CN1092330C - 无线胎压侦测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线胎压侦测器，它包括有：胎压侦测发射器，及对应的胎压接收器。该胎压侦测发射器包含电源单元、压力感测单元及发射电路；电源单元的振动发电装置由压电元件、弹片及重块所组成，压力感测单元包含一电容装置，它由气动件、导电件及转换电路所组成，气动件与导电件成预定间隔距离设置，它受胎压推移时改变电容值，再由转换电路侦测振荡回路的RC振荡波形，而输出第一信号并经发射电路送出无线电的第二信号。

Description

无线胎压侦测器

本发明涉及一种无线胎压侦测器，特别是涉及一种具有可自行发电，且可近距离接收显示胎压状况的无线胎压侦测器。

胎压侦测装置主要是安装在车辆上，用以感测轮胎的胎压值是否在正常的范围内，其包括一发射电路及一接收电路，该发射电路是设置在一个胎压侦测器内，而该接收电路可配置于车辆仪表板上或其附近，以便于观察。当该胎压侦测器测到的轮胎胎压值非在正常范围内，也就是胎压值过高或过低时，该发射电路会以无线信号送出，而由该接收电路接收并辨认出无线电信号的来源，而显示出或可适时发出警报，驾驶人就可究竟是那一轮胎或那个轮胎的胎压过高或过低。以往的接收电路是配置在车辆内，所以，该接收电路运作时所需的电源是使用车辆电源，而该发射电路运作时所需的电源是使用安装在该胎压侦测器内的电池组。如此，当电池组电力耗尽时，必需要更换新的电池，才能使该胎压侦测器的发射电路正常运作，以发挥其应有的功能，因此，增加了驾驶人费用的支出，并且，增加更换电池组时所造成的不便。

发明人为解决此一问题，曾向中国专利局提出第98106063.3号专利申请案以一振动发电装置的压电元件自行发电，并由一气动件、一磁芯棒及一感应线圈组成的LC振荡回路侦测胎压。但该LC振荡回路的感应线圈、磁芯棒的零件单价成本较贵，组装成本较高。

本发明的目的在于提出一种由胎压侦测发射器和胎压接收器所组成的无线胎压侦测器，而胎压侦测发射器又包括电源单元、压力感测单元和发射电路，它具有能降低信号传送的干扰和提高传送的稳定度，且具有省电、使用方便的特点，从而解决了现有技术所存在的问题。

本发明所采用的技术方案在于：包括多个可分别装设在轮胎上的胎压侦测发射器、至少一个与该胎压侦测发射器对应而可装设在车体上的胎压接收器，及一控制单元；该胎压侦测发射器包含一个壳体，该壳体内设有一电源单元、一压力感测单元及一发射电路，其特征在于：该电源单元包含一个振动发电装置及一整流电路；该振动发电装置包含一个压电元件、一个弹片及一个重块，该压电元件设在该弹片上，并由该压电元件引出电源，在该弹片一端设置该重块，当轮胎转动时使该弹片振动，而由该弹片的振动力作用于该压电元件而产生一电源，该电源经该整流电路整流后，提供一电源给该压力感测单元及该发射电路；该压力感测单元包含一个电容装置，该电容装置包含一个气动件、一个导电件及一转换电路；该气动件为导电材质所制成，且与该导电件成预定间隔距离设置；当受进入的轮胎胎压推移时，能使该气动件与该导电件的距离产生变化，它能改变该电容装置的电容值；该转换电路包含一振荡回路，该电容装置连接至该振荡回路上，以使转换电路能侦测该振荡回路所产生的RC振荡波形次数，而产生一表示胎压数值的第一信号输出；该发射电路接收来自该压力感测单元的第一信号，并送出一无线电的第二信号；这些胎压接收器接收相对应的该胎压侦测发射器所发射的第二信号，并输出一第三信号；该控制单元包含一控制电路及一指示电路，该控制电路是接收该第三信号，且经由一微处理器处理后产生一指示信号。

所说的气动件包含一气室，气室的侧面形成多个皱摺，上下面分别具有一顶面及一开口。

所说的气动件为一弹片，表面具有多个皱摺，于其上下面分别形成一顶面及一底面。

所说的胎压接收器与胎压侦测发射器，其数量相对应，每一个胎压接收器分别装设在接近每一轮胎的车体处，以近距离接收相邻轮胎上对应的胎压侦测发射器所发射的第二信号。

所说的电源单元还设有一备用电源装置。

所说的备用电源装置是一个可充电装置。

所说的电源单元，它还设有一个升压电路。

所说的电源单元，它还设有一省电控制电路。

所说的气动件是可挠性材质制成。

所说的胎压接收器，它各包含一接收天线、一高频放大电路、一检波电路、一低频放大电路及一比较器，该第二信号经由该接收天线接收后，经该高频放大电路、该检波电路、该低频放大电路处理得一信号，并由该比较器做波形整形后，输出代表胎压值的该第三信号。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明是采用自动振动式发电装置，所以使用寿命长，可以确保车子启动后不会缺乏电源。

