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JP2006250663A - Tire strain measuring system by rfid sensor - Google Patents

Tire strain measuring system by rfid sensor Download PDF

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JP2006250663A
JP2006250663A JP2005066567A JP2005066567A JP2006250663A JP 2006250663 A JP2006250663 A JP 2006250663A JP 2005066567 A JP2005066567 A JP 2005066567A JP 2005066567 A JP2005066567 A JP 2005066567A JP 2006250663 A JP2006250663 A JP 2006250663A
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JP
Japan
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tire
sensor
rfid
strain
distortion
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Pending
Application number
JP2005066567A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akinari Sugiyama
晃也 杉山
Akira Shinoi
侃 篠井
Hiroichi Sugiyama
博一 杉山
Tomomi Akitani
智巳 秋谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TERUYA KK
Pegasusnet Co Ltd
Teruya Corp
Original Assignee
TERUYA KK
Pegasusnet Co Ltd
Teruya Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by TERUYA KK, Pegasusnet Co Ltd, Teruya Corp filed Critical TERUYA KK
Priority to JP2005066567A priority Critical patent/JP2006250663A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tire strain measuring system by an RFID (Radio Frequency Identification) sensor capable of measuring the tire strain with an inexpensive system constitution having a simple structure without using a battery. <P>SOLUTION: This system is constituted as follows: a sensor unit, which is built in a tire, comprising a magnetometric sensor for detecting the tire strain by a resistance value change, a magnet for changing the resistance value of the magnetometric sensor corresponding to the strain quantity, and the RFID sensor for transmitting information by connecting the magnetometric sensor; a reader, which is disposed in each tire house, for communicating by radio with the RFID sensor in the sensor unit, and reading from a response signal measurement data comprising data acquired by converting ID information from the RFID sensor and resistance value into electric signals and scaling them; and an operation control device for measuring the strain of each tire by performing operation processing of the measurement data acquired from each reader and a monitor for informing a driver of tire strain information. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、車両が装備する空気入りゴムタイヤ(以後単にタイヤと言う)のタイヤ歪みを、RFID(Radio Frequency Identification)センサを利用して測定する、タイヤ歪み測定システムに関するものである。なお、前記RFIDセンサとは、RFIDタグにセンサインターフェース回路を内蔵すると共にセンサを接続するための外部端子を設けたRFIDタグを指すものとする。   The present invention relates to a tire distortion measurement system that measures tire distortion of a pneumatic rubber tire (hereinafter simply referred to as a tire) equipped in a vehicle using an RFID (Radio Frequency Identification) sensor. The RFID sensor refers to an RFID tag in which a sensor interface circuit is built in the RFID tag and an external terminal for connecting the sensor is provided.

従来、急停止によるスリップや雨天で路面が濡れている場合に発生するハイドロプレーニング等の事故を防止するため、アンチロックブレーキシステム(ABS:Anti-lock Brake System)やトラクションコントロールシステムがある。ABSは、各タイヤの回転状態を検出し、該検出データに基づき各タイヤがロック状態に入るのを防止するように制動力を制御するシステムである。ここで、タイヤの回転状態として各タイヤの回転数や空気圧及び歪み等を検出し、該検出データを制御装置により解析して制動力の制御を行うものである。   Conventionally, there are anti-lock brake systems (ABS) and traction control systems in order to prevent accidents such as slipping due to a sudden stop or hydroplaning that occurs when the road surface is wet due to rain. The ABS is a system that detects the rotational state of each tire and controls the braking force so as to prevent each tire from entering a locked state based on the detected data. Here, as the rotation state of the tire, the rotation speed, air pressure, strain, and the like of each tire are detected, and the detection data is analyzed by a control device to control the braking force.

上記各タイヤの回転数や空気圧及び歪み等を検出する方法として多くの提案が成されているが、一例として特開2004−102753号公報の『タイヤの状態検出装置、そのセンサユニット及びタイヤ、並びに車両の制動制御装置』においては、タイヤ内のリムにセンサユニットを固定し、該センサユニット内の加速度センサや圧力センサで得られた検出データをCPUや周辺アナログ回路により処理し、マイクロ波帯の電磁波を使用してタイヤハウスに固定されたモニタ装置と無線通信を行うことによりタイヤの状態を検出する方法が開示されている。   Many proposals have been made as methods for detecting the rotational speed, air pressure, strain, and the like of each of the tires described above. As an example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-102753 “Tire Condition Detection Device, Sensor Unit and Tire, and In the "vehicle braking control apparatus", a sensor unit is fixed to a rim in a tire, and detection data obtained by an acceleration sensor or a pressure sensor in the sensor unit is processed by a CPU or a peripheral analog circuit. A method for detecting the state of a tire by performing wireless communication with a monitor device fixed to a tire house using electromagnetic waves is disclosed.

