Устройство для контроля давления в шинах транспортного средства

 

Использование: изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при контроле давления в шинах двух и четырехколесных транспортных средств в процессе их движения. Сущность изобретения: контроль давления осуществляется в процессе измерения числа оборотов колес транспортного средства. Колесо, давление в шине которого снизилось, имеет меньший радиус качения по сравнению с другим колесом, за счет чего число его оборотов возрастает. За счет размещения датчиков оборотов на переднем и заднем колесах с одной и той же стороны транспортного средства, введение дополнительного делителя частоты, других элементов и новых связей измерительный интервал одного канала подсчета числа оборотов колеса обратно пропорционален числу оборотов другого колеса, поэтому даже при поворотах транспортного средства с малым радиусом удается исключить ложные срабатывания устройства контроля, то есть повысить достоверность контроля. Введение принудительного периодического обнуления счетчиков-распределителей импульсов и делителей частоты позволяет своевременно обнаружить дефекты датчиков, что повышает надежность устройства оборотов. 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при контроле давления в шинах движущегося автомобиля, мотоцикла или любого другого двух- или четырехколесного транспортного средства.

Известно устройство для контроля давления в шинах транспортного средства, работа которого основана на измерении числа оборотов колеса за интервал времени, обратно пропорциональный линейной скорости транспортного средства [1] Недостатком этого устройства является его высокая конструктивная и схемотехническая сложность, так как наряду с датчиками оборотов колес требуется и сигнал с тахогенератора транспортного средства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля давления шин транспортного средства, содержащее датчики оборотов, логические элементы И, делитель частоты, счетчики-распределители импульсов, автогенератор, управляемый по частоте сигналом тахогенератора транспортного средства, элементы индикации [2] Недостатком прототипа является низкие надежность и достоверность контроля. Низкая достоверность контроля обусловлена тем, что измерительный интервал задается, в конечном счете, тахогенератором, то есть пропорционален линейной скорости транспортного средства. При поворотах транспортного средства число оборотов колес на внешней стороне может существенно отличаться от числа оборотов колес на внутренней стороне, что приведет к ложному срабатыванию устройства контроля. Низкая надежность обусловлена тем, что при дефектах в датчиках оборотов (отсутствии выходных импульсов), которые могут возникнуть в процессе эксплуатации транспортного средства, устройство по схеме прототипа на этот факт никак не реагирует и при снижении давления в шине ниже заданного предела индикации будет отсутствовать, что может привести к повреждению шины.

Изобретение направлено на повышение надежности устройства и достоверности контроля.

