汽車胎壓校準裝置設(shè)計研究

馬秀英 劉俊岐

摘 要：輪胎的壓力低于一定的值之后，會使輪胎的胎體增大變形，輪胎的側(cè)面也會出現(xiàn)裂紋或者裂口，并產(chǎn)生屈撓運動，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，嚴重的會使輪胎接地時的接觸面積增大，胎肩磨損。當輪胎的氣壓高于一定值時，會導(dǎo)致輪胎簾線的拉長變形，輪胎的彈性下降，導(dǎo)致在行駛中的汽車會負荷增大，當遇到突發(fā)情況的撞擊時，就會產(chǎn)生內(nèi)部裂開和輪胎的爆破，輪胎氣壓過高時，還會讓胎冠磨損越來越嚴重，導(dǎo)致耐軋的性能越來越差。因此在車輛充氣的時候，汽車胎壓的校準如何解決汽車安全行駛問題與減少人們財產(chǎn)損失，提高汽車運輸?shù)陌l(fā)展都具有非常重要的意義。

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

關(guān)鍵詞：單片機DIP-40；氣體壓力變送器模塊；胎壓

中圖分類號：TP368 文獻標志碼：A

1 胎壓報警裝置簡介

輪胎的壓力低于一定的值之后，會使輪胎的胎體增大變形，輪胎的側(cè)面也會出現(xiàn)裂紋或者裂口，并產(chǎn)生屈撓運動，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，嚴重的會使輪胎接地時的接觸面積增大，胎肩磨損。當輪胎的氣壓高于一定值時，會導(dǎo)致輪胎簾線的拉長變形，輪胎的彈性下降，導(dǎo)致在行駛中的汽車會負荷增大，當遇到突發(fā)情況的撞擊時，就會產(chǎn)生內(nèi)部裂開和輪胎的爆破，輪胎氣壓過高時，還會讓胎冠磨損越來越嚴重，導(dǎo)致耐軋的性能越來越差。因此在車輛充氣的時候，汽車胎壓的校準如何解決汽車安全行駛問題與減少人們財產(chǎn)損失，提高汽車運輸?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門用于測量一切車輛的車輪胎內(nèi)所含氣體壓力的計量用具。傳統(tǒng)胎壓表是純機械結(jié)構(gòu)，運用時間過長會產(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。所以在給車輛打氣的同時需要一個汽車胎壓的校準裝置來檢測車胎壓力和傳統(tǒng)壓力表的校準，讓車胎的氣壓得到一個標準值。做此次設(shè)計的目的是在于，保證汽車輪胎的安全品質(zhì)的前提下，增加汽車輪胎的氣體壓力在一定的安全范圍之內(nèi)的保證值，并切實有效地提升傳統(tǒng)胎壓表的準確性，讓我們在汽車電子產(chǎn)品方面獲得最佳的品質(zhì)服務(wù)。本課題對于社會來說，會努力降低車輛因為汽車輪胎的壓力而造成的交通事故，從而減輕人財損失。

在做汽車胎壓校準裝置問題時，我們應(yīng)該考慮如何根據(jù)不同的環(huán)境中的不同情況進行實現(xiàn)汽車輪胎的壓力值，精確測量是保證該設(shè)計問題的重要因素。本設(shè)計應(yīng)該選擇一些當前行業(yè)品質(zhì)最高最好的傳感器，進入了解深入學(xué)習(xí)并運用到實際物體上，從而保證本設(shè)計在汽車輪胎值參數(shù)在測量上的各項指標是安全可靠的。功耗是影響整個系統(tǒng)壽命的關(guān)鍵因素，本設(shè)計應(yīng)運用到專供的低功能消耗元件，在實體設(shè)計當中要注意功耗和性能的指標，并且在系統(tǒng)設(shè)計中要滿足軟件系統(tǒng)的指標，盡可能地降低汽車輪胎參數(shù)量的采集次數(shù)，從而減少電能的消耗，使電池壽命延長。因為所設(shè)計汽車胎壓校準裝置需要考慮工作環(huán)境的條件，比如噪聲、電磁屏蔽會對無線信號產(chǎn)生很大的干擾信號，所以一定要設(shè)計出一套防干擾的設(shè)備，使本設(shè)計系統(tǒng)更佳可靠。

