基于圓環接觸式三維壓力傳感器的胎壓檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于壓力技術監測領域，涉及壓力傳感器監測方向，具體涉及一種基 于圓環接觸式三維壓力傳感器的胎壓檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 胎壓監測系統通過監視輪胎內壓力的變化，通過預警來預防爆胎事故的發生，以 保護車輛行駛的穩定和駕乘人員的安全。胎壓監測傳感器則是整個系統中的核心部件，其 工作性能直接決定了監測系統的準確性和可靠性。按照配置情況，可將壓力傳感器分為有 源式和無源式兩種。有源式傳感器需要附帶電池供電，以滿足傳感器工作的能量需要；無源 式傳感器則依賴外部能量耦合進行工作。
[0003] 目前，市場上商用的壓力傳感器都為有源式，即將壓力傳感器、電源、微型處理器、 及無線通訊模塊集成封裝起來，安裝于輪輞內或輪胎氣嘴上。由于其在外部附加的安裝方 式，在輪胎維修、調換過程中容易造成氣嘴或發射模塊的損壞，使胎壓監測系統失效。其次， 由于不同輪輞的氣門嘴安裝角度在5-35度變化時，輪胎壓力發射機也以相同的角度變化， 其角度變化大小是±15度。但是，輪胎壓力發射機的變化角度大，其天線在裝配后的變化 角度也大，在車輪的高速旋轉下和輪輞側邊的壓力均會形成接觸式傳感器的偏移量，導致 壓力傳感器測量數據出現誤差，靈敏度小于估計值，同時導致信號發射質量下降。
【發明內容】
[0004] 根據以上現有技術的不足，本實用新型提出一種胎壓檢測裝置，通過在輪輞上設 置多個壓力傳感器，實時監測輪胎各點所受壓力，并對壓力傳感器進行改進，提高壓力測量 精度，解決了現有技術中壓力傳感器測量精度低，壓力中切向力對法向力的影響，具有壓力 測量時三維力測量之間相互不影響，提高測量精度，對輪胎的各點進行同時測量，及時發現 胎壓隱患。
[0005] 為了實現上述目的，本實用新型采取的技術方案為：一種基于圓環接觸式三維壓 力傳感器的胎壓檢測裝置，所述裝置包括控制器、天線和多個測量輪胎所受壓力大小的壓 力傳感器，壓力傳感器通過綁帶均勻對稱地捆綁在輪輞的內表面，壓力傳感器測量到待采 集數據后傳遞信號到天線，天線無線連接控制器，壓力傳感器是圓環接觸式三維壓力傳感 器，壓力傳感器傳感器包括控制單元、與控制單元分別連接的圓環電容單元組和條狀電容 單元組，所述圓環電容單元組用于測切向力和法向力的大小，所述條狀電容單元組用于測 量切向力的方向，所述條狀電容單元組設置在圓環電容單元組外基板的四角。
[0006] 上述裝置中，所述圓環電容單元組包括兩對以上圓環電容單元對，所述圓環電容 單元對包括兩個圓環電容單元，所述條狀電容單元組包括X方向差動電容單元組和Y方向 差動電容單元組，X方向差動電容單元組和Y方向差動電容單元組均包括兩個以上相互形 成差動的電容單元模塊，所述電容單元模塊是由兩個以上的條狀電容單元組成的梳齒狀結 構，每個圓環電容單元和條狀電容單元均包括上極板的驅動電極和下極板的感應電極。所 述每個圓環電容單元的感應電極和驅動電極正對且形狀相同，所述每個條狀電容單元的驅 動電極和感應電極寬度相同，條狀電容單元的驅動電極長度大于感應電極長度，條狀電容 單元的驅動電極長度兩端分別預留左差位S左和右差位S右，b0驅=b0感+5右+ 5左，其中b0 ?為條狀電容單元的驅動電極長度，為條狀電容單元的感應電極長度，所述條狀電容單 元的左差位Ss=右差位5$，
>其中d。為彈性介質厚度，G為彈性介質的 抗剪模量，為最大應力值。所述兩組相互形成差動的電容單元模塊的條狀電容單元的 驅動電極和感應電極沿寬度方向設有初始錯位偏移，錯位偏移大小相同、方向相反。所述圓 環電容單元組包括n個同心圓環電容單元
，其中，aT為平行板的長度，r0 為圓環電容單元圓環的寬度，a50相鄰兩圓環電容單元之間的電極間距。所述同心圓環電 容單元的寬度^和條狀電容單元的寬度a。相等；條狀電容單元電極間距a5 #和圓環電容 單元電極間距a5 0相等，所述條狀電容單元的寬度