また、特開2004−155222号公報の『タイヤ状態監視装置』においては、タイヤ内のホイールに送信機を固定し、該送信機内の加速度センサや圧力センサで得られた検出データをマイクロコンピュータから成る送信コントローラで処理し、車体に固定された受信機と無線通信を行うことによりタイヤの状態を検出する方法が開示されている。
特開2004−102753 特開2004−155222
In “Tire condition monitoring device” of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-155222, a transmitter is fixed to a wheel in a tire, and detection data obtained by an acceleration sensor or a pressure sensor in the transmitter is constituted by a microcomputer. A method of detecting the state of a tire by performing wireless communication with a receiver that is processed by a transmission controller and fixed to a vehicle body is disclosed.
JP 2004-102753 A JP 2004-155222 A

しかしながら、上記特開2004−102753号公報では、センサ信号を処理するためのアナログ回路用電源やCPU駆動用電源及び発振回路用電源はキャリアの電磁波を整流して得ると記載されているが、該方法により得られる電力はセンサユニットとモニタ装置間の距離を15cm程度としても数100μW程度しかなく、CPUの駆動電圧を3Vとした場合でもたかだか100μA程度の電流供給能力しか得られない。従って、このような微小電力でマイクロ波帯の周波数を発振させたりCPUや周辺アナログ回路を駆動し、更には電磁波を送信することは不可能である。   However, in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-102753, it is described that the analog circuit power source, the CPU driving power source, and the oscillation circuit power source for processing the sensor signal are obtained by rectifying the electromagnetic wave of the carrier. The electric power obtained by the method is only about several hundred μW even when the distance between the sensor unit and the monitor device is about 15 cm, and even when the CPU drive voltage is 3 V, only a current supply capability of about 100 μA can be obtained. Therefore, it is impossible to oscillate the frequency in the microwave band with such a minute power, drive the CPU or peripheral analog circuit, and further transmit electromagnetic waves.

また、上記特開2004−155222号公報では、センサ信号を処理するための通信コントローラ用電源や送信回路用電源はバッテリーからの電力供給によると記載されているが、リチウム電池等を使用してもそれほど長期間の使用できるものではない。従って、定期的にタイヤ内にバッテリーを交換する必要があり現実的なものではない。   In addition, in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-155222, it is described that the power supply for the communication controller and the power supply for the transmission circuit for processing the sensor signal are supplied by the power from the battery. It cannot be used for a long time. Therefore, it is necessary to periodically replace the battery in the tire, which is not realistic.

本発明は、以上のような問題点を解決するために成されたものであり、RFIDセンサ及び該RFIDセンサに接続する歪み測定用センサの駆動電源としてバッテリーを使用することなく、構造的に簡易で安価なシステム構成にてタイヤ歪みを測定することができる、RFIDセンサによるタイヤ歪み測定システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is structurally simple without using a battery as a driving power source for an RFID sensor and a strain measurement sensor connected to the RFID sensor. Another object of the present invention is to provide a tire strain measurement system using an RFID sensor, which can measure tire strain with a low-cost system configuration.

上記課題を解決するため、本発明のRFIDセンサによるタイヤ歪み測定システムにおいては、車両の前後左右に装備されたタイヤ内に、タイヤ歪みを抵抗値変化により検出するための磁気センサと歪み量に応じて磁気センサの抵抗値を変化させるためのマグネット及び当該磁気センサを接続して情報伝送を行うためのRFIDセンサから成るセンサユニットを内蔵し、各タイヤハウス内に、前記センサユニットのRFIDセンサと無線通信を行い応答信号よりRFIDセンサのID情報及び抵抗値を電圧信号に変換してスケーリングしたデータから成る計測データを読取るためのリーダーを配設し、各リーダーから得られた計測データを演算処理して各タイヤの歪みを測定するための演算制御装置と、タイヤ歪み情報を運転者に知らせるためのモニタとを備えて構成する。   In order to solve the above problems, in the tire strain measurement system using an RFID sensor according to the present invention, a magnetic sensor for detecting tire strain by a change in resistance value in a tire mounted on the front, rear, left, and right of the vehicle, and the amount of strain. A sensor unit including a magnet for changing the resistance value of the magnetic sensor and an RFID sensor for connecting the magnetic sensor to transmit information, and wirelessly connected to the RFID sensor of the sensor unit in each tire house. A reader is provided to read the measurement data consisting of the scaled data by converting the ID information and resistance value of the RFID sensor into a voltage signal from the response signal, and processing the measurement data obtained from each reader. The calculation control device for measuring the strain of each tire and the driver is notified of tire strain information. Configure a monitor.

上記RFIDセンサ及び磁気センサの駆動電源として、リーダーから出力された電磁界又は電磁波によりアンテナに発生した誘導起電力を整流して安定化した回路電源及び大容量型の充電用コンデンサに蓄積した電力を使用する。   As a drive power source for the RFID sensor and the magnetic sensor, a circuit power source that rectifies and stabilizes the induced electromotive force generated in the antenna by the electromagnetic field or electromagnetic wave output from the reader, and the power accumulated in the large-capacity charging capacitor use.

上記磁気センサは、磁気抵抗(MR:Magnetic Resistor Effect)素子とする。   The magnetic sensor is a magnetoresistive (MR) element.

また、上記演算制御装置は、測定したタイヤ歪みデータの変化に基づきブレーキ制動装置及びエンジン制御装置の各制御が行えるものとする。   The arithmetic and control unit is capable of controlling each of the brake braking device and the engine control unit based on the measured change in tire strain data.

