汽車(chē)胎壓校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)研究

馬秀英 劉俊岐

摘 要：輪胎的壓力低于一定的值之后，會(huì)使輪胎的胎體增大變形，輪胎的側(cè)面也會(huì)出現(xiàn)裂紋或者裂口，并產(chǎn)生屈撓運(yùn)動(dòng)，造成輪胎的發(fā)熱現(xiàn)象很明顯，導(dǎo)致輪胎的膠化現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)使輪胎接地時(shí)的接觸面積增大，胎肩磨損。當(dāng)輪胎的氣壓高于一定值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致輪胎簾線的拉長(zhǎng)變形，輪胎的彈性下降，導(dǎo)致在行駛中的汽車(chē)會(huì)負(fù)荷增大，當(dāng)遇到突發(fā)情況的撞擊時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部裂開(kāi)和輪胎的爆破，輪胎氣壓過(guò)高時(shí)，還會(huì)讓胎冠磨損越來(lái)越嚴(yán)重，導(dǎo)致耐軋的性能越來(lái)越差。因此在車(chē)輛充氣的時(shí)候，汽車(chē)胎壓的校準(zhǔn)如何解決汽車(chē)安全行駛問(wèn)題與減少人們財(cái)產(chǎn)損失，提高汽車(chē)運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展都具有非常重要的意義。

在此設(shè)計(jì)中采用STC（宏晶）公司的直插式單片機(jī)DIP-40，晶體49S型無(wú)源晶振，30PF電容兩個(gè)，顯示屏一個(gè)，氣體壓力變送器模塊兩個(gè)，2200Ω和10Ω電阻各一個(gè)。壓力傳感器收集信號(hào)，傳感器接收信號(hào)后，給單片機(jī)進(jìn)行程序計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示在顯示屏幕上，如果與胎壓表數(shù)值一致則顯示出當(dāng)前的準(zhǔn)確值，如果與胎壓表數(shù)值不符，則報(bào)警。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)DIP-40；氣體壓力變送器模塊；胎壓

中圖分類(lèi)號(hào)：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 胎壓報(bào)警裝置簡(jiǎn)介

輪胎的壓力低于一定的值之后，會(huì)使輪胎的胎體增大變形，輪胎的側(cè)面也會(huì)出現(xiàn)裂紋或者裂口，并產(chǎn)生屈撓運(yùn)動(dòng)，造成輪胎的發(fā)熱現(xiàn)象很明顯，導(dǎo)致輪胎的膠化現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)使輪胎接地時(shí)的接觸面積增大，胎肩磨損。當(dāng)輪胎的氣壓高于一定值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致輪胎簾線的拉長(zhǎng)變形，輪胎的彈性下降，導(dǎo)致在行駛中的汽車(chē)會(huì)負(fù)荷增大，當(dāng)遇到突發(fā)情況的撞擊時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部裂開(kāi)和輪胎的爆破，輪胎氣壓過(guò)高時(shí)，還會(huì)讓胎冠磨損越來(lái)越嚴(yán)重，導(dǎo)致耐軋的性能越來(lái)越差。因此在車(chē)輛充氣的時(shí)候，汽車(chē)胎壓的校準(zhǔn)如何解決汽車(chē)安全行駛問(wèn)題與減少人們財(cái)產(chǎn)損失，提高汽車(chē)運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展都具有非常重要的意義。

輪胎的壓力表是一種專(zhuān)門(mén)用于測(cè)量一切車(chē)輛的車(chē)輪胎內(nèi)所含氣體壓力的計(jì)量用具。傳統(tǒng)胎壓表是純機(jī)械結(jié)構(gòu)，運(yùn)用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生金屬疲勞讓胎壓表和橡膠老化從而指示的壓力值不準(zhǔn)。所以在給車(chē)輛打氣的同時(shí)需要一個(gè)汽車(chē)胎壓的校準(zhǔn)裝置來(lái)檢測(cè)車(chē)胎壓力和傳統(tǒng)壓力表的校準(zhǔn)，讓車(chē)胎的氣壓得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值。做此次設(shè)計(jì)的目的是在于，保證汽車(chē)輪胎的安全品質(zhì)的前提下，增加汽車(chē)輪胎的氣體壓力在一定的安全范圍之內(nèi)的保證值，并切實(shí)有效地提升傳統(tǒng)胎壓表的準(zhǔn)確性，讓我們?cè)谄?chē)電子產(chǎn)品方面獲得最佳的品質(zhì)服務(wù)。本課題對(duì)于社會(huì)來(lái)說(shuō)，會(huì)努力降低車(chē)輛因?yàn)槠?chē)輪胎的壓力而造成的交通事故，從而減輕人財(cái)損失。

