一种自供电无线轮速传感器的制作方法

1.本实用新型属于车辆传感器技术领域，尤其涉及一种自供电无线轮速传感器。


背景技术：

2.轮速传感器是车辆上常见的测量车轮轮速的传感器。现有的带有线束的轮速传感器，成本高，需要空间布线，容易出现线束断裂、失效等问题。
3.对此，业界提出了采用无线通信的方式代替有线线束传递信号，可以解决上述问题。例如，一种自供电的无线轮速传感器，采用线圈和铁芯作为发电装置，并采用电池或超级电容来储能以为传感器各部件供电。但目前现有技术仅仅提供了一种理论设想，并未详细披露该发电线圈和铁芯与轮速检测单元等部件的结构组成和布置关系。此外，采用单线圈取电，在测试轮转速较低(即车速较低时)，由于信号处理和无线发射模块用电量较大，单线圈取电可能存在无法供电或供电不足的问题。
4.另外，由于信号处理和无线发射模块用电量较大，如何减少这些模块的用电量，以维持传感器稳定持续工作也是整个行业面临的技术难题。


技术实现要素：

5.本实用新型为了克服现有技术中的不足，提供一种自供电无线轮速传感器，使得传感器各部件布置合理、高度集成，传感器具有自供电充足、续航长、能耗低、响应速度快、可靠性高等优点。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种自供电无线轮速传感器，用于检测车轮的转动状态并将检测到的转动状态转换成电信号以无线形式输出，所述自供电无线轮速传感器包括传感器头部和传感器电控部，其中，
7.所述传感器头部包括信号采集元件、第一能量获取单元、第二能量获取单元；
8.所述传感器电控部包括电能采集与管理单元、信号处理单元、无线收发单元；
9.所述信号采集元件电连接所述信号处理单元，所述信号处理单元电连接所述无线收发单元；
10.所述第一能量获取单元和第二能量获取单元分别电连接所述电能采集与管理单元；
11.所述电能采集与管理单元分别向所述信号采集元件、信号处理单元及无线收发单元提供电能。
12.优选地，所述信号采集元件用于检测并采集所述车轮的转动并生成原始旋转信号；所述信号处理单元用于将所述信号采集元件采集到的原始旋转信号转换为速度值数据；所述无线收发单元用于将所述信号处理单元输出的所述速度值数据转换成电信号并以无线形式输出。
13.优选地，所述信号处理单元包括第一信号处理模块，所述第一信号处理模块包括信号放大模块和滤波整形模块；所述信号放大模块用于对所述原始旋转信号进行放大，所
述滤波整形模块用于将所述放大后的原始旋转信号滤波整形为方波信号。
14.优选地，所述信号处理单元还包括第二信号处理模块，所述第二信号处理模块包括模数采样模块和数据处理微控制器；所述模数采样模块用于将所述方波信号转换为数字信号并进行采样，所述数据处理微控制器用于将所述模数采样模块采样的数字信号进行处理并获得所述速度值数据。
15.优选地，所述电能采集与管理单元包括依次电连接的输入接口、整流桥模块、升降压控制模块、电压调节模块及输出接口；所述第一能量获取单元和第二能量获取单元用于产生电能，并通过所述输入接口将电能传入所述电能采集与管理单元；所述电能采集与管理单元根据所述信号采集元件、信号处理单元及无线收发单元的用电需求，提供适配电能。
16.优选地，所述第一能量获取单元、第二能量获取单元及信号采集元件并排布置在传感器头部。
17.优选地，所述第一能量获取单元及第二能量获取单元分列在所述信号采集元件的两侧。
18.优选地，所述第一能量获取单元和第二能量获取单元均为电磁线圈。
19.优选地，所述自供电无线轮速传感器安装于车辆的车轮附近，且所述信号处理单元输出的所述速度值数据为所述车轮的实际转速值数据。
20.优选地，所述信号采集元件为信号采集芯片。
21.与现有技术相比，本实用新型提出的自供电无线轮速传感器，结构布置合理，信号采集元件及两组能量获取单元的集成度高，并且具有自供电充足、续航长、能耗低、响应速度快、可靠性高等优点。两组能量获取单元的设置充分保证供电需求，此外，还对无线模块的传输数据进行改进，极大地降低了无线模块的数据传输量和频率，显著地降低了电量的消耗，同时使得无线通信响应灵敏度和准确度得到提高。本实用新型提出的自供电无线轮速传感器，在传感器端集成处理电路和控制算法，将车轮原始旋转信号进行深度处理，获得车轮转速后再进行无线输出，减少了车身上各控制单元中相应的硬件配置和软件算法处理程序，极大地降低了各控制单元的软硬件需求，提高了运算能力和运行速度，降低了成本。
附图说明
22.图1是本实用新型较佳实施例的自供电无线轮速传感器结构示意图；
23.图2是本实用新型较佳实施例的自供电无线轮速传感器原理示意图。
具体实施方式
24.以下结合附图和较佳实施方式对本实用新型方案作进一步说明。
25.在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本实用新型。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本实用新型的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本实用新型并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本实用新型，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。此外，本文件中如出现表示方向的词汇，如上下左右、上侧、下侧等，仅是为了表述方便而根据当前附图中部件相对位置进行表
述，不应理解为对保护范围的限制。