本発明のRFIDセンサによるタイヤ歪み測定システムを車両に装備すれば、センサユニットとしてタイヤ歪みを抵抗値変化により検出するための磁気センサ及びマグネットと当該磁気センサを接続して情報伝送を行うためのRFIDセンサで構成し、電磁界又は電磁波により発生した誘導起電力を回路電源として使用すると共に充電用コンデンサに蓄積した電力も使用できるためセンサシステムのバッテリーが不要となり、タイヤ歪みを構造的に簡易で安価なシステムにより長期間安定して測定することができるという絶大なる効果を奏することができる。   If the vehicle is equipped with the tire strain measurement system using the RFID sensor of the present invention, a magnetic sensor for detecting tire strain by a change in resistance value as a sensor unit, and an RFID for transmitting information by connecting the magnet and the magnetic sensor. Consists of sensors, the induced electromotive force generated by electromagnetic fields or electromagnetic waves can be used as a circuit power supply, and the power stored in the charging capacitor can be used, eliminating the need for a sensor system battery and making the tire distortion structurally simple and inexpensive With such a system, it is possible to achieve a great effect that measurement can be performed stably for a long period of time.

本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明のRFIDセンサによるタイヤ歪み測定システムの配置構成図であり、車両6の前後左右(FL,FR,RL,RR)に装備されたタイヤ2内に、タイヤ歪みを抵抗値変化により検出するための磁気抵抗素子と歪み量に応じて磁気抵抗素子の抵抗値を変化させるためのマグネット及び当該磁気抵抗素子を接続して情報伝送を行うためのRFIDセンサで構成するセンサユニット1を内蔵する。   FIG. 1 is a layout diagram of a tire strain measurement system using an RFID sensor according to the present invention. Tire strain is caused by resistance value changes in tires 2 mounted on front, rear, left and right (FL, FR, RL, RR) of a vehicle 6. Built-in sensor unit 1 comprising a magnetoresistive element for detection, a magnet for changing the resistance value of the magnetoresistive element according to the amount of strain, and an RFID sensor for connecting the magnetoresistive element to transmit information To do.

また、各タイヤハウス内に、前記センサユニット1のRFIDセンサと無線通信を行い応答信号よりRFIDセンサのID情報及び抵抗値を電圧信号に変換してスケーリングしたデータから成る計測データを読取るためのリーダー3を配設し、各リーダー3から得られた計測データを演算処理して各タイヤ2の歪みを測定するための演算制御装置4と、タイヤ歪み情報を運転者に知らせるためのモニタ5を配備する。なお、モニタ5は専用モニタとしなくともカーナビシステムのモニタを利用しても構わない。   Further, a reader for reading measurement data comprising data scaled by converting ID information and resistance value of the RFID sensor into a voltage signal from the response signal by performing wireless communication with the RFID sensor of the sensor unit 1 in each tire house. 3 is provided, an arithmetic control device 4 for calculating the measurement data obtained from each reader 3 to measure the distortion of each tire 2, and a monitor 5 for informing the driver of tire distortion information. To do. The monitor 5 may be a monitor of a car navigation system without being a dedicated monitor.

図2は本発明のRFIDセンサによるタイヤ歪み測定システムにおけるセンサユニットの概略ブロック図であり、アンテナ7をRFIDチップ8に接続して構成したRFIDセンサに、磁気センサとして磁気抵抗素子18を接続して構成する。リーダーと電磁界又は電磁波により通信を行うためのアンテナ7は同調キャパシタ(図示せず)から成る同調回路9に接続して共振回路を構成する。該アンテナ7は一般的にはループアンテナであり、該ループアンテナの導線には相互インダクタンスが大きく取れる高効率なアンテナ素材を使用するのが好適である。なお、磁気抵抗素子18にはGMR(Giant Magneto Resistance Effect)やTMR(Tunneling Magneto Resistance Effect)等の各種タイプがあるが、特に限定はしない。   FIG. 2 is a schematic block diagram of a sensor unit in a tire strain measurement system using an RFID sensor of the present invention. A magnetoresistive element 18 is connected as a magnetic sensor to an RFID sensor configured by connecting an antenna 7 to an RFID chip 8. Constitute. An antenna 7 for communicating with a reader by electromagnetic field or electromagnetic wave is connected to a tuning circuit 9 composed of a tuning capacitor (not shown) to constitute a resonance circuit. The antenna 7 is generally a loop antenna, and it is preferable to use a high-efficiency antenna material capable of obtaining a large mutual inductance for the conductor of the loop antenna. The magnetoresistive element 18 includes various types such as GMR (Giant Magneto Resistance Effect) and TMR (Tunneling Magneto Resistance Effect), but is not particularly limited.