2、本发明是以电子感应方式侦测胎压而获得精确的胎压数值，使驾驶人有具体数字来获知轮胎的状况，对于一些特殊的状况(如长距离长时间车程、高热路面等)可以由显示的胎压数值来做事前的调整，且在行驶中随时观察，可更加容易掌握轮胎的胎压状况，以做适时的调整，而提高行车的安全性。

3、本发明的无线胎压侦测器1及胎压接收器5之间是采用近距离方式设置，且因为该胎压接收器5接收范围较小，因此可降低接收到车子的电力系统发射出的电波干扰或其他同样装有胎压侦测器的其他车辆的干扰，而可获得良好的接收信号。

图1为本发明第一实施例的装置示意图。

图2为本发明第一实施例胎压侦测发射器组合剖视图。

图3为本发明第一实施例胎压侦测发射器方块示意图。

图4为本发明第一实施例整流电路及升压电路电路图。

图5为本发明第一实施例压力感测单元立体结构图。

图6为本发明第一实施例压力感测单元组合剖视图。

图7为本发明第一实施例胎压接收器的方块示意图。

图8为本发明第一实施例胎压接收器的电路图。

图9为本发明第一实施例控制单元的方块示意图。

图10为本发明第二实施例压力感测单元组合剖视图。

图11为本发明第三实施例压力感测单元组合剖视图。

图12为本发明第四实施例压力感测单元组合剖视图。

图13为本发明第五实施例压力感测单元组合剖视图。

图14为本发明固定用的弹性带体示意图。

图15为本发明藉弹性带体将胎压侦测发射器固设在轮胎内的钢圈上的示意图。

图16为本发明胎压侦测发射器与定位座体的示意图。

图17为本发明以定位座体使胎压侦测发射器固设在轮胎内的钢圈上的示意图。

现在结合上述各附图来进一步说明本发明的较佳具体实施例。如图1所示，它是本发明的第一实施例，包括数个分别装设在车子的数个轮胎气嘴上的胎压侦测发射器1、数个分别装设在靠近这些胎压侦测发射器1车体上的胎压接收器5及一个设在汽车仪板上的控制单元6。

如图2、图3所示，该胎压侦测发射器1设有一个壳体10，在该壳体10内设有一电源单元20、一压力感测单元30、及一发射电路40。

该壳体10的底部内设置有一个与轮胎内或气嘴(图未示)相配置的通道11，该通道11受一支中空顶杆12贯通，当车辆的四个轮胎的内部或其气嘴分别对应锁固该无线胎压侦测发射器1后，轮胎内的胎压就可经由该通道11进入壳体10内，在该壳体10内与该通道11之间形成一个第一容置室13，在该壳体10的上方对应螺锁一个罩盖14，在该罩盖14靠近底部嵌有一个隔板15，使该罩盖14与该隔板15间形成一个第二容置室16，在该第一容置室13内设有一印刷电路板17，并在该印刷电路板17上设置该电源单元20、该发射电路40及该压力感测单元30的电路。

配合图3所示，是本发明的第一实施例的胎压侦测发射器1的电路方块图，该电源单元20是用以产生可供应该印刷电路板17上电路运作的电源，包括一振动发电装置21、一整流电路22、一升压电路23、一备用电源装置24及一省电控制电路25。

如图2所示，该振动发电装置21是设置在该第二容置室16内，包括一个压电元件210、一个弹片211及一个重块212，该压电元件210设在该弹片211上，并可引出电源连接至该印刷电路板17，该弹片211一端嵌设在该第二容置室16内侧壁的中段部位，另一端嵌设该重块212，该重块212是用以连动该弹片211产生较大振幅的振动，当车辆的车轮在滚动的同时，该振动发电装置21的该弹片211会不断地上、下振动，使该压电元件210产生压电效应进而输出一交流电。

配合图4所示，该整流电路22是由四颗二极管220(D1-D4)构成一全波整流作用，以将该压电元件210所输出的交流电整流为直流电。该升压电路23包括一个电力储存元件230(在本实施例中为一电容)，可使从该整流电路22所输出的直流电暂存于该电子储存元件230内，然后再经过一个限流元件231(在本实施例中为一限流电阻)，以限制向该备用电源装置24充电的电流量，并利用一个保护元件232(在本实施例中为一个二极管)以提供一电压限制，避免该备用电池装置24充电过量而损坏该压力感测单元30的电路。