Это достигается тем, что в устройство для контроля давления в шинах транспортного средства, содержащее первый датчик оборотов, выход которого соединен с первым входом первого логического элемента И, второй датчик оборотов, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента И, первый делитель частоты, выход которого соединен со вторым входом первого логического элемента И, первый счетчик-распределитель импульсов, вход которого подключен к выходу первого логического элемента И, второй счетчик-распределитель импульсов, вход которого соединен с выходом второго логического элемента И, генератор, первый и второй элементы индикации, введены второй делитель частоты, вход которого соединен с выходом первого датчика оборотов, а выход с вторым входом второго логического элемента И, первый логический элемент И-НЕ, первый вход которого подключен к выходу первого делителя чаcтоты, второй вход к выходу генератора, а выход ко входу сброса первого счетчика-распределителя импульсов, второй логический элемент И-НЕ, первый вход которого подключен к выходу второго делителя частоты, второй вход к выходу генератора, а выход ко входу сброса второго счетчика распределителя импульсов, входы сброса делителя частоты объединены и подключены к выходу генератора, первый триггер, входом S подключенный к соответствующему выходу первого счетчика-распределителя импульсов, входом R через первый формирователь импульса к выходу первого логического элемента И-НЕ, второй триггер, входом S подключенный к соответствующему выходу второго счетчика-распределителя импульсов, входом R через второй формирователь импульсов к выходу второго логического элемента И-НЕ, а выходы триггеров подключены к соответствующим элементам индикации, причем первый датчик оборотов установлен на переднем колесе, второй датчик оборотов на заднем с одной и той же стороны транспортного средства.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство для контроля давления в шинах транспортного средства состоит из датчиков оборотов 1 и 2, установленных соответственно на переднем и заднем колесе транспортного средства с одной и той же стороны транспортного средства, делителей частоты 3 и 4, логических элементов И 5 и 6, счетчиков-распределителей импульсов 7 и 8, логических элементов И-НЕ 9 и 10, формирователей импульса 11 и 12, триггеров 13, 14, элементов индикации 15 и 16, генератора 17, причем выход датчика оборотов 1 соединен с входом делителя частоты 4 и первым входом логического элемента И 5, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты 3 и первому входу логического элемента И-НЕ 9, выход которого подключен к входу сброса счетчика- распределителя импульсов 7, выход датчика оборотов 2 подключен к входу делителя частоты 3 и первому входу логического элемента И 6, второй вход которого объединен с первым входом логического элемента И-НЕ 10 и подключен к выходу делителя частоты 4, вторые входы логических элементов И-НЕ 9 и 10 объединены с входами сброса делителей частоты 3 и 4 и подключены к выходу генератора 17, выход логического элемента И 5 подключен к входу счетчика-распределителя импульсов 7, соответствующий выход которого соединен с входом S триггера 13, вход R которого через формирователь импульса 11 подключен к выходу логического элемента И-НЕ 9, выход логического элемента И-НЕ 10 подключен к входу сброса счетчика-распределителя импульсов 8 и через формирователь импульса 12 к входу R триггера 14, вход S которого подключен к соответствующему выходу счетчика-распределителя импульсов 8, вход которого подключен к выходу логического элемента И 6, а выходы триггеров 13 и 14 к соответствующим элементам индикации 15 и 16.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы с датчиков оборотов 1 и 2 (в качестве которых могут быть использованы индукционные датчики или любые иные, например, датчики Холла) поступают на входы делителей частоты 3 и 4. Короткий отрицательный импульс с выхода генератора 17 осуществил предварительную установку делителей частоты 3 и 4 и счетчиков-распределителей импульсов 7 и 8 таким образом, что на первых входах логических элементов И 5 и 6 присутствуют сигналы с уровнем логической единицы. Делители частоты 3 и 4 формируют временные "ворота" Тb_i, длительность которых определяется частотой вращения соответствующего колеса f_i и коэффициентом пересчета N делителей частоты 3 и 4: Тb₅ N/2f₂, (1) Тb₆ N/2f₁. (2) Тогда количество импульсов, пришедших на соответствующий счетчик-распределитель, составит: n₇ Nf₁/2f₂, (3) n₈ Nf₂/2f₁. (4) C другой стороны, частота вращения колеса может быть определена через линейную скорость v транспортного средства: f_i v/2 π r_i, (5) где r_i радиус качения соответствующего колеса.

Подставляя (5) в (3) и (4), получаем: n₇ Nr₂/2r₁, n₈ Nr₁/2r₂.

При равенстве давления в шинах радиусы качения колес примерно равны, поэтому число импульсов, записанное в счетчиках-распределителях импульсов 7 и 8 также равны и составят n N/2.

В случае, когда в одной из шин давление начнет снижаться, уменьшится радиус качения колеса. Предположим, упало давление в шине переднего колеса, то есть его радиус качения r_i уменьшился. Тогда число импульсов, попавшее в счетчик-распределитель импульсов 7 за измерительный интервал возрастет:
n₇ > N/2.

На соответствующем выходе счетчика-распределителя импульсов 7 появится положительный импульс, который переведет выход триггера 13 в единичное состояние, что вызовет свечение элемента индикации 15. По окончании измерительного интервала счетчик-распределитель импульсов 7 обнуляется единичным уровнем с выхода логического элемента И-НЕ 9. (Поскольку генератор 17 вырабатывает короткие отрицательные импульсы с частотой меньшей частоты циклов измерения, на втором входе логического элемента И-НЕ 9 присутствует уровень логической единицы). Перед началом нового цикла измерения триггер 13 устанавливается в нулевое состояние с помощью формирователя 11. На элемент индикации в этом случае поступают импульсы, близкие к меандру, что облегчает его токовый режим, в отличие от схемы прототипа, где скважность импульсов, поступающих на индикатор, чрезмерно велика, поэтому импульсный ток через элемент индикации должен быть весьма большим. Это является дополнительным преимуществом заявляемого устройства перед прототипом.

Аналогичные процессы происходят в другом канале измерения при снижении давления в заднем колесе. Для контроля давления в шинах колес с другой стороны транспортного средства требуется аналогичное устройство. Следует только заметить, что генератор 17 может быть общим для всей системы контроля в целом.