上記同調回路9の後段には、リーダーから出力された電磁界又は電磁波がアンテナ7を通過した時に発生する誘導起電力の電圧波形を検波したり、該誘導起電力を半波又は全波整流して直流電圧を取り出すための整流回路10を接続する。該整流回路10で使用するダイオード(図示せず)は順方向電圧降下の低いもの、例えばショットキバリアダイオードが好適である。   In the subsequent stage of the tuning circuit 9, the voltage waveform of the induced electromotive force generated when the electromagnetic field or electromagnetic wave output from the reader passes through the antenna 7 is detected, or the induced electromotive force is half-wave or full-wave rectified. The rectifier circuit 10 for taking out the DC voltage is connected. A diode (not shown) used in the rectifier circuit 10 is preferably a diode having a low forward voltage drop, such as a Schottky barrier diode.

次に、上記整流回路10の後段には、検波したキャリアを分周してシステムクロックを生成するためのクロック生成回路11と、信号受信時においてキャリアから信号を取り出す復調動作を行ったり信号送信時においてスイッチング素子(図示せず)により変調動作を行うための変復調回路12と、上記直流電圧を安定化して回路電源を供給したり、充電用コンデンサ14に充電電圧を供給するための電源回路13を接続する。該充電用コンデンサ14は大容量型として電気二重層コンデンサが好適であるが、消費電流に応じて他のコンデンサを選択しても構わない。   Next, after the rectifier circuit 10, a clock generation circuit 11 for dividing the detected carrier to generate a system clock, and performing a demodulation operation for extracting a signal from the carrier at the time of signal reception or at the time of signal transmission A modulation / demodulation circuit 12 for performing a modulation operation by a switching element (not shown) in FIG. 5 and a power supply circuit 13 for stabilizing the DC voltage and supplying a circuit power supply or supplying a charging voltage to the charging capacitor 14 are provided. Connecting. The charging capacitor 14 is preferably a large-capacity electric double layer capacitor, but other capacitors may be selected according to the current consumption.

次に、上記変復調回路12の後段には、該変復調回路12の制御や強誘電体メモリであるSiRAM(Sensor Interface RAM:センサが必要とする処理単位にてアクセス可能なメモリで、本願出願人による商標)16にID情報や計測データの書込み又は読出し制御を行うためのロジック回路15と、磁気抵抗素子18の抵抗値を電圧信号に変換してスケーリングしたアナログ信号をデジタル信号に変換するためのA/D変換回路17等を接続する。   Next, the modulation / demodulation circuit 12 is followed by SiRAM (Sensor Interface RAM), which is a ferroelectric memory, which is accessible by the processing unit required by the sensor. A logic circuit 15 for performing writing or reading control of ID information or measurement data on the trademark 16 and A for converting a resistance value of the magnetoresistive element 18 into a voltage signal and converting a scaled analog signal into a digital signal. / D conversion circuit 17 etc. are connected.

また、図3は図2のA/D変換回路の第一実施形態のブロック図であり、磁気抵抗素子18の抵抗値を電圧信号に変換してアナログ入力回路20に入力する。該アナログ入力回路20は入力電圧を適正レベルにスケーリングするためのOPアンプや抵抗等で構成される。磁気抵抗素子18用の電源は、RFIDチップ8の電源回路13より得られる回路電源を使用する。なお、図3では入力数が3チャンネルであるが、特に限定するものではない。   FIG. 3 is a block diagram of the first embodiment of the A / D conversion circuit of FIG. 2. The resistance value of the magnetoresistive element 18 is converted into a voltage signal and input to the analog input circuit 20. The analog input circuit 20 is composed of an OP amplifier, a resistor and the like for scaling the input voltage to an appropriate level. As a power source for the magnetoresistive element 18, a circuit power source obtained from the power source circuit 13 of the RFID chip 8 is used. In FIG. 3, the number of inputs is 3 channels, but there is no particular limitation.

次に、上記アナログ入力回路20の後段には、A/Dコンバータ22にアナログ入力回路20から出力された電圧信号を順次切換えてサンプリング入力するためのアナログマルチプレクサ21を接続し、該A/Dコンバータ22でアナログ信号である電圧信号をデジタル信号に変換する。ここで、該A/Dコンバータ22の出力をシリアル出力型とした場合、システムクロックに同期してシフトレジスタ23に入力しパラレルデータに変換した後、SiRAM16に書込みを行う。また、該A/Dコンバータ22の出力をパラレル出力型とした場合、システムクロックに同期してSiRAM16に書込みを行う。該A/Dコンバータ22の分解能は、4〜16ビット程度の範囲において任意で構わない。   Next, an analog multiplexer 21 for sequentially switching and inputting the voltage signal output from the analog input circuit 20 to the A / D converter 22 is connected to the subsequent stage of the analog input circuit 20, and the A / D converter In 22, the voltage signal which is an analog signal is converted into a digital signal. Here, when the output of the A / D converter 22 is a serial output type, it is input to the shift register 23 in synchronization with the system clock and converted into parallel data, and then written to the SiRAM 16. In addition, when the output of the A / D converter 22 is a parallel output type, writing to the SiRAM 16 is performed in synchronization with the system clock. The resolution of the A / D converter 22 may be arbitrary in the range of about 4 to 16 bits.

