壓力傳感器對(duì)這一裝置所連接的輪胎的壓力周期性地采樣，但是在所有其它時(shí)間內(nèi)從電池16上斷開(kāi)壓力傳感器的其它元件，以便保存電池功率。最后還有一個(gè)校準(zhǔn)開(kāi)關(guān)20，如下文所述在出發(fā)之前用來(lái)校準(zhǔn)壓力傳感器。壓力傳感器和電池一起被裝在一塊印刷電路板上，并且用適合擰在一個(gè)輪胎閥門桿上的一個(gè)外殼密封。
壓力變換器10用來(lái)測(cè)量輪胎的壓力，并且向微控制器15提供一個(gè)輸出(壓力)。壓敏電阻傳感器是一種適用的器件。它的電阻會(huì)隨著壓力的變化而改變。在圖3中表示了一例適合構(gòu)成壓力變換器的電路。
溫度變換器11被用來(lái)測(cè)量傳感器周圍的空氣溫度，并且向微型控制器15提供一個(gè)輸出(TEMP)。這一輸出信號(hào)被用來(lái)為壓力變換器10輸出的壓力信號(hào)提供溫度補(bǔ)償，從而獲得精確的壓力讀數(shù)，用來(lái)與存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)裝置14中的一個(gè)參考值(它是在壓力傳感器首次連接到一個(gè)輪胎上時(shí)獲得的-這個(gè)輪胎是預(yù)先充好氣的)相比較。溫度信號(hào)也可以為汽車駕駛員提供有關(guān)駕駛狀態(tài)的信息。在圖3中表示了一例適合用做溫度傳感器的電路。
參考電壓發(fā)生器12可以產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的參考電壓信號(hào)(VREF)，將其作為一個(gè)輸入提供給微控制器15。微控制器15就這一參考電壓信號(hào)與電池電壓(VOLTS)相比較，根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)。如果電池電壓小于參考電壓，就表示需要一個(gè)新電池，并且產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)將此事報(bào)告給駕駛員。進(jìn)而，在這種情況下可以自動(dòng)降低輪胎壓力的采樣頻率，以便延長(zhǎng)電池的壽命，直至裝上一個(gè)新的壓力傳感器或電池時(shí)為止。在圖3中表示了一例適合用做參考電壓發(fā)生器的電路。
如上所述，定時(shí)電路16包括一個(gè)開(kāi)關(guān)18和一個(gè)定時(shí)器19。定時(shí)器19連續(xù)工作并且周期性地接通開(kāi)關(guān)18啟動(dòng)一次壓力測(cè)量循環(huán)。為了保存電池功率，壓力傳感器的其余部件在所有其它時(shí)間內(nèi)都是關(guān)斷的。另外，如上文所述，接通壓力傳感器的頻率是由電池電壓來(lái)決定的。如果啟動(dòng)失敗，微控制器15就在下一次發(fā)送程序狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信息并且同時(shí)降低傳感器采樣頻率，以便保存剩余的電池壽命。在圖4中表示了一例實(shí)現(xiàn)定時(shí)器和開(kāi)關(guān)功能的適當(dāng)電路。電池16是一種直徑16mm的鋰電池，其典型的額定值是60-70mAh。
無(wú)線電發(fā)射機(jī)14的作用是從各個(gè)輪胎壓力傳感器向汽車駕駛室中的駕駛室單元1或是拖車上的變換器單元3中的接收機(jī)發(fā)送信息。在英國(guó)，建議發(fā)射機(jī)14按照MPT1 340規(guī)范的418MHz或是433MHz的頻率來(lái)發(fā)送微控制器15產(chǎn)生的信號(hào)。這些頻率目前是免費(fèi)許可的。適用的發(fā)射機(jī)15是一種表面聲波(SAW)裝置。圖5表示了一例適用的電路。
