一种轮胎花纹深度智能检测系统以及花纹尺电路技术方案

本发明专利技术公开了涉及一种轮胎花纹深度智能检测系统以及花纹尺电路。轮胎花纹深度智能检测系统，包括智能花纹尺、无线网络以及控制中心，所述智能花纹尺包括尺框、伸缩尺以及花纹尺电路，花纹尺电路包括微处理器单片机、位移传感器、无线通讯电路模块，所述位移传感器包括正弦信号发生电路、阻抗桥测量电路以及信号调理电路，轮胎花纹深度智能检测系统的胎纹尺的位移传感器将机械位移转换成电量输出，操作简便，能够有效地减小非线性、提高传感器灵敏度，抵消共模误差，测量速度提高一倍，灵敏度提高一倍，抵消共模误差，使得测量系统具有响应速度快、稳定性高等优点。

An intelligent detection system for tread pattern depth and a pattern ruler

【技术实现步骤摘要】
一种轮胎花纹深度智能检测系统以及花纹尺电路
本专利技术涉及车用轮胎相关领域，具体涉及一种轮胎花纹深度智能检测系统以及花纹尺电路。
技术介绍
胎是直接承载汽车与路面之间的“中介”，也是汽车最重要的组成部件之一。它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面有良好的附着性，提高汽车的牵引性、制动性和通过性；承受着汽车的重量，轮胎在汽车上所起的重要作用越来越受到人们的重视。轮胎的花纹对轮胎的发挥正常功能的作用很大。轮胎花纹的主要作用就是增加胎面与路面间的摩擦力，以防止车轮打滑，轮胎花纹用来提高胎面接地弹性，在胎面和路面间切向力的作用下，花纹能产生较大的切向弹性变形，从而增强摩擦作用。轮胎花纹的深度对轮胎的驾驶体验有着重要的影响。花纹过深，则花纹块接地弹性变形量大，形成的滚动阻力也就大，但不利于轮胎散热，花纹根部因受力严惩而易撕裂、脱落等。花纹过浅，影响其贮水、排水能力，容易产生“滑水现象”。为了确保花纹作用的有效性，世界各国都对轮胎花纹磨损极限制定了明确的法规。并在轮胎胎肩沿圆周的若干等份处模刻轮胎磨耗极限警报标记“△”、“TWI”英文标记。当花纹块凸面磨损距离到花纹沟槽底部约1.6mm(1/16英寸)时，标记处的花纹已被磨平，故显露出窄横条状的光胎面，以此警示驾驶员，这个轮胎该换了。现有轮胎花纹磨损的判定通常是通过轮胎花纹深度尺进行测量，现有的轮胎花纹深度尺功能较为单一，只能实现单纯的测量和显示轮胎花纹深度功能，并需要人工对测量数据进行记录、统计，并输入电脑存储，造成使用者的工作量大，易造成对数据的误判。如何设计一种利用数字终端解决轮胎花纹深度检测过程中数据记录麻烦、反映信息不多的问题，成为本行业技术人员所要解决的技术问题。申请号201510289241.7的专利技术申请提供了一种具有轮胎耗损监控功能的管理系统，所述轮胎管理系统包括：中央监控系统、车载终端、手持终端、轮胎标记和测量模块，轮胎标记和测量模块安装或嵌入在轮胎中，用于标记轮胎身份并测量轮胎的参数；手持终端用于与所述轮胎标记和测量模块通信，以读取相应轮胎的身份以及所测量参数，并且手持终端具有花纹深度测量模块，用于测量轮胎的花纹深度；每个车载终端安装在一辆运行车辆上；中央监控系统分别与车载终端和手持终端通信，以接收二者获得的数据，并且中央监控系统对每个轮胎的花纹深度随时间的变化进行监控和分析。上述具有轮胎耗损监控功能的管理系统在实际运用过程中存在的问题是现有的用于测量轮胎花纹深度的花纹尺测量速度和精度不是非常理想，从而影响测量系统的响应速度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种响应速度较好的轮胎花纹深度智能检测系统以及花纹尺电路。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种轮胎花纹深度智能检测系统，其特征在于：包括智能花纹尺、无线网络以及控制中心，所述智能花纹尺和智能终端经由无线网络连接至控制中心，所述智能花纹尺包括尺框、伸缩尺以及花纹尺电路，花纹尺电路包括微处理器单片机、位移传感器、无线通讯电路模块，所述位移传感器包括正弦信号发生电路、阻抗桥测量电路以及信号调理电路。阻抗桥测量电路的结构如下所述：电阻R5的一端、电容C5的一端、电阻R6的一端和电容C6的一端均接地，电阻R5的另一端、电容C5的另一端连接电感L1的一端以及接口Aout，电阻R6的另一端、电容C6的另一端连接电感L2的一端以及接口Bout，电感L1的另一端和电感L2的另一端连接正弦信号发生电路的输出端，尺框、伸缩尺分别固定定基板和动基板，使得伸缩尺相对尺框移动时，定基板相对动基板移动，第一电容极板和第二电容极板均固定在动基板上，第一电容极板、第二电容极板、动基板构成电容动极板，定基板上等间隔固定有若干个第三电容极板，使得定基板上的第三电容极板呈栅式布局，第三电容极板接地，第三电容极板和定基板构成电容定极板，第一电容极板和电容定极板分别为电容C5两端的极板，第二电容极板和电容定极板分别为电容C6两端的极板。