车轮振动压电俘能性能测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了车轮振动压电俘能性能测试装置，旨在克服现有技术存在的压电俘能效率未知、车轮振动模态信息不健全、压电发电机构未优化的问题。该装置包括有轮上测试采集板和接收分析板，轮上测试采集板固定安装在车轮上，接收分析板安装在车轮外的其他位置，轮上测试采集板和接收分析板之间采用无线传输方式连接；轮上测试采集板包括有压电俘能采集单元、振动模态采集单元、主处理器单元、18650锂离子电池单元、供电电源转换一单元、无线发送单元与温度信息采集单元；压电俘能采集单元、振动模态采集单元、SD卡存储一单元、无线发送单元与温度信息采集单元分别和主处理器单元电线连接。接收分析板包括有人机界面单元、从处理器单元等。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
车轮振动压电俘能性能测试装置
本技术涉及一种测试装置，更确切地说，本技术涉及一种车轮振动压电俘能性能的测试装置。
技术介绍
压电材料利用压电正效应可以产生电荷，起到发电效果。若将压电机构安装于汽车轮毂处，可将汽车振动产生的机械能转化为电能，约翰戴维德等人以此发电机理及系统申报了美国专利，美国专利的公开(公布)号为US6807853B2，公布日为2004年10月26日，专利名称为 “System and method for generating electric power from a rotatingtire’s mechanical energy (旋转轮胎机械能转换为电能的方法和系统)”，J.D.亚当森等人申报了美国专利，美国专利的公开(公布)号为CN1331689C，公布日为2007年8月15日，专利名称为“利用增强压电材料从旋转轮胎机械能量中产生电能的系统”，以上两个专利介绍了轮胎内的压电发电结构，但均没有提及车轮振动模态和压电俘能性能的测试分析方法。孙春华等人申报了中国专利，中国专利的公开(公布)号为CN103116133A，公布日为2013年5月22日，专利名称为“行车荷载路面振动能量压电发电测量方法及其系统”，介绍了一种行车荷载作用下路面振动能量压电发电的测量系统，该系统在路面以下安装相应的压电换能单元，虽然可以监测并分析车辆速度、载重等因素对压电俘能效果的影响，但该监测方法并不能提供车轮振动模态信息，不能反映压电俘能机构对俘能性能的影响，且系统复杂、成本高、实用性差。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的压电俘能效率未知、车轮振动模态信息不健全、压电俘能机构未优化的问题，提供了一种车轮振动压电俘能性能的测试装置。 为解决上述技术问题，本技术是采用如下技术方案实现的:所述的车轮振动压电俘能性能测试装置包括有轮上测试采集板，所述的轮上测试采集板包括压电俘能采集单元、振动模态采集单元、主处理器单元、SD卡存储一单元、18650锂离子电池单元、供电电源转换一单元、无线发送单元与温度信息采集单元。 所述的供电电源转换一单元包括有型号为NCP551的电压转换芯片、型号为RF16100的自恢复保险丝、型号为PBS-11A的锁止开关S1、电容C1、电容C2和电容C3。 型号为RF16100的自恢复保险丝F1的一端与18650锂离子电池单元的“ + ”端电线连接，型号为RF16100的自恢复保险丝F1的另一端与型号为PBS-11A的锁止开关S1的一端电线连接，型号为PBS-11A的锁止开关S1的另一端与型号为NCP551的电压转换芯片的引脚VIN、电容C1的一端、电容C2的一端电线连接；电压转换芯片的引脚EN与引脚VIN电线连接，电压转换芯片的引脚V0UT和VCC3.3端及电容C3的一端电线连接，电容C1的另一端、电容C2的另一端及电容C3的另一端接地。 SD卡存储一单元中的引脚VDD、振动模态采集单元中的引脚VS与引脚SCL、温度信息采集单元中的引脚VCC、无线发送单元的引脚VCC、主处理器单元中的电阻R1的一端、电阻R10的一端、电阻R11的一端与发光二极管D1的阳极和供电电源转换一单元的VCC3.3 端电线连接。 压电俘能采集单元、振动模态采集单元、SD卡存储一单元、无线发送单元与温度信息采集单元分别和主处理器单元电线连接。 技术方案中所述的压电俘能采集单元包括有全桥整流电路、滤波电路及AD采样电路。压电俘能采集单元中的全桥整流电路由四个型号为IN4148的二极管组成，输入端PZT_IN1与输入端PZT_IN2分别与压电俘能机构的两个输出端电线连接，全桥整流电路的一输出端接地，全桥整流电路的另一输出端与极性电容C13的正极端及电阻R5的一端电线连接，电容C13的负极端接地；电阻R5的另一端与电阻R6的一端及主处理器的引脚PA2电线连接，电阻R6的另一端接地。 技术方案中所述的无线发送单元包括型号为NRF24L01的无线发送芯片U3 ;无线发送芯片U3的引脚CE与主处理器单元的引脚PB7电线连接；无线发送芯片U3的引脚CSN与主处理器单元的引脚PB6电线连接；无线发送芯片U3的引脚SCK与主处理器单元的引脚PB5电线连接；无线发送芯片U3的引脚MOSI与主处理器单元的引脚PB4电线连接；无线发送芯片U3的引脚MISO与主处理器单元的引脚PB3电线连接；无线发送芯片U3的引脚IRQ与主处理器单元的引脚PB8电线连接；无线发送芯片U3的引脚GND接地。 