非易失性存儲(chǔ)器15存儲(chǔ)關(guān)于輪胎的信息，并且包含一種在制造過(guò)程中編制的唯一的壓力傳感器識(shí)別代碼，如下文所述，它是校準(zhǔn)程序中的一部分。在壓力傳感器中采用非易失性存儲(chǔ)裝置15的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)傳感器單元被關(guān)斷時(shí)不會(huì)丟失信息。這一點(diǎn)很重要，它允許在傳感器讀數(shù)之間的間隔中完全切斷壓力傳感器主要部件的電源。在圖6中表示了一例適用的存儲(chǔ)裝置。
微控制器15從各個(gè)壓力傳感器10，溫度傳感器11和參考電壓發(fā)生器12接收信號(hào)。它處理這些信號(hào)并且向發(fā)射機(jī)14提供一個(gè)輸出信號(hào)，在信號(hào)中包括壓力傳感器唯一的傳感器識(shí)別代碼。在圖7中表示了一例適用的微控制器。每當(dāng)微控制器15從壓力變換器10接收到一個(gè)信號(hào)時(shí)，它還要記錄電池電壓和溫度。因此，利用適當(dāng)?shù)某绦蚓湍艽_定輪胎的精確測(cè)量值。將輪胎壓力測(cè)量值和一個(gè)存儲(chǔ)的(準(zhǔn)確)參考值相比較，如果確定輪胎壓力與參考值偏離了預(yù)定的量，微控制器15就產(chǎn)生并且發(fā)送一個(gè)信息。另外，即使是在沒(méi)有任何關(guān)于輪胎狀態(tài)或駕駛狀態(tài)的信息時(shí)，微控制器15也會(huì)周期性地產(chǎn)生和發(fā)送一種識(shí)別信息，用來(lái)確認(rèn)壓力傳感器還在工作。如果不能發(fā)送這種信息，最終就會(huì)在駕駛室單元1上顯示出一個(gè)警告，為駕駛員指示壓力傳感器已經(jīng)壞了或是掉了。
在微控制器15內(nèi)嵌入一種用來(lái)控制壓力傳感器操作的計(jì)算機(jī)程序。在由定時(shí)電路16的定時(shí)器19啟動(dòng)電源為微控制器15供電時(shí)執(zhí)行這種計(jì)算機(jī)程序。計(jì)算機(jī)程序中包含兩個(gè)不同部分。一部分是在校準(zhǔn)周期中執(zhí)行，另一部分在其它時(shí)間內(nèi)不斷執(zhí)行。微控制器15通過(guò)檢查MODE輸入端(圖7中的端7)的狀態(tài)來(lái)確定應(yīng)該執(zhí)行哪一部分。按照下文給出的偽碼和圖8的流程圖，在校準(zhǔn)過(guò)程中，最初是通過(guò)一個(gè)校準(zhǔn)夾具(未示出)將MODE端設(shè)定在低狀態(tài)。這一端在其它所有時(shí)間內(nèi)都保持在高狀態(tài)。在開(kāi)始校準(zhǔn)時(shí)，MODE端被用做微控制器15和校準(zhǔn)夾具之間的雙向信號(hào)路徑。
START of PROGRAM執(zhí)行系統(tǒng)初始化任務(wù)讀出MODE端的狀態(tài)IF MODE端處在低狀態(tài)THEN執(zhí)行Calibrate_CodeELSE
執(zhí)行Normal_CodeENDIF以下的偽碼和圖8的流程圖具體說(shuō)明了壓力傳感器的校準(zhǔn)程序。
Calibrate_Code等待MODE端提供校準(zhǔn)夾具已經(jīng)將壓力穩(wěn)定在低參考值的信號(hào)。通過(guò)壓力變換器10(圖3)的D-A轉(zhuǎn)換器的OUTB為壓力變換器提供一個(gè)高激勵(lì)電壓。調(diào)節(jié)D-A轉(zhuǎn)換器的OUTA，在壓力變換器的輸出(OUT+和OUT-)之間提供零輸出。
在非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)為獲得零輸出所需的數(shù)字值(步XX)。