また、図4は図2のA/D変換回路の第二実施形態のブロック図であり、第一実施形態と同様に磁気抵抗素子18の抵抗値を電圧信号に変換してアナログ入力回路20に入力する。該アナログ入力回路20は入力電圧を適正レベルにスケーリングするためのOPアンプや抵抗等で構成される。磁気抵抗素子18用の電源は、RFIDチップ8の電源回路13より得られる回路電源を使用する。なお、図4でも入力数が3チャンネルであるが、特に限定するものではない。   FIG. 4 is a block diagram of the second embodiment of the A / D conversion circuit of FIG. 2, and converts the resistance value of the magnetoresistive element 18 into a voltage signal and converts it to the analog input circuit 20 as in the first embodiment. input. The analog input circuit 20 is composed of an OP amplifier, a resistor and the like for scaling the input voltage to an appropriate level. As a power source for the magnetoresistive element 18, a circuit power source obtained from the power source circuit 13 of the RFID chip 8 is used. In FIG. 4, the number of inputs is 3 channels, but there is no particular limitation.

次に、上記アナログ入力回路20の後段には、A/Dコンバータ22を磁気抵抗素子18毎に独立して接続し、該A/Dコンバータ22で電圧信号をデジタル信号に変換する。該A/Dコンバータ22の出力はパラレル出力型としてSiRAM16の特定アドレスにダイレクト接続し、システムクロックに同期してSiRAM16の特定アドレスにダイレクト書込みを行う。また、リーダーからの出力指令により特定アドレスの検出データのダイレクト読出しを行う。該方式によれば、SiRAM16本来の高速動作と相俟って、更なる検出データの高速書込み又は高速読出しが可能となる。   Next, an A / D converter 22 is independently connected to each magnetoresistive element 18 at the subsequent stage of the analog input circuit 20, and the A / D converter 22 converts a voltage signal into a digital signal. The output of the A / D converter 22 is connected directly to a specific address of the SiRAM 16 as a parallel output type, and is directly written to the specific address of the SiRAM 16 in synchronization with the system clock. In addition, the detection data at a specific address is directly read by an output command from the reader. According to this method, coupled with the original high-speed operation of the SiRAM 16, further detection data can be written or read at a high speed.

上記SiRAM16は不揮発性メモリであり、回路電源がOFFになってもID情報や検出データは消失することはない。このため、DRAMとは異なりリフレッシュ動作は不要であり、消費電力はDRAMよりはるかに少なくなる。また、データの書込み電圧は、EEPROMやフラッシュメモリのように高圧に昇圧する必要がないため、昇圧回路が簡略化される。更には、書込み又は読出し速度はDRAMと同等であり、EEPROMやフラッシュメモリよりはるかに高速である。   The SiRAM 16 is a non-volatile memory, and ID information and detection data are not lost even when the circuit power is turned off. For this reason, unlike the DRAM, a refresh operation is unnecessary, and the power consumption is much less than that of the DRAM. Further, since the data write voltage does not need to be boosted to a high voltage unlike an EEPROM or a flash memory, the booster circuit is simplified. Furthermore, the writing or reading speed is equivalent to that of DRAM, and is much faster than EEPROM and flash memory.

図5はタイヤ内におけるセンサユニットの取付位置図であり、(a)は断面図,(b)はA−A矢視図である。また、タイヤ2のトレッド内面にセンサユニット1を埋設して取付けた状態を示している。該センサユニット1の磁気センサを構成する磁気抵抗素子18及びマグネット19において、縦方向歪みを検出する場合には前記磁気抵抗素子18及びマグネット19を縦方向に配置し、横方向歪みを検出する場合には前記磁気抵抗素子18及びマグネット19を縦方向に配置する。配置箇所は中央部及び両側部の3箇所が好適であるが、特に限定するものではない。また、両方向の歪みを検出する場合には縦方向歪み検出用と横方向歪み検出用のセンサユニット1を各々の位置に配置する。   FIGS. 5A and 5B are attachment position diagrams of the sensor unit in the tire, in which FIG. 5A is a cross-sectional view and FIG. Moreover, the state which embed | buried and attached the sensor unit 1 to the tread inner surface of the tire 2 is shown. In the case of detecting longitudinal distortion in the magnetoresistive element 18 and magnet 19 constituting the magnetic sensor of the sensor unit 1, the magnetoresistive element 18 and magnet 19 are arranged in the longitudinal direction to detect lateral distortion. The magnetoresistive element 18 and the magnet 19 are arranged in the vertical direction. Although three places of a center part and both side parts are suitable for an arrangement | positioning location, it does not specifically limit. Further, when detecting strain in both directions, the sensor unit 1 for detecting longitudinal strain and detecting strain in the lateral direction is arranged at each position.

図6はリーダーの概略ブロック図であり、該リーダー3は、アンテナ24を介してセンサユニット1のRFIDセンサと無線通信を行うための送受信回路25と、キャリア信号を発生するための信号発生回路26と、応答信号より得られた計測データを演算制御装置4に送信するための通信インターフェース回路28と、前記送受信回路25と信号発生回路26と通信インターフェース回路28の制御を行う制御回路27等により構成する。   FIG. 6 is a schematic block diagram of a reader. The reader 3 includes a transmission / reception circuit 25 for performing wireless communication with the RFID sensor of the sensor unit 1 via an antenna 24, and a signal generation circuit 26 for generating a carrier signal. And a communication interface circuit 28 for transmitting measurement data obtained from the response signal to the arithmetic and control unit 4, a control circuit 27 for controlling the transmission / reception circuit 25, the signal generation circuit 26, and the communication interface circuit 28, and the like. To do.