在做汽車(chē)胎壓校準(zhǔn)裝置問(wèn)題時(shí)，我們應(yīng)該考慮如何根據(jù)不同的環(huán)境中的不同情況進(jìn)行實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輪胎的壓力值，精確測(cè)量是保證該設(shè)計(jì)問(wèn)題的重要因素。本設(shè)計(jì)應(yīng)該選擇一些當(dāng)前行業(yè)品質(zhì)最高最好的傳感器，進(jìn)入了解深入學(xué)習(xí)并運(yùn)用到實(shí)際物體上，從而保證本設(shè)計(jì)在汽車(chē)輪胎值參數(shù)在測(cè)量上的各項(xiàng)指標(biāo)是安全可靠的。功耗是影響整個(gè)系統(tǒng)壽命的關(guān)鍵因素，本設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)用到專(zhuān)供的低功能消耗元件，在實(shí)體設(shè)計(jì)當(dāng)中要注意功耗和性能的指標(biāo)，并且在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要滿足軟件系統(tǒng)的指標(biāo)，盡可能地降低汽車(chē)輪胎參數(shù)量的采集次數(shù)，從而減少電能的消耗，使電池壽命延長(zhǎng)。因?yàn)樗O(shè)計(jì)汽車(chē)胎壓校準(zhǔn)裝置需要考慮工作環(huán)境的條件，比如噪聲、電磁屏蔽會(huì)對(duì)無(wú)線信號(hào)產(chǎn)生很大的干擾信號(hào)，所以一定要設(shè)計(jì)出一套防干擾的設(shè)備，使本設(shè)計(jì)系統(tǒng)更佳可靠。

2 設(shè)計(jì)思路及系統(tǒng)原理

本次設(shè)計(jì)所需的單片機(jī)是由宏晶生公司生產(chǎn)的，它是最新一代的單片機(jī)，具有高速、低功耗、強(qiáng)干擾的特點(diǎn)。指令的代碼既有傳統(tǒng)的功效，也比傳統(tǒng)的速度快。內(nèi)部的集運(yùn)用了復(fù)位電路、PWM、A/D轉(zhuǎn)換器，根據(jù)不同環(huán)境、不同的方式對(duì)電機(jī)產(chǎn)生一定的抑制作用，特別在強(qiáng)干擾的時(shí)候抑制作用最大。氣體壓力變送傳感器工作，壓力變送器是由兩種氣體壓力所控制，一個(gè)通入高壓室，另一個(gè)通入低壓室，通入低壓室的壓力，一般都是大氣壓或者是真空，其工作在敏感元件、兩側(cè)隔離膜片上，并由菲格瑞思隔離片、元件內(nèi)的填充液體，傳送到測(cè)量的膜片兩側(cè)。

壓力變送器、由測(cè)量的膜片、兩側(cè)的絕緣片上的電極和一個(gè)電容器所組成。當(dāng)兩邊的氣體壓力不一樣時(shí)，就會(huì)使測(cè)量膜片左右移動(dòng)，其左右移動(dòng)位置的數(shù)值和氣體壓力的差成正比，因此兩邊的電容量是不同的，那么就只能用振蕩與解調(diào)的方式，與其轉(zhuǎn)變?yōu)榕c氣體壓力成正比的信號(hào)。

系統(tǒng)核心部件是氣體壓力變送器，主要是用于收集胎壓壓力信號(hào)傳送到單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)算過(guò)程，就是將氣體壓力變送器所收集到的胎壓壓力以信號(hào)的方式傳送到單片機(jī)DIP-40上，單片機(jī)通過(guò)人為所編程序進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，計(jì)算對(duì)比出結(jié)果，通過(guò)顯示屏顯示出相應(yīng)的值，如果對(duì)比結(jié)果一致將顯示準(zhǔn)確值，否則報(bào)警，圖1是系統(tǒng)原理總圖。