等待MODE端提供校準(zhǔn)夾具已經(jīng)將壓力穩(wěn)定在高參考值的信號(hào)。
調(diào)節(jié)D-A轉(zhuǎn)換器的OUTA，在壓力變換器的輸出(OUT+和OUT-)之間提供一個(gè)穩(wěn)定的輸出。
在非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)為獲得穩(wěn)定輸出所需的數(shù)字值(步Y(jié)Y)。
等待MODE端提供校準(zhǔn)夾具已經(jīng)將壓力穩(wěn)定在幾種中間壓力參考值之一的信號(hào)。對(duì)每一級(jí)壓力利用存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器(以上的步XX和YY)中的校準(zhǔn)系數(shù)計(jì)算出預(yù)期的壓力變換器輸出；并且測(cè)量壓力變換器的輸出并且將其與計(jì)算值相比較。
在存儲(chǔ)器中設(shè)置一個(gè)表示測(cè)量值和計(jì)算值相符的標(biāo)志位。
用一個(gè)校準(zhǔn)夾具(未示出)來(lái)驅(qū)動(dòng)MODE端，它可以提供該裝置的制造日期代碼，識(shí)別代碼，參考?jí)毫Φ牧愠跏贾?，多?jì)數(shù)值，百分?jǐn)?shù)壓力范圍限制，電池狀態(tài)標(biāo)志和需要存儲(chǔ)的其他信息。這種數(shù)據(jù)被編入程序并且存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中。
以下的偽碼和圖9的流程圖具體說(shuō)明了壓力傳感器的正常操作。
Normal_Code從非易失性存儲(chǔ)器中恢復(fù)參考?jí)毫χ怠?br> IF存儲(chǔ)的參考?jí)毫κ橇鉚HEN從非易失性存儲(chǔ)器中恢復(fù)壓力校準(zhǔn)系數(shù)。
讀取溫度變換器以確定當(dāng)前溫度。
讀取當(dāng)前壓力并且執(zhí)行溫度校正。
如果校正的當(dāng)前壓力小于一個(gè)小數(shù)字(典型值是2 PSI)THEN不動(dòng)作
ELSE將當(dāng)前壓力寫(xiě)入非易失性存儲(chǔ)器中的參考?jí)毫ξ恢谩?br> 從非易失性存儲(chǔ)器中恢復(fù)裝置識(shí)別代碼。
通過(guò)發(fā)射機(jī)和天線向駕駛室單元發(fā)送傳感器識(shí)別代碼和代表這是一個(gè)傳感器首次發(fā)送的信息。重復(fù)發(fā)送多次以便提高駕駛室單元準(zhǔn)確接收的概率。
ENDIF禁止電源開(kāi)關(guān)(休眠)ELSE從非易失性存儲(chǔ)器中恢復(fù)多計(jì)數(shù)值。
IF多計(jì)數(shù)值不是零THEN恢復(fù)當(dāng)前的循環(huán)計(jì)數(shù)值IF循環(huán)計(jì)數(shù)值不是零THEN將循環(huán)計(jì)數(shù)值遞減重新將循環(huán)計(jì)數(shù)值寫(xiě)入非易失性存儲(chǔ)器禁止電源開(kāi)關(guān)(休眠)ENDIFENDIFENDIF從非易失性存儲(chǔ)器中恢復(fù)電池低標(biāo)志IF電池低標(biāo)志指示電池完好THEN將多計(jì)數(shù)值寫(xiě)入非易失性存儲(chǔ)器啟動(dòng)新的一輪遞減計(jì)數(shù)ELSE將多計(jì)數(shù)值寫(xiě)入非易失性存儲(chǔ)器啟動(dòng)新的一輪更長(zhǎng)的遞減計(jì)數(shù)循環(huán)(保存電池)ENDIF從非易失性存儲(chǔ)器中恢復(fù)校準(zhǔn)系數(shù)將校準(zhǔn)系數(shù)發(fā)送給D-A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成OUTA和OUTB上的電壓讀取溫度變換器來(lái)確定當(dāng)前溫度。