如图3和图4所示，该备用电源装置24是连接在该升压电路23的输出端，以达到由该振动发电装置21对该备用电源装置24充电的作用，且该备用电源装置24可提供衔接电源于车子等车时或短时间停驶时的供电使用，在本实施例中，该备用电源装置24是采用一充电电池。该省电控制电路25是用于当轮胎停止转动时，该振动发电装置21停止振动发电后，该整流电路22输出0伏特，在一预定时间就会切断供给该压力感测单元30及发射电路40电源的该备用电源装置24，以达到省电的目的。

如图2至图6所示，该压力感测单元30包含一个电容装置300，该电容装置300具有一个气动件31、一个导电件33及一转换电路34。在本实施例中该导电件33为一薄铜片，且该气动件31由薄铜片弯折制成，设在该通道11及第一容置室13之间，该气动件31包含有一气室311，并于侧面形成有多个皱摺312，上下面分别具一顶面313及一开口314，该开口314用以让进入的轮胎胎压推移该顶面313位置，促使该顶面313与该导电件33的距离产生变化，藉以改变该电容装置300的电容值。该气动件31与导电件33是容置于一绝缘壳315内并彼此相隔一距离，绝缘壳315上下各有一绝缘盖316盖合，且于气动件31与导电件33的间隔有一绝缘片317，以避免不可预期的短路。

该转换电路34包含有一个第一微处理器340及一振荡回路341，而上述电容装置300是连接至该振荡回路341上，当轮胎胎压推移该顶面313与该导电件33的距离产生变化时，便能改变该振荡回路341所产生的RC振荡频率。该第一微处理器340是在一固定时间内侦测该振荡回路341所产生的振荡信号，藉此，将所感应到的信号透过该第一微处理器340转换成一数值，并由该第一微处理器340编以内码产生一代表胎压数值的第一信号，而输出至该发射电路40再发射出一无线电信号的第二信号。

配合第图1、图7和图8所示，这些胎压接收器5是固设在车体靠近轮胎处，且设有一个接收电路50，可以接收对应的胎压侦测发射器1所发射出的第二信号，该接收电路50包含一接收天线51、一高频放大电路52、一检波电路53、一低频滤波电路54、一低频放大电路55及一比较电路56。该接收天线51是用来接收一相对应的胎压侦测发射器1所发射出的第二信号并输入至该高频放大电路52，该高频放大电路52是经由一第一级放大电路520输出，连接一个滤波器521及第二、三级放大电路522、523，以增加信号中的高频增益并降低其低频的增益，该信号再由该检波电路53、该低频滤波电路54及该低频放大电路55，以获得杂讯比良好的模拟信号，并由该比较电路56对该模拟信号经由波形整形以转换成一数字的第三信号。

如图9所示，该控制单元6设有一稳压电路60、一控制电路61及一指示电路62。该稳压电路60是将车子所提供电源予以稳压后提供该控制电路61及该指示电路62，并设有一个电源指示灯600，以显示电源开启状态，该控制电路61是由一个第二微处理器610，以读取这些胎压接收器5所输出的数字的第三信号，经由该第二微处理器610读取该第三信号而获得一胎压值。该指示电路62是提供一数字显示器621在车子的仪表板内并设有一个报警器620。该胎压值经该第二微处理器610比较预设的正常胎压值范围后，如果胎压过高或太低就会开启该报警器620，且该第二微处理器610会将该胎压值转换成一指示信号，控制该数字显示器621显示一胎压数值，在本发明中，该数字显示器是一LCD数字显示器，或是一LED显示器(图未示)，以显示获得的胎压值是那一个轮胎的胎压值。

图10是本发明第二实施例，其结构大致上与第一实施例相同，但其压力感测单元30的导电件33改成一金属螺旋件，直接螺入绝缘壳315上方的内螺孔3151中，它能调整电容装置300的预设电容值。

图11为本发明第三实施例，其结构大致上与第一实施例相同，但其压力感测单元30的导电件33于该薄铜片的内底面凸设一圈凸缘3152，并于气动件31的顶面313连设一芯杆318，该芯杆318深入该圈凸缘3152的内部空间，它能更确实感应该电容值的变化。

图12为本发明第四实施例，其结构大致上与第一实施例相同，但其压力感测单元30的气动件31改用一圆形薄铜弹片，表面具有多个皱摺312，于其上下面分别形成一顶面313及一底面310，该底面310用以让进入的轮胎胎压推移，促使该顶面313与该导电件33的距离产生变化，藉以改变该电容装置300的电容值。