阻抗桥测量电路将多个第三电容极板等间隔布置成栅式结构。电容C5、电容C6、辅以电感、电阻形成完整桥臂。电容动极板在电容定极板上方移动过程中(由于极板之间耦合面积发生变化)电容参数将会呈现周期性的变化规律。电容动极板接入阻抗桥电路的两个桥臂形成差动布局，当两个电容极板由从左至右移动一个测量周期时，电容C5的电容变化是一个从最大到最小又到最大的一个过程，此时桥臂A出输出电压值也服从此变化规律；与之对应的，电容动极板从位置1移动到位置2时，A点电位变化为u+Δu；而B点电位则为u-Δu，该种方式下的阻抗桥测量电路的将差分信号在A、B两点之间电位差体现出来。输出信号经信号调理电路进行整流差分放大后通过AD转换送入微处理器单片机中，通过处理后即可显示对应的位移信息。该位移传感器将机械位移转换成电量输出，操作简便，能够有效地减小非线性、提高传感器灵敏度，抵消共模误差，测量速度提高一倍，灵敏度提高一倍，抵消共模误差。阻抗桥测量电路采用不平衡电桥电路直接输出差动后的传感器信号，测量系统具有响应速度快、稳定性高等优点。进一步，作为优选，信号调理电路的结构如下所述：接口Aout连接至二极管D1的正极，二极管D1的负极连接至电容C7的一端、电阻R7的一端和电阻R9的一端，接口Bout连接至二极管D2的正极，二极管D2的负极连接至电容C8的一端、电阻R8的一端和电阻R10的一端，电容C7的另一端、电阻R7的另一端、电容C8的另一端和电阻R8的另一端均接地，电阻R9的另一端和电阻R11的一端连接放大器的正极输入端，电阻R10的另一端和电阻R12的一端连接放大器的正极输入端，电阻R11的另一端连接放大器的输出端，电阻R12的另一端接地，放大器的输出端连接至微处理器单片机，信号调理电路采取先整流滤波后放大的方案，首先将电桥两臂的输出转换为直流信号，然后使用普通运算放大器即可实现差动放大功能，输出信号经由AD采集单元连接连接至微处理器单片机。进一步，作为优选，无线通讯电路模块的结构如下所述：芯片SIM900S的管脚2-管脚8连接管脚1，所述芯片SIM900S的管脚9—管脚14接地，芯片SIM900S的管脚15经由电容C29接地，所述芯片SIM900S的管脚19连接芯片M1的管脚1和电阻R15的一端，芯片SIM900S的管脚21连接电阻R16的一端和电阻R15的另一端，芯片SIM900S的管脚23经由电阻R15连接至芯片M1的管脚3，芯片SIM900S的管脚25经由电阻R17连接至芯片M1的管脚6，芯片M1的管脚1经由电容C30接地，芯片SIM900S的管脚30连接至电阻R18的一端，电阻R18的另一端连接至电阻R19的一端和三极管T1的基极，电阻R19的另一端接地，三极管T1的发射极经由GPS-NET接地，所述三极管T1的集电极经由电阻R4连接至VDD，芯片SIM900S的管脚34连接至三极管T2的集电极，三极管T2的发射极接地，三极管T2的基极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端接地。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：轮胎花纹深度智能检测系统的胎纹尺的位移传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮胎花纹深度智能检测系统，其特征在于：包括智能花纹尺、无线网络以及控制中心，所述智能花纹尺和智能终端经由无线网络连接至控制中心，所述智能花纹尺包括尺框、伸缩尺以及花纹尺电路，花纹尺电路包括微处理器单片机、位移传感器、无线通讯电路模块，所述位移传感器包括正弦信号发生电路、阻抗桥测量电路以及信号调理电路，阻抗桥测量电路的结构如下所述：电阻R5的一端、电容C5的一端、电阻R6的一端和电容C6的一端均接地，电阻R5的另一端、电容C5的另一端连接电感L1的一端以及接口Aout，电阻R6的另一端、电容C6的另一端连接电感L2的一端以及接口Bout，电感L1的另一端和电感L2的另一端连接正弦信号发生电路的输出端，尺框、伸缩尺分别固定定基板和动基板，使得伸缩尺相对尺框移动时，定基板相对动基板移动，第一电容极板和第二电容极板均固定在动基板上，第一电容极板、第二电容极板、动基板构成电容动极板，定基板上等间隔固定有若干个第三电容极板，使得定基板上的第三电容极板呈栅式布局，第三电容极板接地，第三电容极板和定基板构成电容定极板，第一电容极板和电容定极板分别为电容C5两端的极板，第二电容极板和电容定极板分别为电容C6两端的极板。...