如果溫度足夠低就設(shè)定溫度警告標(biāo)志，以便警告駕駛員路面狀態(tài)可能會(huì)結(jié)冰。
從壓力變換器電路讀取當(dāng)前輸出并且執(zhí)行溫度校正。
從非易失性存儲(chǔ)器中恢復(fù)可以接受的百分?jǐn)?shù)范圍限制。
將參考?jí)毫εc剛剛提取并且經(jīng)過(guò)溫度校正的壓力讀數(shù)相比較。
IF壓力超出了可接受的百分?jǐn)?shù)限制THEN設(shè)定一個(gè)壓力警告標(biāo)志ENDIF使用參考電壓和分壓器確定電池電壓。
確定電壓是否處在表示電池完好的一個(gè)門限值以上。
IF電池電壓檢查指示出電池已經(jīng)開(kāi)始失效THEN在非易失性存儲(chǔ)器中設(shè)定一個(gè)電池低標(biāo)志。
ENDIF組成一種包含傳感器識(shí)別代碼，壓力檢查結(jié)果，溫度標(biāo)志和電池狀態(tài)的信息。
通過(guò)發(fā)射機(jī)和天線將這一信息和一個(gè)標(biāo)題一同發(fā)送給駕駛室單元，該標(biāo)題指示這是一次程序發(fā)送。
IF壓力讀數(shù)超出了可接受的百分?jǐn)?shù)范圍限制THEN重復(fù)發(fā)送多次以提高接受的概率。
IF壓力讀數(shù)為零THEN將存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的參考?jí)毫υO(shè)定為零。
ENDIFENDIF禁止電源開(kāi)關(guān)(休眠)圖10表示適用于這種輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)的一例駕駛室單元1的示意圖。駕駛室單元1包括接收天線30，微控制器31，用來(lái)為駕駛員顯示關(guān)于輪胎的信息的駕駛員顯示器32，和一個(gè)存儲(chǔ)器33。微控制器31能夠通過(guò)其唯一的識(shí)別代碼在信號(hào)之間進(jìn)行識(shí)別，并且識(shí)別出每個(gè)信號(hào)是哪一個(gè)壓力傳感器或是變換器單元發(fā)送的。在正常工作中，每個(gè)壓力傳感器周期性地發(fā)送一個(gè)“完全正?！毙盘?hào)。如果駕駛室單元1檢測(cè)到連續(xù)兩次丟失同一個(gè)單元的信號(hào)，一個(gè)LED就會(huì)閃爍，提示駕駛員檢查那個(gè)輪胎。當(dāng)任何一個(gè)輪胎出現(xiàn)壓力降低，溫度降低，電池功率下降或是丟失傳感器單元等問(wèn)題時(shí)，駕駛室單元1都可以顯示出警告。圖11表示了駕駛室顯示器32的細(xì)節(jié)。
駕駛室顯示器32具有以下項(xiàng)目
-用兩個(gè)相鄰的小LED指示器構(gòu)成的一個(gè)二位數(shù)字車輪編號(hào)指示器40。一個(gè)LED顯示駕駛室的車輪號(hào)，另一個(gè)LED顯示拖車的車輪號(hào)；-另外四個(gè)LED41到44，分別提供“壓力降低”，“溫度降低”，“電池功率下降”和“傳感器單元丟失”的警告；以及-一個(gè)具有LEARN CAB,LEARN TRAILER和NORMAL位置的開(kāi)關(guān)，用小LED指示出所執(zhí)行的教學(xué)程序(參見(jiàn)下文)。
駕駛室單元1包括一個(gè)發(fā)聲器(未示出)，在接收到警告信息之后十秒和此后每隔五分鐘發(fā)聲。發(fā)聲器在接通點(diǎn)火器時(shí)發(fā)出一個(gè)短暫的尖聲。如果在駕駛員不時(shí)接收到一個(gè)警告信息，它會(huì)每隔十秒發(fā)聲。通過(guò)汽車電池或是點(diǎn)火器電路連續(xù)供電。還設(shè)有一個(gè)“取消”按鈕(未示出)，它可以禁止輸入警告，直至下一次點(diǎn)火器開(kāi)-關(guān)循環(huán)。