其中，d。為彈性介質厚度，E為 彈性介質的楊氏模量，G為彈性介質的抗剪模量。所述圓環電容單元組和條狀電容單元組 的驅動電極通過一個引出線與控制單元連接，所述圓環電容單元組的每個圓環電容單元的 感應電極單獨引線與控制單元連接，所述X方向差動電容單元組和Y方向差動電容單元組 的電容單元模塊感應電極分別通過一根引出線與控制單元連接。
[0007] 上述裝置中，所述控制器包括數據統計單元、數據分析單元和異常數據單元，數據 統計單元進行統計每個壓力傳感器的檢測數據并將數據進行分類，然后將分類后的數據傳 遞到數據分析單元進行數據分析和相互比較，從而找到異常數據存入異常數據單元，控制 器根據異常數據發送警報信號。所述綁帶是混合結構，中間是粘性帶，兩側是粗糙帶。所述 胎壓檢測裝置還包括連接體，連接體可拆卸地連接在壓力傳感器和輪胎上的氣門嘴中間， 安放天線的壓力傳感器通過連體和輪胎氣門嘴固定在一起，其余壓力傳感器安置在輪輞 上。
[0008] 本實用新型有益效果是：本實用新型中在輪輞上設置安裝了多個壓力傳感器，對 輪胎的各點受壓實時測量分析，及時發現隱患。本實用新型的壓力傳感器在通過電容測量 三維力的基礎上，有效使用平板單用的使用面積，并且通過差動等方法有效解決三維力相 互影響，從而使法向與切向轉換都達到較高的線性、精度與靈敏度。同時為了保證壓力傳感 器安裝的穩定性，本實用新型改進了綁帶結構，方便安放綁緊傳感器，且阻礙傳感器運動丟 失，本實用新型非常適用于工作和車輛行駛。
【附圖說明】
[0009] 下面對本說明書附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明：
[0010] 圖1是本實用新型的【具體實施方式】的工作結構框圖。
[0011] 圖2是本實用新型的【具體實施方式】的同心圓環偏移錯位面積分析圖。
[0012] 圖3是本實用新型的【具體實施方式】的為外同心圓環錯位對外徑圓分析圖。
[0013] 圖4是本實用新型的【具體實施方式】的平行板電容的平面設計圖。
[0014] 圖5是本實用新型的【具體實施方式】的驅動電極的結構圖。
[0015] 圖6是本實用新型的【具體實施方式】的平板電容板的直角坐標系。
[0016] 圖7是本實用新型的【具體實施方式】的兩組圓環電容組結構圖。
[0017]圖8是本實用新型的【具體實施方式】的差動條狀電容單元的初始錯位圖。
[0018]圖9是本實用新型的【具體實施方式】的差動條狀電容單元受力后偏移圖。
[0019]圖10是本實用新型的【具體實施方式】的單元電容對的信號差動示意圖。
[0020] 圖11是本實用新型的【具體實施方式】的平行板電容器剖面結構。
[0021] 圖12是本實用新型的【具體實施方式】的壓力傳感器在輪輞上的安裝示意圖。
[0022] 圖13是本實用新型的【具體實施方式】的綁帶的結構示意圖。
[0023]圖14是本實用新型的【具體實施方式】的氣門嘴天線的安裝結構示意圖。
[0024] 圖中1為上PCB基板，2為下PCB基板，3為驅動電極銅箱，4為感應電極銅箱，5為 壓力傳感器，6為輪輞，7為綁帶，8為粘性帶，9為粗糙帶，10為連接體，11為彈性結構，12為 天線。
【具體實施方式】
[0025] 下面對照附圖，通過對實施例的描述，本實用新型的【具體實施方式】如所涉及的各 構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工 藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本實用新型的發明 構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
[0026] 本實用新型提供一種基于圓環接觸式三維壓力傳感器的胎壓檢測裝置，其工作結 構框圖如圖1所示，該檢測裝置中包括控