【技术特征摘要】
1.一种轮胎花纹深度智能检测系统，其特征在于：包括智能花纹尺、无线网络以及控制中心，所述智能花纹尺和智能终端经由无线网络连接至控制中心，所述智能花纹尺包括尺框、伸缩尺以及花纹尺电路，花纹尺电路包括微处理器单片机、位移传感器、无线通讯电路模块，所述位移传感器包括正弦信号发生电路、阻抗桥测量电路以及信号调理电路，阻抗桥测量电路的结构如下所述：电阻R5的一端、电容C5的一端、电阻R6的一端和电容C6的一端均接地，电阻R5的另一端、电容C5的另一端连接电感L1的一端以及接口Aout，电阻R6的另一端、电容C6的另一端连接电感L2的一端以及接口Bout，电感L1的另一端和电感L2的另一端连接正弦信号发生电路的输出端，尺框、伸缩尺分别固定定基板和动基板，使得伸缩尺相对尺框移动时，定基板相对动基板移动，第一电容极板和第二电容极板均固定在动基板上，第一电容极板、第二电容极板、动基板构成电容动极板，定基板上等间隔固定有若干个第三电容极板，使得定基板上的第三电容极板呈栅式布局，第三电容极板接地，第三电容极板和定基板构成电容定极板，第一电容极板和电容定极板分别为电容C5两端的极板，第二电容极板和电容定极板分别为电容C6两端的极板。2.根据权利要求1所述的轮胎花纹深度智能检测系统，其特征在于：信号调理电路的结构如下所述：接口Aout连接至二极管D1的正极，二极管D1的负极连接至电容C7的一端、电阻R7的一端和电阻R9的一端，接口Bout连接至二极管D2的正极，二极管D2的负极连接至电容C8的一端、电阻R8的一端和电阻R10的一端，电容C7的另一端、电阻R7的另一端、电容C8的另一端和电阻R8的另一端均接地，电阻R9的另一端和电阻R11的一端连接放大器的正极输入端，电阻R10的另一端和电阻R12的一端连接放大器的正极输入端，电阻R11的另一端连接放大器的输出端，电阻R12的另一端接地，放大器的输出端连接至微处理器单片机。3.根据权利要求1所述的轮胎花纹深度智能检测系统，其特征在于：无线通讯电路模块的结构如下所述：芯片SIM900S的管脚2-管脚8连接管脚1，所述芯片SIM900S的管脚9—管脚14接地，芯片SIM900S的管脚15经由电容C29接地，所述芯片SIM900S的管脚19连接芯片M1的管脚1和电阻R15的一端，芯片SIM900S的管脚21连接电阻R16的一端和电阻R15的另一端，芯片SIM900S的管脚23经由电阻R15连接至芯片M1的管脚3，芯片SIM900S的管脚25经由电阻R17连接至芯片M1的管脚6，芯片M1的管脚1经由电容C30接地，芯片SIM900S的管脚30连接至电阻R18的一端，电阻R18的另一端连接至电阻R19的一端和三极管T1的基极，电阻R19的另一端接地，三极管T1的发射极经由GPS-NET接地，所述三极管T1的集电极经由电阻R4连接至VDD，芯片SIM900S的管脚34连接至三极管T2的集电极，三极管T2的发射极接地，三极管T...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶海雄，匡兴红，吕春峰，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：上海,31