圖12表示用于拖車的一種變換器單元3的示意圖。這種變換器單元包括接收機(jī)51，微控制器52和發(fā)射機(jī)53。接收機(jī)51周期性地接收從各個(gè)輪胎壓力傳感器發(fā)送的信號(hào)，并且將信號(hào)提供給微控制器52。微控制器52處理一個(gè)信號(hào)并且產(chǎn)生一個(gè)新的標(biāo)題信息，它包括與這一變換器單元3相聯(lián)系的唯一的識(shí)別代碼，可以由發(fā)射機(jī)53發(fā)送，并且可以由駕駛室單元檢測(cè)。壓力傳感器的這一識(shí)別代碼被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器54中。
參見(jiàn)上面的圖11，如果將壓力傳感器安裝到一輛汽車或駕駛室上，駕駛員選擇LEARN功能，指示出要在車輪上安裝壓力傳感器。駕駛室單元1就清除關(guān)于原先的車輪的所有存儲(chǔ)信息(如果有)。然后，駕駛員按照預(yù)定的順序繞著汽車將壓力傳感器安裝到每一個(gè)車輪的閥門上。裝好之后，最小從0開(kāi)始識(shí)別壓力傳感器，并且多次發(fā)送它的識(shí)別代碼。每裝好一個(gè)壓力傳感器之后，在進(jìn)到下一個(gè)車輪之前，駕駛員都需要等待駕駛室單元1用聲音指示出它已經(jīng)成功地識(shí)別到這一新的傳感器單元。在所有車輪都裝好一個(gè)壓力傳感器之后，駕駛員就選擇NORMAL功能。駕駛室單元1在這一階段已經(jīng)知道有多少個(gè)車輪和它們的識(shí)別代碼，這樣，監(jiān)視系統(tǒng)就可以投入使用了。
在拖車上安裝壓力傳感器時(shí)，駕駛員在拖車變換器單元3(未示出)上選擇一種相應(yīng)的LEARN TRAILER功能。然后，駕駛員同樣要繞著駕駛室依次為每一個(gè)車輪裝上一個(gè)壓力傳感器，讓拖車變換器單元3知道有多少個(gè)車輪和它們的識(shí)別代碼。隨后，當(dāng)拖車被連接上汽車駕駛室時(shí)，駕駛員就選擇駕駛室單元1的LEARN TRAILER功能，刪除以前的有關(guān)拖車信息。在接通點(diǎn)火器之后第一次踩下制動(dòng)踏板時(shí)，拖車變換器單元3就會(huì)知道它應(yīng)該將自己報(bào)告給駕駛室單元1，因?yàn)檫@是它第一次接通電源并且啟動(dòng)制動(dòng)燈線路。然后，它就向駕駛室單元1發(fā)送唯一的識(shí)別代碼，表示它本身是一個(gè)新拖車。然后將拖車的這一識(shí)別代碼存儲(chǔ)在駕駛室單元1中。駕駛員隨后選擇NORMAL功能，而系統(tǒng)就可以投入使用了。
或者是可以自動(dòng)執(zhí)行“拖車學(xué)習(xí)”步驟，駕駛員甚至不需要在駕駛室單元上選擇這一功能-識(shí)別過(guò)程是在接通點(diǎn)火器之后自動(dòng)執(zhí)行的。
駕駛室單元1接收駕駛室車輪發(fā)送的識(shí)別信號(hào)，忽略拖車車輪的信息。拖車變換器單元3接收自身車輪發(fā)送的識(shí)別信號(hào)，忽略駕駛室車輪。如上所述，來(lái)自拖車車輪的信息被存儲(chǔ)在拖車變換器單元3中，而拖車變換器單元3發(fā)出的警告和其他信息隨著信息標(biāo)題轉(zhuǎn)送給駕駛室由駕駛室來(lái)識(shí)別。建議由變換器單元將警告信息隨時(shí)提供給駕駛室，而“一切正?！钡男畔H僅是周期性發(fā)送。