図7は演算制御装置の概略ブロック図であり、各リーダー3から送信された計測データを受信するための通信インターフェース回路29と、該計測データを演算解析してタイヤ2の歪みを測定するための演算回路30と、各タイヤ2のタイヤ歪み情報をモニタ5にて運転者に知らせるべくモニタ出力を行うための出力回路32と、該タイヤ歪みデータの変化に基づきブレーキ制動装置及びエンジン制御装置の各制御を行うための制御回路31等により構成する。   FIG. 7 is a schematic block diagram of the arithmetic and control unit, and a communication interface circuit 29 for receiving measurement data transmitted from each reader 3 and for measuring the distortion of the tire 2 by calculating and analyzing the measurement data. An arithmetic circuit 30, an output circuit 32 for performing monitor output to inform the driver of tire strain information of each tire 2 on the monitor 5, and each of the brake braking device and the engine control device based on changes in the tire strain data The control circuit 31 is configured to perform control.

図8は本発明のRFIDセンサによるタイヤ歪み測定システムのリーダーとセンサユニット間におけるデータの読み取り位置関係図であり、タイヤハウス33内に配備したリーダー3のアンテナ24とタイヤ2のトレッド内面に埋設又は固着したセンサユニット1のアンテナ7間において、蹴出し前ポイントBと蹴出し中ポイントC及び蹴出し後ポイントDの3箇所にて無線通信を行い、タイヤ2の歪み測定を行う。ここで、リーダー3のアンテナ24の位置はタイヤ2が図中矢印方向に回転した場合、タイヤ2の蹴出し前ポイントBと180度反対側のポイントAが応答信号の受信レベルの最大ポイントとなる位置とする。蹴出し中ポイントCはセンサユニット1の外面のトレッド面が路面と最大に接触している時であり、蹴出し後ポイントDは蹴出し中ポイントCを中心に蹴出し前ポイントBと略対称な位置とする。   FIG. 8 is a data read position relationship diagram between the reader and the sensor unit of the tire strain measurement system using the RFID sensor of the present invention. The antenna 24 of the reader 3 provided in the tire house 33 and the inner surface of the tread of the tire 2 are embedded. Between the fixed antennas 7 of the sensor unit 1, wireless communication is performed at three points of the point B before kicking, the point C during kicking, and the point D after kicking, and the distortion of the tire 2 is measured. Here, when the tire 2 is rotated in the direction of the arrow in the drawing, the position of the antenna 24 of the reader 3 is a point A that is 180 degrees opposite to the point B before kicking out of the tire 2 is the maximum point of the response signal reception level. Position. The point C during kicking is when the outer tread surface of the sensor unit 1 is in maximum contact with the road surface, and the point D after kicking is substantially symmetrical with the point B before kicking around the point C during kicking. Position.

本発明の実施例を図を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、図1及び図8に示すように、車両6の前後左右(FL,FR,RL,RR)に装備されたタイヤ2内に、センサユニット1を内蔵する。該センサユニット1は、図2に示すようにタイヤ歪みを抵抗値変化により検出するための磁気抵抗素子18と歪み量に応じて磁気抵抗素子18の抵抗値を変化させるためのマグネット19及び当該磁気抵抗素子18を接続して情報伝送を行うためのアンテナ7をRFIDチップ8に接続したRFIDセンサで構成する。該センサユニット1の取付位置は、図5に示すようにタイヤ2のトレッド内面に埋設又は固着する。また、各タイヤハウス33内にリーダー3を配備し、各リーダー3と演算制御装置4を接続する。更に、該演算制御装置4とモニタ5とを接続する。   First, as shown in FIGS. 1 and 8, the sensor unit 1 is built in a tire 2 mounted on the front, rear, left and right (FL, FR, RL, RR) of the vehicle 6. As shown in FIG. 2, the sensor unit 1 includes a magnetoresistive element 18 for detecting tire strain by a change in resistance value, a magnet 19 for changing the resistance value of the magnetoresistive element 18 according to the amount of strain, and the magnetism. The antenna 7 for transmitting information by connecting the resistance element 18 is constituted by an RFID sensor connected to the RFID chip 8. The mounting position of the sensor unit 1 is embedded or fixed to the inner surface of the tread of the tire 2 as shown in FIG. Moreover, the leader 3 is arranged in each tire house 33, and each leader 3 and the arithmetic and control unit 4 are connected. Further, the arithmetic control device 4 and the monitor 5 are connected.