26.图1是本实用新型较佳实施例的自供电无线轮速传感器结构示意图。
27.如图1所示，在本实施例中，本实用新型提供一种自供电无线轮速传感器1，用于检测车轮的转动状态并将检测到的转动状态转换成电信号以无线形式输出。该自供电无线轮速传感器1设置在车辆上靠近车轮位置，且与设置在车轮上的信号轮2毗邻设置，该信号轮2用于向自供电无线轮速传感器1提供车轮旋转的激励信号。
28.如图1所示，该自供电无线轮速传感器1的本体上包括临近信号轮2的传感器头部和位于传感器头部后侧的传感器电控部14。其中，传感器头部包括信号采集元件13、第一能量获取单元11及第二能量获取单元12。信号采集元件13、第一能量获取单元11及第二能量获取单元12分别与传感器电控部14电连接。第一能量获取单元11、第二能量获取单元12及信号采集元件13并排布置在传感器头部中。进一步地，第一能量获取单元11及第二能量获取单元12并排且分列布置在信号采集元件13的上下两侧。其中，第一能量获取单元11和第二能量获取单元12优选为电磁线圈。本实用新型由于采用了两组能量获取单元，使得传感器能够在车轮带动信号轮2转动时，可以产生更多的激励电能，能为传感器正常工作提供充足的电能保障；并且在车轮转速较低时，相比一组能量获取单元，设置两组能量获取单元获取信号轮转动激励的灵敏度更高，也能够产生足够的电能以保证传感器稳定工作。此外，本实用新型两组能量获取单元分别布置在信号采集单元的周围，使得传感器头部结构更加紧凑，占用空间小，成本更低。
29.图2是本实用新型较佳实施例的自供电无线轮速传感器原理示意图。
30.如图2所示，传感器电控部14包括电能采集与管理单元、信号处理单元及无线收发单元。电能采集与管理单元根据信号采集元件、信号处理单元及无线收发单元的用电需求，提供适配电能。
31.电能采集与管理单元包括依次电连接的输入接口、整流桥模块、升降压控制模块、电压调节模块及输出接口。第一能量获取单元11和第二能量获取单元12分别与输入接口电连接。第一能量获取单元11和第二能量获取单元12受到转动的信号轮2的磁场激励后，产生变化电压和电流，进而产生了电能，并通过输入接口将该电能传入整流桥模块进行整流处理。之后再通过升降压控制模块进行电压升降和稳压处理，最后再通过电压调节模块调节成信号处理单元、无线收发单元等传感器不同组成模块能够适用的电压，并通过输出接口输出到对应的传感器组成模块中。
32.信号处理单元包括第一信号处理模块及第二信号处理模块。信号采集元件13、第一信号处理模块、第二信号处理模块及无线收发单元依次电连接。其中，信号采集元件13用于检测并采集车轮的转动并生成原始旋转信号，该原始旋转信号例如是正弦波信号或规律的脉冲信号等模拟信号。该信号采集元件优选为信号采集芯片，具有集成度高，体积小等优点，且可采用例如霍尔元件、磁阻元件等制成的信号采集芯片。
33.第一信号处理模块包括信号放大模块和滤波整形模块，该信号放大模块用于对所述原始旋转信号进行放大，该滤波整形模块用于将所述放大后的原始旋转信号滤波整形成方波信号。该方波信号例如是和原始旋转信号同频率的模拟信号。
34.第二信号处理模块包括模数采样模块和数据处理微控制器。该模数采样模块用于将上述方波信号转换为数字信号并进行采样，数据处理微控制器用于将上述模数采样模块
采样的数字信号经算法处理获得所述速度值数据。所述速度值数据为车轮的实际转速值。
35.无线收发单元用于将第二信号处理模块输出的速度值数据转换成电信号并以无线形式输出。安装在车辆上的控制单元直接接收或间接地通过无线接收模块接收来自自供电无线轮速传感器发送的车轮速度值数据，并对车辆实施控制。这些控制单元包括但不限于车身电子稳定控制系统(electronic stability control简称esc)、安全气囊控制器(airbag control unit简称acu)、仪表娱乐系统、车联万物(vehicle to everything简称v2x)、刹车防抱死系统(anti-lock braking system简称abs)、车身稳定控制系统(esp，electronic stability program)等。优选地，无线收发单元包括蓝牙通信模组，上述速度值数据通过蓝牙通信模组转换成电信号并以无线形式输出。
36.本实用新型提出的无线轮速传感器，由于在传感器本体中集成了信号处理的第一信号处理模块和第二信号处理模块，能够在传感器中将感测元件感测的车轮原始信号经电路和/或算法处理成车轮实际转速。这样，车身上的各控制单元中就不需要再进行相应的硬件配置和软件算法处理，进而极大地降低了各控制单元的软硬件需求，提高了各控制单元的运算能力和运行速度，同时降低了成本。
37.此外，由于原始信号频率较高，数据传输量较大，现有技术中的无线轮速传感器在利用无线通信方式发送时，需要高频地且持续地发送大量的数据，这对于无线通信响应灵敏度和准确度要求较高，另外也需要耗费大量的电力，传感器的供电电量无法满足长时间持续性地供电需求。本实用新型的无线轮速传感器，能够在前端就对原始信号进行了软硬件的处理。因此，在后端利用无线通信方式发送数据时，只需要发送最终计算出的车轮转速数据即可，这样极大地降低了数据传输量和频率，使得无线通信响应灵敏度和准确度得到提高。另外，由于发送数据量和频率的降低，也显著地降低了电量的消耗，使得传感器自带的电量能够长时间地工作，降低了供电要求。
38.虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本实用新型的保护范围内，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。