在本發(fā)明的輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上可以為車隊(duì)駕駛員提供一種完善的輪胎管理系統(tǒng)。在每一輛車返回車庫(kù)時(shí)自動(dòng)查詢駕駛室單元，從而確定每一個(gè)輪胎的狀態(tài)。用車庫(kù)中保存的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)提供車輛運(yùn)行的記錄和車上的哪一些車輪需要關(guān)注的目錄。這樣就能減少對(duì)駕駛員旅途報(bào)告的依賴性。作為二次檢查，車庫(kù)系統(tǒng)還可以通過(guò)程序來(lái)查詢離開(kāi)車庫(kù)的車輛，適時(shí)地校正任何有缺陷的輪胎。
權(quán)利要求
1．一種電池供電的輪胎壓力傳感器，包括用于檢測(cè)輪胎壓力并且提供輪胎壓力信號(hào)的壓力變換器；一個(gè)發(fā)射機(jī)；連接到壓力變換器上的信號(hào)處理器，根據(jù)輪胎壓力信號(hào)向發(fā)射機(jī)提供一個(gè)信號(hào)；連接到信號(hào)處理器的一個(gè)定時(shí)電路，用來(lái)按照預(yù)定的間隔周期性地自動(dòng)接通輪胎壓力傳感器測(cè)量輪胎壓力，并且在所有其他時(shí)間內(nèi)關(guān)閉輪胎壓力傳感器以保存電池功率，定時(shí)電路包括一個(gè)定時(shí)器和一個(gè)開(kāi)關(guān)，定時(shí)器用來(lái)周期性地啟動(dòng)開(kāi)關(guān)從而將壓力傳感器連接到電池，在上述預(yù)定的間隔內(nèi)接通輪胎壓力傳感器。
2．按照權(quán)利要求1的電池供電的輪胎壓力傳感器，其特征是進(jìn)一步包括用來(lái)存儲(chǔ)識(shí)別代碼的非易失性存儲(chǔ)裝置，用代碼識(shí)別壓力傳感器發(fā)送的信號(hào)。
3．按照權(quán)利要求2的電池供電的輪胎壓力傳感器，其特征是非易失性存儲(chǔ)裝置還存儲(chǔ)用來(lái)確定輪胎壓力的校準(zhǔn)信息。
4．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的電池供電的輪胎壓力傳感器，其特征是進(jìn)一步包括連接到信號(hào)處理器上的溫度變換器，用來(lái)為信號(hào)處理器提供溫度信號(hào)，信號(hào)處理器可以根據(jù)這一溫度信號(hào)為輪胎壓力信號(hào)提供溫度補(bǔ)償。
5．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的電池供電的輪胎壓力傳感器，其特征在于信號(hào)處理器是一種內(nèi)置有用來(lái)控制壓力傳感器工作的計(jì)算機(jī)程序的微控制器。
6．按照權(quán)利要求5的電池供電的輪胎壓力傳感器，其特征是每當(dāng)測(cè)量壓力時(shí)可以利用微控制器的構(gòu)造來(lái)記錄電池電壓和工作溫度，并且在必要時(shí)將這種信息和壓力傳感器識(shí)別代碼一起進(jìn)行編碼后通過(guò)發(fā)射機(jī)發(fā)送。
7．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的電池供電的輪胎壓力傳感器，其特征在于發(fā)射機(jī)包括一個(gè)表面聲波(SAW)諧振器。
8．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的電池供電的輪胎壓力傳感器，其特征是它在連接到一個(gè)充氣的輪胎上之前不發(fā)送任何信號(hào)。
9．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的電池供電的輪胎壓力傳感器，其特征在于壓力傳感器適合被擰在汽車輪胎的閥門莖上。
