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        汽車輪胎胎壓監(jiān)測電路設計

        2016-11-29 05:26:36李延廷
        中國新技術新產(chǎn)品 2016年22期
        關鍵詞:胎壓電路設計監(jiān)測

        李延廷

        摘 要:本文介紹了汽車輪胎胎壓異常的危害,設計汽車輪胎胎壓監(jiān)測電路的結(jié)構框圖,詳細分析了胎壓監(jiān)測電路的組成、工作原理、電路控制程序的功能模塊及程序執(zhí)行流程,最后指出整個電路的工作穩(wěn)定性和性能指標。

        關鍵詞:胎壓;監(jiān)測;電路設計

        中圖分類號:TP271+.5 文獻標識碼:A

        0.引言

        汽車輪胎胎壓異常將導致輪胎不均勻磨損、行駛舒適性差及安全性降低。若胎壓過高,則胎面與路面摩擦力與附著力降低,影響制動效果;輪胎胎面中部磨損加速,輪胎壽命縮短;方向盤震動、跑偏,行駛舒適性差;輪胎簾布線過度伸長,胎體彈性降低,輪胎所受負荷加大;胎面耐軋性降低。若胎壓過低,則輪胎觸地面積增大,胎肩磨損加快;胎面與路面的摩擦系數(shù)增大,油耗增加;方向盤沉重,不易控制;可造成簾布線折斷、輪胎脫層、胎圈異常磨損和損傷;輪胎與路面摩擦加大,胎溫升高,輪胎變軟,強度降低,高速時可能爆胎;胎體變形增大,胎側(cè)易裂口,橡膠老化快。因此我們設計、安裝胎壓監(jiān)測電路是很必要的。

        1.汽車輪胎胎壓監(jiān)測電路設計

        1.1 汽車輪胎胎壓監(jiān)測電路組成

        汽車輪胎胎壓監(jiān)測電路主要由單片機控制電路、胎壓檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、胎壓警示顯示電路及直流電源電路等組成,其電路框圖如圖1所示。

        1.2 具體功能電路分析

        1.2.1 單片機控制電路

        單片機控制電路主要單片機最小系統(tǒng)(含AT89S51單片機、晶振和復位電路)、P0~P3端口接插件及電源開關SW等組成。該電路用于控制A/D轉(zhuǎn)換電路胎壓數(shù)據(jù)采集、胎壓數(shù)據(jù)處理、顯示胎壓值及在胎壓異常時發(fā)出警示信號。

        1.2.2 胎壓檢測電路

        胎壓檢測電路主要由氣壓傳感器PSG、集成運算放大器AD620及其外圍電阻元件等組成,如圖2所示。

        氣壓傳感器PSG內(nèi)部有4個應變片形成測量全橋。根據(jù)全橋測量原理,PSG可以檢測出輪胎胎壓,并且其輸出電壓與胎壓成正比。AD620對PSG送來的胎壓信號進行放大,RP1為AD620放大倍數(shù)微調(diào)電阻。氣壓傳感器PSG量程為700kPa,對應輸出電壓為100mV,經(jīng)放大50倍后輸出5V。

        1.2.3 A/D轉(zhuǎn)換電路

        A/D轉(zhuǎn)換電路主要由單電源低功耗的8位CMOS數(shù)據(jù)采集器件組成,用于將AD620送來的胎壓模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。PCF8591的AIN0端接AD620的6腳送來的模擬信號;A0~A2全接地;SDA連接單片機的P2.0,用于將A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字胎壓信號傳送到單片機;SCL連接單片機的P2.1,用于給PCF8591傳送時鐘信號。

        1.2.4 胎壓警示顯示電路

        胎壓警示顯示電路主要由四位數(shù)碼管、排電阻R4、三極管T2、發(fā)光二極管、報警器等組成,如圖3所示。胎壓數(shù)據(jù)信號經(jīng)單片機P0端口送至數(shù)碼管,P2.4~P2.7端口控制四位數(shù)碼管循環(huán)動態(tài)顯示。在胎壓高于或低于設定胎壓值時,P1.3端口輸出低電平,T2導通,發(fā)光二極管發(fā)紅光,報警器發(fā)出警報聲。

        2.汽車輪胎胎壓監(jiān)測電路控制程序設計

        該電路控制程序用單片機C語言編寫而成,包括主程序、胎壓數(shù)據(jù)讀取與儲存子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序及報警子程序。該控制程序工作流程如下:系統(tǒng)上電后,單片機系統(tǒng)初始化;單片機讀取、存儲胎壓數(shù)據(jù);顯示實測胎壓胎壓值;將檢測胎壓數(shù)據(jù)與設定胎壓值進行比較,若高于或低于設定胎壓值,則警示電路報警。

        結(jié)論

        目前,汽車輪胎胎壓監(jiān)測電路經(jīng)過長期連續(xù)工作,整個系統(tǒng)運行正常。經(jīng)測試,實測胎壓值與高精度胎壓表測量值之間的絕對誤差小于0.01kPa。實際上,若采用12位A/D轉(zhuǎn)換器,則實測胎壓值的精度可以進一步提高。但鑒于實際應用中不需要太高的胎壓精度,故在設計本電路時沒有采用12位及以上位數(shù)的A/D轉(zhuǎn)換器。

        參考文獻

        [1]張凱.汽車輪胎壓力及溫度監(jiān)測系統(tǒng)應用設計與實現(xiàn)[J].功能材料與器件學報,2014(5):145-150.

        [2]劉正榮等.汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)應用設計[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用,2008(4):51-54.

        [3]吳光永,等.基于PIC單片機的通用胎壓監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].計算機測量與控制,2007(15):1434-1436.

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