Роль генератора 17 сводится не только к начальной установке делителей частоты и счетчиков-распределителей импульсов. Если в процессе эксплуатации устройства возникнет дефект одного из датчиков (импульсы на его выходе будут отсутствовать), очередной импульс с выхода генератора 17 обнуляет счетчики-распределители импульсов 7 и 8 и устанавливает делители частоты 3 и 4 в такое состояние, при котором появляется разрешение на входах логических элементов И 5 и 6 на прохождение импульсов с датчиков оборотов 1 и 2 на счетчики-распределители импульсов 7 и 8. Пусть, например, отсутствуют импульсы с выхода датчика оборотов 1. В этом случае длительность временных "ворот" на входе счетчика-распределителя 8 становится равной периоду следования импульсов от генератора 17. Поэтому триггер 14 обязательно переключится в единичное состояние и будет находиться в нем до прихода очередного импульса от генератора 17. Яркость свечения элемента индикации 16 существенно возрастет по сравнению с режимом контроля снижения давления, причем при неисправности датчика оборотов переднего колеса загорается индикатор снижения давления в заднем колесе, и соответственно, наоборот. Таким образом, надежность устройства повышается.

При движении транспортного средства на поворотах, как уже указывалось, в схеме прототипа возможны ложные срабатывания. В предлагаемом устройстве число импульсов, попадающее в счетчики-распределители, пропорционально отношению частот вращения переднего и заднего колес, расположенных с одной стороны транспортного средства. Можно показать, что число оборотов заднего и переднего колес с одной стороны транспортного средства даже при поворотах с малым радиусом отличаются незначительно (на 5.8%). Выбрав порог контроля, реагирующий только, например, на двадцатипроцентное отклонение числа оборотов колеса за измерительный интервал можно повысить достоверность контроля за счет исключения ложных срабатываний устройства.

К дополнительным преимуществам предлагаемого устройства можно также отнести отсутствие необходимости в наличии тахогенератора, который может не входить в штатное оборудование транспортного средства.

Таким образом, за счет размещения датчиков оборотов с одной стороны транспортного средства, введения новых элементов и связей, а также периодического принудительного обнуления измерительной схемы удалось повысить надежность устройства и достоверность контроля давления в шинах движущегося транспортного средства.

Устройство может быть полностью выполнено на интегральных микросхемах серий К155 или К561, а также в интегральном исполнении в виде специализированной БИС. Датчики оборотов, как и в схеме прототипа, могут состоять из магнитов, закрепленных на колесе и индукционных датчиков или датчиков Холла, размещенных на неподвижной части транспортного средства.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ В ШИНАХ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее первый и второй датчики оборотов, первый и второй логические элементы И, первый делитель частоты, первый и второй счетчики-распределители импульсов, первый и второй элементы индикации и генератор, при этом выход первого датчика оборотов соединен с первым входом первого логического элемента И, выход второго датчика оборотов соединен с первым входом второго логического элемента И, выход первого делителя частоты соединен с вторым входом первого логического элемента И, вход первого счетчика-распределителя импульсов подключен к выходу первого логического элемента И, вход второго счетчика-распределителя импульсов соединен с выходом второго логического элемента И, отличающееся тем, что оно снабжено вторым делителем частоты, первым и вторым логическими элементами И НЕ, первым и вторым RS-триггерами, первым и вторым формирователями импульсов, при этом первый и второй датчики оборотов выполнены с возможностью установки соответственно на переднем и заднем колесах с одной и той же стороны транспортного средства, вход первого делителя частоты соединен с выходом второго датчика оборотов, вход второго делителя частоты соединен с выходом первого датчика оборотов, выход второго делителя частоты соединен с вторым входом второго логического элемента И, первый вход первого логического элемента И НЕ подключен к выходу первого делителя частоты, второй вход первого логического элемента И НЕ подключен к выходу генератора, выход первого логического элемента И НЕ подключен к входу сброса первого счетчика-распределителя импульсов, первый вход второго логического элемента И НЕ подключен к выходу второго делителя частоты, второй вход к выходу генератора, а выход к входу сброса второго счетчика-распределителя импульсов, входы сброса первого и второго делителей частоты объединены и подключены к выходу генератора, S-вход первого RS-триггера подключен к соответствующему выходу первого счетчика-распределителя импульсов, R-вход через первый формирователь импульсов к выходу первого логического элемента И НЕ, S-вход второго RS-триггера подключен к соответствующему выходу второго счетчика-распределителя импульсов, R-вход через второй формирователь импульсов к выходу второго логического элемента И НЕ, а выходы триггеров подключены к соответствующим элементам индикации.

РИСУНКИ

Рисунок 1