2 設(shè)計思路及系統(tǒng)原理

本次設(shè)計所需的單片機是由宏晶生公司生產(chǎn)的，它是最新一代的單片機，具有高速、低功耗、強干擾的特點。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、不同的方式對電機產(chǎn)生一定的抑制作用，特別在強干擾的時候抑制作用最大。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，一個通入高壓室，另一個通入低壓室，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，傳送到測量的膜片兩側(cè)。

壓力變送器、由測量的膜片、兩側(cè)的絕緣片上的電極和一個電容器所組成。當兩邊的氣體壓力不一樣時，就會使測量膜片左右移動，其左右移動位置的數(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。

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傳送到單片機進行運算的運算過程，就是將氣體壓力變送器所收集到的胎壓壓力以信號的方式傳送到單片機DIP-40上，單片機通過人為所編程序進行數(shù)值計算，計算對比出結(jié)果，通過顯示屏顯示出相應(yīng)的值，如果對比結(jié)果一致將顯示準確值，否則報警，圖1是系統(tǒng)原理總圖。

3 創(chuàng)新點及有益效果

運用proteus軟件對電路進行仿真，在測試實驗中，先給氣體壓力傳送器進行一運用個氣壓值，VCC提供電源給單片，當氣體壓力的一定值傳送給單片機后，單片機通過接收到的信號進行程序上的計算，通過計算出兩個氣體壓力傳感器的傳送數(shù)值進行對比，如果數(shù)值相同，則通過顯示屏輸出相應(yīng)的數(shù)值，得出數(shù)值后再與機械式胎壓表進行對比，從而得到校準目的，當兩個氣體壓力傳送器信號值送到單片機進行運算后的結(jié)果不一致，則顯示屏就會出現(xiàn)報警WARNING字樣，整個系統(tǒng)實物是模擬實際給汽車胎壓測量來進行設(shè)計的，下面模仿整個系統(tǒng)實際校準的實際操作情況。在這個調(diào)試過程中，由于現(xiàn)場條件的局限性和設(shè)備的限制性，所設(shè)計出的實物并不是那么美觀，線路也比較復(fù)雜。在檢測的過程中是以兩個氣體壓力傳送器為主要接送信號的裝置，通過單片機計算，顯示屏顯示數(shù)值，再與機械式胎壓表上的數(shù)值進行對比，如果誤差在一定的范圍內(nèi)，那么我們就得出了校準的目的。

在該系統(tǒng)的控制部分，除了單片機這一核心元件，還有顯示屏、寄存器、電阻及電容等輔助元件。當氣體壓力的一定值傳送到單片機后，單片機將把接收到的信號在內(nèi)部所設(shè)置的程序中進行精確的計算，通過精確的計算將氣體壓力傳感器所傳送的數(shù)值進行對比，如果數(shù)值相同，則通過顯示屏輸出相應(yīng)的數(shù)值，得出數(shù)值后再與機械式胎壓表進行對比，從而得到校準目的，當兩個氣體壓力傳送器信號值傳送到單片機進行運算后的結(jié)果不一致，則顯示屏就會出現(xiàn)報警 WARNING字樣。

本次系統(tǒng)設(shè)計中運用了兩個氣體壓力傳送器，一方面通過接受氣體壓力信號，另一方面將接收到的信號向單片機發(fā)送一個指令，從而通過單片機運算進行對比，如果對比的數(shù)值不同，就會出現(xiàn)報警，報警后尋找問題的原因，就有可能是氣體壓力傳感器的問題或者是軟管漏氣或者是由于其他問題，不容易查詢。在組裝的過程中，要考慮軟管所需要承受的壓力范圍，并且需要無縫連接軟管，如有軟管漏氣，則檢測結(jié)果將不準確。

在進行充氣時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，在我們做實驗的時候最好把它設(shè)定在3bar的值上，然后去看機械式胎壓表的指針是否指在3這個數(shù)值的附近，如果是在這個附近后，就需要看一下我們所設(shè)計的胎壓裝置，在數(shù)字式胎壓裝置的顯示儀器上會顯示精確的數(shù)值，如果在3bar的±5%內(nèi)，這個精確裝置就是成功的。在這個過程中的缺點就是在看機械式胎壓表的時候，我們無法精確讀出具體的值，只能預(yù)估一個大概值，然后再與數(shù)字式的進行對比。

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