技术方案中所述的温度信息采集单元包括有型号为DS18B20的温度采集芯片U4、电阻R7与电容C14。温度采集芯片U4的引脚DQ和主处理器单元的引脚PC12与电阻R7的一端电线连接；电阻R7另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；温度采集芯片U4的引脚VCC与电容C14的一端电线连接，电容C14的另一端接地；温度采集芯片U4的引脚GND接地。 技术方案中所述的振动模态采集单元由振动加速度信息采集单元和三轴电子指南针单元组成。所述的振动加速度信息采集单元的电路包括有型号为ADXL345Z的三维加速度信息采集芯片U6、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C15及电容C16。三维加速度信息采集芯片U6的引脚SCL和主处理器单元的引脚PB14及电阻R18的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚SDA和主处理器单元的引脚PB15及电阻R17的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚INT1与主处理器单元的引脚PC6及电阻R19的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚CS与主处理器单元的引脚PC7及电阻R20的一端电线连接；电阻R17、电阻R18、电阻R19及电阻R20的另一端均与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚VS和电容C15及电容C16 —端电线连接，电容C15及电容C16的另一端接地。 所述的三轴电子指南针单元包括有型号为HMC5883L的三维磁场信息采集芯片U5、电阻R8、电阻R9、电阻R16、电容C17、电容C19与电容C20。三维磁场信息采集芯片U5的引脚SCL与主处理器单元的引脚PB11及电阻R8的一端电线连接；三维磁场信息采集芯片U5的引脚SDA 口与主处理器单元的引脚PB12及电阻R9的一端电线连接；三维磁场信息采集芯片U5的引脚DRDY与主处理器单元的引脚PB13及电阻R16的一端电线连接；电阻R8、电阻R9及电阻R16的另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；电容C19的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚SETP电线连接，电容C19的另一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚SETC电线连接；电容C20的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚C1电线连接，电容C20的另一端接地；电容C17的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚VDD1及供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接，电容C17的另一端接地；三维磁场信息采集芯片U5的引脚GND接地。 技术方案中所述的SD卡存储一单元由SD卡存储接口电路构成，所述的SD卡存储接口电路包括型号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车轮振动压电俘能性能测试装置，包括有轮上测试采集板，其特征在于，所述的轮上测试采集板包括压电俘能采集单元、振动模态采集单元、主处理器单元、SD卡存储一单元、18650锂离子电池单元、供电电源转换一单元、无线发送单元与温度信息采集单元；所述的供电电源转换一单元包括有型号为NCP551的电压转换芯片、型号为RF16100的自恢复保险丝、型号为PBS‑11A的锁止开关S1、电容C1、电容C2和电容C3；型号为RF16100的自恢复保险丝F1的一端与18650锂离子电池单元的“+”端电线连接，型号为RF16100的自恢复保险丝F1的另一端与型号为PBS‑11A的锁止开关S1的一端电线连接，型号为PBS‑11A的锁止开关S1的另一端与型号为NCP551的电压转换芯片的引脚VIN、电容C1的一端、电容C2的一端电线连接；电压转换芯片的引脚EN与引脚VIN电线连接，电压转换芯片的引脚VOUT和VCC3.3端及电容C3的一端电线连接，电容C1的另一端、电容C2的另一端及电容C3的另一端接地；SD卡存储一单元中的引脚VDD、振动模态采集单元中的引脚VS与引脚SCL、温度信息采集单元中的引脚VCC、无线发送单元的引脚VCC、主处理器单元中的电阻R1的一端、电阻R10的一端、电阻R11的一端与发光二极管D1的阳极和供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；压电俘能采集单元、振动模态采集单元、SD卡存储一单元、无线发送单元与温度信息采集单元分别和主处理器单元电线连接。...