图13为本发明第五实施例，其结构大致上与第四实施例相同，但其又在导电件33薄铜片的内底面凸设一圈凸缘3152，并在气动件31的顶面313连设一芯杆318，该芯杆318深入该圈凸缘3152的内部空间，亦能更确实地感应该电容值的变化。

配合图14、图15所示，该胎压侦测发射器1的固定方式可以用一个两端具有钓扣件91的弹性带体90固定，且该胎压侦测发射器1的壳体10的底部外缘及罩盖14上成型数个可受该弹性带体90的钓件91扣接的定位孔92，使该弹性带体90环扣于轴设在车辆两侧的轮胎内的钢圈上，以将该胎压侦测发射器1固定轮胎内的钢圈上，使该胎压侦测发射器1可以随时感测胎压。

图16、17显示，该胎压侦测发射器1固定方式也可以是一个可固定在轮胎内的钢圈上的L型定位座体93，该定位座体93的一面可与气嘴96一起固定于钢圈内侧，另一面设有一个第一嵌部94(本实施例为内螺纹)，而该胎压侦测发射器1在该壳体10底部的通气孔外成型一个与该第一嵌设部94相互配合的第二嵌设部95(本实施例为外螺纹)，使该胎压侦测发射器1能以该第二嵌设部95螺固在该定位座体93的第一嵌设部94，使该胎压侦测发射器1可以随时感测胎压。

Claims (10)

1、一种无线胎压侦测器，包括多个可分别装设在轮胎上的胎压侦测发射器、至少一个与该胎压侦测发射器对应而可装设在车体上的胎压接收器，及一控制单元；该胎压侦测发射器包含一个壳体，该壳体内设有一电源单元、一压力感测单元及一发射电路，其特征在于：

该电源单元包含一个振动发电装置及一整流电路；该振动发电装置包含一个压电元件、一个弹片及一个重块，该压电元件设在该弹片上，并由该压电元件引出电源，在该弹片一端设置该重块，当轮胎转动时使该弹片振动，而由该弹片的振动力作用于该压电元件而产生一电源，该电源经该整流电路整流后，提供一电源给该压力感测单元及该发射电路；

该压力感测单元包含一个电容装置，该电容装置包含一个气动件、一个导电件及一转换电路；该气动件为导电材质所制成，且与该导电件成预定间隔距离设置；当受进入的轮胎胎压推移时，能使该气动件与该导电件的距离产生变化，它能改变该电容装置的电容值；该转换电路包含一振荡回路，该电容装置连接至该振荡回路上，以使转换电路能侦测该振荡回路所产生的RC振荡波形次数，而产生一表示胎压数值的第一信号输出；

该发射电路接收来自该压力感测单元的第一信号，并送出一无线电的第二信号；

这些胎压接收器接收相对应的该胎压侦测发射器所发射的第二信号，并输出一第三信号；

该控制单元包含一控制电路及一指示电路，该控制电路是接收该第三信号，且经由一微处理器处理后产生一指示信号。

2、按照权利要求1所说的无线胎压侦测器，其特征在于所说的气动件包含一气室，气室的侧面形成多个皱摺，上下面分别具有一顶面及一开口。

3、按照权利要求1所说的无线胎压侦测器，其特征在于所说的气动件为一弹片，表面具有多个皱摺，于其上下面分别形成一顶面及一底面。

4、按照权利要求1所说的无线胎压侦测器，其特征在于所说的胎压接收器与胎压侦测发射器，其数量相对应，每一个胎压接收器分别装设在接近每一轮胎的车体处，以近距离接收相邻轮胎上对应的胎压侦测发射器所发射的第二信号。

5、按照权利要求1所说的无线胎压侦测器，其特征在于所说的电源单元还设有一备用电源装置。

6、按照权利要求5所说的无线胎压侦测器，其特征在于所说的备用电源装置是一个可充电装置。

7、按照权利要求6所说的无线胎压侦测器，其特征在于所说的电源单元，它还设有一个升压电路。

8、按照权利要求5所说的无线胎压侦测器，其特征在于所说的电源单元，它还设有一省电控制电路。

9、按照权利要求1所说的无线胎压侦测器，其特征在于所说的气动件是可挠性材质制成。

10、按照权利要求1所说的无线胎压侦测器，其特征在于所说的胎压接收器，它各包含一接收天线、一高频放大电路、一检波电路、一低频放大电路及一比较器，该第二信号经由该接收天线接收后，经该高频放大电路、该检波电路、该低频放大电路处理得一信号，并由该比较器做波形整形后，输出代表胎压值的该第三信号。

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