次に、車両6が走行してタイヤ2の歪みを測定する場合、リーダー3とセンサユニット1間において蹴出し前ポイントBと蹴出し中ポイントC及び蹴出し後ポイントDの3箇所の歪みを測定する。該測定において、応答信号の受信レベルの最大ポイントAを通過するセンサユニット1の通過周期Tを測定することにより車速が算出でき、センサユニット1がポイントAを通過後よりT/2時間の位置が蹴出し前ポイントBとなり、更にT/2+Δt1時間の位置が蹴出し中ポイントCとなり、更にT/2+2Δt1時間の位置が蹴出し後ポイントDとなる。該Δt1は車速より求められる。   Next, when the vehicle 6 travels and measures the distortion of the tire 2, the distortion at the three points of the point B before kicking, the point C during kicking, and the point D after kicking is measured between the leader 3 and the sensor unit 1. To do. In this measurement, the vehicle speed can be calculated by measuring the passage period T of the sensor unit 1 that passes the maximum point A of the reception level of the response signal, and the position of T / 2 hours after the sensor unit 1 passes the point A is It becomes point B before kicking, and the position at T / 2 + Δt1 time becomes point C during kicking, and further, the position at time T / 2 + 2Δt1 becomes point D after kicking. The Δt1 is obtained from the vehicle speed.

ここで、タイヤ2の歪み測定の原理を説明する。   Here, the principle of the distortion measurement of the tire 2 will be described.

空気圧の減少やスリップ等によりタイヤ2が歪み加速度に変化が生じると、図2から図5の磁気抵抗素子18及びマグネット19の箇所の矢印で示すようにマグネット19は歪み量に応じて伸縮又は撓み、磁気抵抗素子18に磁界の大きさの変化を与える。該磁気抵抗素子18は磁界の大きさの変化で抵抗値が変化するセンサであり、歪み量に応じて抵抗値が変化する。このため、空気圧の減少やスリップ等によりタイヤ2が歪むと当該磁気抵抗素子18を接続したA/D変換回路17の計測データに変化を生じて計測される。該計測データは常時リーダー3によりセンサユニット1の固有ID情報と共に検出され読取られる。更に、該リーダー3から得られた計測データを演算制御装置4にて演算解析することによりタイヤ2の歪みを測定することができることになる。   When the tire 2 changes in strain acceleration due to a decrease in air pressure, slip, or the like, the magnet 19 expands or contracts or bends according to the amount of strain, as indicated by arrows at the magnetoresistive element 18 and the magnet 19 in FIGS. The magnetic resistance element 18 is changed in magnitude of the magnetic field. The magnetoresistive element 18 is a sensor whose resistance value changes with a change in the magnitude of the magnetic field, and the resistance value changes according to the amount of strain. For this reason, when the tire 2 is distorted due to a decrease in air pressure, slip, or the like, the measurement data of the A / D conversion circuit 17 connected to the magnetoresistive element 18 is changed and measured. The measurement data is always detected and read by the reader 3 together with the unique ID information of the sensor unit 1. Furthermore, the distortion of the tire 2 can be measured by calculating and analyzing the measurement data obtained from the reader 3 by the calculation control device 4.

そして、通常時におけるタイヤ2の歪みデータとリアルタイムに測定したタイヤ2の歪みデータを比較し、通常データと異なったデータが得られた時は状態に応じてモニタ5にタイヤ歪み情報を表示して運転者に知らせ危険回避を促すことができる。   And the distortion data of the tire 2 at the normal time and the distortion data of the tire 2 measured in real time are compared, and when the data different from the normal data is obtained, the tire distortion information is displayed on the monitor 5 according to the state. The driver can be informed and danger avoidance can be promoted.

また、上記モニタ5によるタイヤ歪み情報の表示の他に、該タイヤ歪みデータの変化に基づいたブレーキ制御信号をブレーキ制動装置(図示せず)に伝送することにより自動的にブレーキ制御が行え、タイヤ歪みデータの変化に基づいたエンジン制御信号をエンジン制御装置(図示せず)に伝送することにより自動的にエンジン制御が行えることにもなる。   In addition to displaying the tire distortion information on the monitor 5, the brake control signal based on the change in the tire distortion data is transmitted to a brake braking device (not shown), so that the brake control can be automatically performed. By transmitting an engine control signal based on the change of the distortion data to an engine control device (not shown), the engine can be automatically controlled.

本発明のRFIDセンサによるタイヤ歪み測定システムは、一般的な空気入りゴムタイヤを装備した車両、例えば乗用車やトラックを対象としているが、空気入りゴムタイヤを装備していれば如何なる種類の車両又は装置であっても構わないものである。   The tire strain measurement system using an RFID sensor according to the present invention is intended for a vehicle equipped with a general pneumatic rubber tire, for example, a passenger car or a truck. However, any type of vehicle or device may be used as long as it is equipped with a pneumatic rubber tire. It does not matter.

本発明のRFIDセンサによるタイヤ歪み測定システムの配置構成図である。It is an arrangement block diagram of a tire distortion measuring system by an RFID sensor of the present invention. 本発明のRFIDセンサによるタイヤ歪み測定システムにおけるセンサユニットの概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the sensor unit in the tire distortion measuring system by the RFID sensor of the present invention. 図2のA/D変換回路の第一実施形態のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a first embodiment of the A / D conversion circuit of FIG. 2. 図2のA/D変換回路の第二実施形態のブロック図である。It is a block diagram of 2nd embodiment of the A / D conversion circuit of FIG. タイヤ内におけるセンサユニットの取付位置図である。It is an attachment position figure of a sensor unit in a tire. リーダーの概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of a leader. 演算制御装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of an arithmetic and control unit. 本発明のRFIDセンサによるタイヤ歪み測定システムのリーダーとセンサユニット間におけるデータの読み取り位置関係図である。It is a reading positional relationship figure of the data between the reader of the tire distortion measurement system by the RFID sensor of the present invention, and a sensor unit.

