[实用新型]基于圆环接触式三维压力传感器的胎压检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于压力技术监测领域，涉及压力传感器监测方向，具体涉及一种基于圆环接触式三维压力传感器的胎压检测装置。

背景技术

胎压监测系统通过监视轮胎内压力的变化，通过预警来预防爆胎事故的发生，以保护车辆行驶的稳定和驾乘人员的安全。胎压监测传感器则是整个系统中的核心部件，其工作性能直接决定了监测系统的准确性和可靠性。按照配置情况，可将压力传感器分为有源式和无源式两种。有源式传感器需要附带电池供电，以满足传感器工作的能量需要；无源式传感器则依赖外部能量耦合进行工作。

目前，市场上商用的压力传感器都为有源式，即将压力传感器、电源、微型处理器、及无线通讯模块集成封装起来，安装于轮辋内或轮胎气嘴上。由于其在外部附加的安装方式，在轮胎维修、调换过程中容易造成气嘴或发射模块的损坏，使胎压监测系统失效。其次，由于不同轮辋的气门嘴安装角度在5-35度变化时，轮胎压力发射机也以相同的角度变化，其角度变化大小是±15度。但是，轮胎压力发射机的变化角度大，其天线在装配后的变化角度也大，在车轮的高速旋转下和轮辋侧边的压力均会形成接触式传感器的偏移量，导致压力传感器测量数据出现误差，灵敏度小于估计值，同时导致信号发射质量下降。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型提出一种胎压检测装置，通过在轮辋上设置多个压力传感器，实时监测轮胎各点所受压力，并对压力传感器进行改进，提高压力测量精度，解决了现有技术中压力传感器测量精度低，压力中切向力对法向力的影响，具有压力测量时三维力测量之间相互不影响，提高测量精度，对轮胎的各点进行同时测量，及时发现胎压隐患。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种基于圆环接触式三维压力传感器的胎压检测装置，所述装置包括控制器、天线和多个测量轮胎所受压力大小的压力传感器，压力传感器通过绑带均匀对称地捆绑在轮辋的内表面，压力传感器测量到待采集数据后传递信号到天线，天线无线连接控制器，压力传感器是圆环接触式三维压力传感器，压力传感器传感器包括控制单元、与控制单元分别连接的圆环电容单元组和条状电容单元组，所述圆环电容单元组用于测切向力和法向力的大小，所述条状电容单元组用于测量切向力的方向，所述条状电容单元组设置在圆环电容单元组外基板的四角。

上述装置中，所述圆环电容单元组包括两对以上圆环电容单元对，所述圆环电容单元对包括两个圆环电容单元，所述条状电容单元组包括X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包括两个以上相互形成差动的电容单元模块，所述电容单元模块是由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。所述每个圆环电容单元的感应电极和驱动电极正对且形状相同，所述每个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，条状电容单元的驱动电极长度大于感应电极长度，条状电容单元的驱动电极长度两端分别预留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驱＝b_0感+δ_右+δ_左，其中b_0驱为条状电容单元的驱动电极长度，b_0感为条状电容单元的感应电极长度，所述条状电容单元的左差位δ_左＝右差位δ_右，且其中d₀为弹性介质厚度，G为弹性介质的抗剪模量，τ_max为最大应力值。所述两组相互形成差动的电容单元模块的条状电容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始错位偏移，错位偏移大小相同、方向相反。所述圆环电容单元组包括n个同心圆环电容单元，其中其中，a_平为平行板的长度，r_圆为圆环电容单元圆环的宽度，a_δ圆相邻两圆环电容单元之间的电极间距。所述同心圆环电容单元的宽度r_圆和条状电容单元的宽度a₀相等；条状电容单元电极间距a_δ条和圆环电容单元电极间距a_δ圆相等，所述条状电容单元的宽度其中，d₀为弹性介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。所述圆环电容单元组和条状电容单元组的驱动电极通过一个引出线与控制单元连接，所述圆环电容单元组的每个圆环电容单元的感应电极单独引线与控制单元连接，所述X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组的电容单元模块感应电极分别通过一根引出线与控制单元连接。