10．安裝在汽車上的一種遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)包括與一個(gè)駕駛室單元相結(jié)合的前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的多個(gè)輪胎壓力傳感器，其中的駕駛室單元包括一個(gè)接收機(jī)，用來(lái)檢測(cè)輪胎壓力傳感器各自的發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)；以及一個(gè)顯示器，用來(lái)根據(jù)從壓力傳感器接收的信號(hào)為駕駛員提供車上的輪胎的有關(guān)信息。
11．在一種車用遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)中使用的一個(gè)變換器單元，包括連接到各個(gè)輪胎上的多個(gè)遠(yuǎn)程輪胎壓力傳感器，每個(gè)壓力傳感器適合發(fā)送一個(gè)信號(hào)，在信號(hào)中具有與各自的輪胎狀態(tài)有關(guān)的信息，這一變換器單元包括一個(gè)接收機(jī)，用來(lái)接收各個(gè)壓力傳感器發(fā)送的信號(hào)；一個(gè)信號(hào)處理器，用于處理來(lái)自壓力傳感器的信號(hào)并且產(chǎn)生一個(gè)發(fā)送的代碼信號(hào)，用來(lái)識(shí)別變換器和輪胎的位置；以及向遠(yuǎn)程接收機(jī)發(fā)送代碼信號(hào)的一個(gè)發(fā)射機(jī)，由接收機(jī)為駕駛員顯示與變換器單元相聯(lián)系的輪胎的有關(guān)信息。
12．一種遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)，包括和一個(gè)駕駛室單元相結(jié)合的權(quán)利要求11的變換器單元，其中的駕駛室單元包括一個(gè)接收機(jī)，用來(lái)從變換器單元接收代碼信息；一個(gè)信號(hào)處理器，用來(lái)檢測(cè)編碼信號(hào)并且進(jìn)行解碼；以及一個(gè)顯示器，用來(lái)為駕駛員提供與變換器單元相聯(lián)系的輪胎的有關(guān)狀態(tài)信息。
13．按照權(quán)利要求12的遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)，其特征是進(jìn)一步包括一個(gè)裝有變換器單元的汽車拖車。
14．按照權(quán)利要求12或13的遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)，其特征是遠(yuǎn)程輪胎壓力傳感器是權(quán)利要求1到9之一的輪胎壓力傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電池供電的輪胎壓力傳感器,它包括一個(gè)用來(lái)檢測(cè)輪胎壓力并且提供輪胎壓力信號(hào)的壓力變換器(10)。輪胎壓力傳感器通過(guò)一個(gè)發(fā)射機(jī)(13)向一個(gè)駕駛室單元(1)發(fā)送一個(gè)信號(hào),信號(hào)中包含與車輛的輪胎有關(guān)的輪胎壓力信息,在駕駛室中顯示給車輛的駕駛員。由壓力傳感器監(jiān)視輪胎的壓力,并且為車輛駕駛員提供早期的故障警告,從而改善安全性能,減少輪胎磨損,并且節(jié)省燃料。還包括一個(gè)定時(shí)器(19),在不使用時(shí)關(guān)閉輪胎壓力傳感器以保存電池功率。
文檔編號(hào)G01L17/00GK1310674SQ9980893
公開(kāi)日2001年8月29日 申請(qǐng)日期1999年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月22日
發(fā)明者R·萊曼 申請(qǐng)人:機(jī)動(dòng)車技術(shù)有限公司