3 創(chuàng)新點(diǎn)及有益效果

運(yùn)用proteus軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真，在測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，先給氣體壓力傳送器進(jìn)行一運(yùn)用個(gè)氣壓值，VCC提供電源給單片，當(dāng)氣體壓力的一定值傳送給單片機(jī)后，單片機(jī)通過(guò)接收到的信號(hào)進(jìn)行程序上的計(jì)算，通過(guò)計(jì)算出兩個(gè)氣體壓力傳感器的傳送數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，如果數(shù)值相同，則通過(guò)顯示屏輸出相應(yīng)的數(shù)值，得出數(shù)值后再與機(jī)械式胎壓表進(jìn)行對(duì)比，從而得到校準(zhǔn)目的，當(dāng)兩個(gè)氣體壓力傳送器信號(hào)值送到單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算后的結(jié)果不一致，則顯示屏就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警WARNING字樣，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)物是模擬實(shí)際給汽車(chē)胎壓測(cè)量來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，下面模仿整個(gè)系統(tǒng)實(shí)際校準(zhǔn)的實(shí)際操作情況。在這個(gè)調(diào)試過(guò)程中，由于現(xiàn)場(chǎng)條件的局限性和設(shè)備的限制性，所設(shè)計(jì)出的實(shí)物并不是那么美觀，線路也比較復(fù)雜。在檢測(cè)的過(guò)程中是以兩個(gè)氣體壓力傳送器為主要接送信號(hào)的裝置，通過(guò)單片機(jī)計(jì)算，顯示屏顯示數(shù)值，再與機(jī)械式胎壓表上的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，如果誤差在一定的范圍內(nèi)，那么我們就得出了校準(zhǔn)的目的。

在該系統(tǒng)的控制部分，除了單片機(jī)這一核心元件，還有顯示屏、寄存器、電阻及電容等輔助元件。當(dāng)氣體壓力的一定值傳送到單片機(jī)后，單片機(jī)將把接收到的信號(hào)在內(nèi)部所設(shè)置的程序中進(jìn)行精確的計(jì)算，通過(guò)精確的計(jì)算將氣體壓力傳感器所傳送的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，如果數(shù)值相同，則通過(guò)顯示屏輸出相應(yīng)的數(shù)值，得出數(shù)值后再與機(jī)械式胎壓表進(jìn)行對(duì)比，從而得到校準(zhǔn)目的，當(dāng)兩個(gè)氣體壓力傳送器信號(hào)值傳送到單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算后的結(jié)果不一致，則顯示屏就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警 WARNING字樣。

本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中運(yùn)用了兩個(gè)氣體壓力傳送器，一方面通過(guò)接受氣體壓力信號(hào)，另一方面將接收到的信號(hào)向單片機(jī)發(fā)送一個(gè)指令，從而通過(guò)單片機(jī)運(yùn)算進(jìn)行對(duì)比，如果對(duì)比的數(shù)值不同，就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，報(bào)警后尋找問(wèn)題的原因，就有可能是氣體壓力傳感器的問(wèn)題或者是軟管漏氣或者是由于其他問(wèn)題，不容易查詢。在組裝的過(guò)程中，要考慮軟管所需要承受的壓力范圍，并且需要無(wú)縫連接軟管，如有軟管漏氣，則檢測(cè)結(jié)果將不準(zhǔn)確。

在進(jìn)行充氣時(shí)需要考慮輪胎所承受的氣體壓力值是多少，一般的輪胎氣壓值是2.5bar～3.5bar，在我們做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候最好把它設(shè)定在3bar的值上，然后去看機(jī)械式胎壓表的指針是否指在3這個(gè)數(shù)值的附近，如果是在這個(gè)附近后，就需要看一下我們所設(shè)計(jì)的胎壓裝置，在數(shù)字式胎壓裝置的顯示儀器上會(huì)顯示精確的數(shù)值，如果在3bar的±5%內(nèi)，這個(gè)精確裝置就是成功的。在這個(gè)過(guò)程中的缺點(diǎn)就是在看機(jī)械式胎壓表的時(shí)候，我們無(wú)法精確讀出具體的值，只能預(yù)估一個(gè)大概值，然后再與數(shù)字式的進(jìn)行對(duì)比。

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