【技术特征摘要】
1.一种车轮振动压电俘能性能测试装置，包括有轮上测试采集板，其特征在于，所述的轮上测试采集板包括压电俘能采集单元、振动模态采集单元、主处理器单元、SD卡存储一单元、18650锂离子电池单元、供电电源转换一单元、无线发送单元与温度信息采集单元； 所述的供电电源转换一单元包括有型号为NCP551的电压转换芯片、型号为RF16100的自恢复保险丝、型号为PBS-11A的锁止开关S1、电容C1、电容C2和电容C3 ； 型号为RF16100的自恢复保险丝F1的一端与18650锂离子电池单元的“ + ”端电线连接，型号为RF16100的自恢复保险丝F1的另一端与型号为PBS-11A的锁止开关S1的一端电线连接，型号为PBS-11A的锁止开关S1的另一端与型号为NCP551的电压转换芯片的引脚VIN、电容C1的一端、电容C2的一端电线连接；电压转换芯片的引脚EN与引脚VIN电线连接，电压转换芯片的引脚VOUT和VCC3.3端及电容C3的一端电线连接，电容C1的另一端、电容C2的另一端及电容C3的另一端接地； SD卡存储一单元中的引脚VDD、振动模态采集单元中的引脚VS与引脚SCL、温度信息采集单元中的引脚VCC、无线发送单元的引脚VCC、主处理器单元中的电阻R1的一端、电阻R10的一端、电阻R11的一端与发光二极管D1的阳极和供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接； 压电俘能采集单元、振动模态采集单元、SD卡存储一单元、无线发送单元与温度信息采集单元分别和主处理器单元电线连接。2.按照权利要求1所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的压电俘能采集单元包括有全桥整流电路、滤波电路及AD采样电路； 压电俘能采集单元中的全桥整流电路由四个型号为IN4148的二极管组成，输入端PZT_IN1与输入端PZT_IN2分别与压电俘能机构的两个输出端电线连接，全桥整流电路的一输出端接地，全桥整流电路的另一输出端与极性电容C13的正极端及电阻R5的一端电线连接，电容C13的负极端接地；电阻R5的另一端与电阻R6的一端及主处理器的引脚PA2电线连接，电阻R6的另一端接地。3.按照权利要求1所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的无线发送单元包括型号为NRF24L01的无线发送芯片U3 ； 无线发送芯片U3的引脚CE与主处理器单元的引脚PB7电线连接；无线发送芯片U3的引脚CSN与主处理器单元的引脚PB6电线连接；无线发送芯片U3的引脚SCK与主处理器单元的引脚PB5电线连接；无线发送芯片U3的引脚MOSI与主处理器单元的引脚PB4电线连接；无线发送芯片U3的引脚MISO与主处理器单元的引脚PB3电线连接；无线发送芯片U3的引脚IRQ与主处理器单元的引脚PB8电线连接；无线发送芯片U3的引脚GND接地。4.按照权利要求1所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的温度信息采集单元包括有型号为DS18B20的温度采集芯片U4、电阻R7与电容C14 ； 温度采集芯片U4的引脚DQ和主处理器单元的引脚PC12与电阻R7的一端电线连接；电阻R7另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；温度采集芯片U4的引脚VCC与电容C14的一端电线连接，电容C14的另一端接地；温度采集芯片U4的引脚GND接地。5.按照权利要求1所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其特征在于，所述的振动模态采集单元由振动加速度信息采集单元和三轴电子指南针单元组成； 所述的振动加速度信息采集单元的电路包括有型号为ADXL345Z的三维加速度信息采集芯片U6、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容C15及电容C16 ； 三维加速度信息采集芯片U6的引脚SCL和主处理器单元的引脚PB14及电阻R18的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚SDA和主处理器单元的引脚PB15及电阻R17的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚INT1与主处理器单元的引脚PC6及电阻R19的一端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚CS与主处理器单元的引脚PC7及电阻R20的一端电线连接；电阻R17、电阻R18、电阻R19及电阻R20的另一端均与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；三维加速度信息采集芯片U6的引脚VS和电容C15及电容C16 —端电线连接，电容C15及电容C16的另一端接地； 所述的三轴电子指南针单元包括有型号为HMC5883L的三维磁场信息采集芯片U5、电阻R8、电阻R9、电阻R16、电容C17、电容C19与电容C20 ； 三维磁场信息采集芯片U5的引脚SCL与主处理器单元的引脚PB11及电阻R8的一端电线连接；三维磁场信息采集芯片U5的引脚SDA 口与主处理器单元的引脚PB12及电阻R9的一端电线连接；三维磁场信息采集芯片U5的引脚DRDY与主处理器单元的引脚PB13及电阻R16的一端电线连接；电阻R8、电阻R9及电阻R16的另一端与供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接；电容C19的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚SETP电线连接，电容C19的另一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚SETC电线连接；电容C20的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚C1电线连接，电容C20的另一端接地；电容C17的一端与三维磁场信息采集芯片U5的引脚VDD1及供电电源转换一单元的VCC3.3端电线连接，电容C17的另一端接地；三维磁场信息采集芯片U5的引脚GND接地。6.按照权利要求1所述的车轮振动压电俘能性能测试装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新波，付云博，杨涵璐，姜良旭，刘国君，吴越，刘建芳，杨志刚，石要武，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22