符号の説明Explanation of symbols

1 センサユニット
2 タイヤ
3 リーダー
4 演算制御装置
5 モニタ
6 車
7 アンテナ
8 RFIDチップ
9 同調回路
10 整流回路
11 クロック生成回路
12 変復調回路
13 電源回路
14 充電用コンデンサ
15 ロジック回路
16 SiRAM
17 A/D変換回路
18 磁気抵抗素子
19 マグネット
20 センサ入力回路
21 アナログマルチプレクサ
22 A/Dコンバータ
23 シフトレジスタ
24 アンテナ
25 送受信回路
26 信号発生回路
27 制御回路
28 通信インターフェース回路
29 通信インターフェース回路
30 演算回路
31 制御回路
32 出力回路
33 タイヤハウス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor unit 2 Tire 3 Reader 4 Arithmetic controller 5 Monitor 6 Car 7 Antenna 8 RFID chip 9 Tuning circuit 10 Rectification circuit 11 Clock generation circuit 12 Modulation / demodulation circuit 13 Power supply circuit 14 Charging capacitor 15 Logic circuit 16 SiRAM
17 A / D conversion circuit 18 Magnetoresistive element 19 Magnet 20 Sensor input circuit 21 Analog multiplexer 22 A / D converter 23 Shift register 24 Antenna 25 Transmission / reception circuit 26 Signal generation circuit 27 Control circuit 28 Communication interface circuit 29 Communication interface circuit 30 Arithmetic circuit 31 Control circuit 32 Output circuit 33 Tire house

Claims (4)

車両の前後左右に装備されたタイヤ内に、タイヤ歪みを抵抗値変化により検出するための磁気センサと歪み量に応じて磁気センサの抵抗値を変化させるためのマグネット及び当該磁気センサを接続して情報伝送を行うためのRFIDセンサから成るセンサユニットを内蔵し、各タイヤハウス内に、前記センサユニットのRFIDセンサと無線通信を行い応答信号よりRFIDセンサのID情報及び抵抗値を電圧信号に変換してスケーリングしたデータから成る計測データを読取るためのリーダーを配設し、各リーダーから得られた計測データを演算処理して各タイヤの歪みを測定するための演算制御装置と、タイヤ歪み情報を運転者に知らせるためのモニタとを備えて構成することを特徴とする、RFIDセンサによるタイヤ歪み測定システム。   A magnetic sensor for detecting tire distortion based on a change in resistance value, a magnet for changing the resistance value of the magnetic sensor according to the amount of distortion, and the magnetic sensor are connected in tires mounted on the front, rear, left and right of the vehicle. A sensor unit comprising an RFID sensor for transmitting information is built in, and each tire house performs wireless communication with the RFID sensor of the sensor unit, and converts the ID information and resistance value of the RFID sensor into a voltage signal from a response signal. A reader for reading the measurement data consisting of the scaled data is arranged, an arithmetic control device for measuring the distortion of each tire by processing the measurement data obtained from each reader and driving the tire distortion information A tire distortion measuring system using an RFID sensor, characterized by comprising a monitor for informing a person . RFIDセンサ及び磁気センサの駆動電源として、リーダーから出力された電磁界又は電磁波によりアンテナに発生した誘導起電力を整流して安定化した回路電源及び該回路電源を大容量型の充電用コンデンサに蓄積した電力を使用することを特徴とした、請求項1に記載のRFIDセンサによるタイヤ歪み測定システム。   As a driving power source for RFID sensors and magnetic sensors, a circuit power source that rectifies and stabilizes an induced electromotive force generated in an antenna by an electromagnetic field or electromagnetic wave output from a reader, and the circuit power source is stored in a large-capacity charging capacitor The tire strain measurement system using an RFID sensor according to claim 1, wherein the measured power is used. 磁気センサが、磁気抵抗素子であることを特徴とする、請求項1及び請求項2に記載のRFIDセンサによるタイヤ歪み測定システム。   3. The tire strain measuring system using an RFID sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensor is a magnetoresistive element. タイヤ歪みデータの変化に基づいたブレーキ制御信号をブレーキ制動装置に伝送することにより自動的にブレーキ制御が行え、タイヤ歪みデータの変化に基づいたエンジン制御信号をエンジン制御装置に伝送することにより自動的にエンジン制御が行えることを特徴とした、請求項1に記載のRFIDセンサによるタイヤ歪み測定システム。   The brake control signal based on the change in tire distortion data is automatically transmitted to the brake braking device, and the brake control can be automatically performed. The engine control signal based on the change in tire distortion data is automatically transmitted to the engine control device. 2. The tire strain measuring system using an RFID sensor according to claim 1, wherein the engine can be controlled.
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