孫煦 吳珂珂 李志文 李一明 王琛

【摘 ?要】在夏日高溫條件下，貨車輪胎與路面摩擦產(chǎn)生大量的熱量，使得輪胎內(nèi)側(cè)溫度急劇升高?；诖朔N情形，貨車極易發(fā)生爆胎事故，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種智能輪胎降溫系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，測(cè)控準(zhǔn)確，能夠嚴(yán)格控制駕駛員行駛過(guò)程中輪胎的最高溫度，最大限度的減少夏季因輪胎過(guò)熱引起爆胎事故的發(fā)生率，從而充分保證駕駛員在行駛過(guò)程中的人身安全。

【關(guān)鍵詞】智能輪胎降溫系統(tǒng);紅外溫度傳感器;STM32F103C8T6型芯片;

前言

隨著運(yùn)輸行業(yè)的快速發(fā)展，高速公路運(yùn)輸成為了運(yùn)送貨物的主流方式，其中大部分的貨物通過(guò)大中型貨車運(yùn)輸。在夏日炎熱的天氣下，夏日溫度過(guò)高，貨車輪胎與路面摩擦產(chǎn)生大量的熱量，使得輪胎溫度急劇升高。在此種情形下，貨車極易發(fā)生爆胎事故，為此我們發(fā)明了一種智能輪胎降溫系統(tǒng)，它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)輪胎溫度，并能過(guò)控制水泵作用實(shí)現(xiàn)輪胎的及時(shí)水冷，該種智能輪胎降溫系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，測(cè)控準(zhǔn)確，能夠嚴(yán)格控制駕駛員行駛過(guò)程中輪胎的最高溫度，最大限度的減少夏季因輪胎過(guò)熱引起爆胎事故的發(fā)生率，從而充分保證駕駛員在行駛過(guò)程中的人身安全。

1設(shè)計(jì)思路

通過(guò)分析現(xiàn)有輪胎降溫裝置，研究小組發(fā)現(xiàn)此種裝置存在許多不足，其中主要體現(xiàn)在不能控制輪胎的表層溫度在一個(gè)恒定的范圍內(nèi);降溫水流的利用率低，且沒(méi)有水流量測(cè)定裝置。為此我們提出了以下解決方法。

利用紅外溫度傳感器實(shí)時(shí)測(cè)定輪胎表層溫度，將信號(hào)傳遞給中央處理芯片，利用芯片調(diào)控水滴管出水的流量，對(duì)輪胎進(jìn)行同步降溫。同時(shí)將系統(tǒng)所測(cè)得的數(shù)據(jù)利用數(shù)顯裝置顯示到副駕駛前方的LED顯示屏上，為駕駛員提供參考數(shù)據(jù)，方便駕駛員進(jìn)行油箱添水工作。

2設(shè)計(jì)總述

2.1系統(tǒng)主體設(shè)計(jì)

研究小組開(kāi)發(fā)了一種智能輪胎降溫系統(tǒng)，包括由紅外線溫度傳感器、車載水箱、小型水泵、送水主管道、分流接頭、低壓變電器、車載電瓶、回路導(dǎo)線、控制芯片、芯片安裝盒、溫度顯示器、系統(tǒng)開(kāi)關(guān)、報(bào)警指示燈組成;所述的紅外溫度傳感器安裝于擋泥板下方，包括底板，螺紋孔;所述的車載電瓶置于電瓶箱內(nèi)，其上安裝有壓電頭;所述的控制芯片置于芯片安裝盒，芯片安裝盒固定于車載電瓶箱上方;所述的小型水泵安裝于車載水箱內(nèi)部;所述的溫度顯示器安裝有系統(tǒng)控制開(kāi)關(guān)與報(bào)警提示燈安裝于副駕駛座前方;所述分流接頭安裝于送水主管道一端，送水主管道另一端與小型水泵相連;整個(gè)系統(tǒng)由回路導(dǎo)線連接，按下系統(tǒng)控制開(kāi)關(guān)，紅外溫度傳感器發(fā)出信號(hào)，經(jīng)控制芯片接受處理，控制小型水泵吸水，通過(guò)送水主管道、分流接頭輸送液體到每個(gè)輪胎，使輪胎及時(shí)水冷。具體如下圖1。

2.2紅外傳感器設(shè)計(jì)

紅外傳感器由紅外線傳感器底座、螺栓孔、紅外發(fā)射燈組成。具體如下圖2。

2.3水泵安裝設(shè)計(jì)

控制用水泵放置于水箱中。安裝設(shè)計(jì)包括車載水箱、小型水泵。在出口處裝有送水主管道、分流接頭等。具體如下圖3。

2.4報(bào)警器、顯示器安裝設(shè)計(jì)

報(bào)警器、顯示器安裝設(shè)計(jì)包括溫度顯示器、系統(tǒng)開(kāi)關(guān)、報(bào)警指示燈的位置安放與形狀設(shè)計(jì)。具體如下圖4。

3工作原理

一種智能輪胎降溫裝置，主要由紅外發(fā)射燈、車載水箱、送水主管道、低壓變電器、車載電瓶、控制芯片、溫度顯示器、系統(tǒng)開(kāi)關(guān)、報(bào)警指示燈和小型水泵組成，所述紅外發(fā)射燈設(shè)置在紅外線傳感器底座上，所述車載水箱中設(shè)置有小型水泵，所述小型水泵的出水端連接送水主管道，所述送水主管道的另一端螺紋連接有分流接口，所述控制芯片置于芯片安裝盒中，并用針腳固定，所述車載電瓶通過(guò)回路導(dǎo)線與低壓變電器、控制芯片、溫度顯示器、系統(tǒng)開(kāi)關(guān)、報(bào)警指示燈、紅外發(fā)射燈和小型水泵組成閉合回路。

本實(shí)施例中，所述紅外傳感器底座上設(shè)置有螺栓孔且通過(guò)螺栓孔將紅外傳感器底座固定在擋泥板的下方，所述紅外發(fā)射燈的發(fā)射方向朝向輪胎設(shè)置，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎的溫度。

本實(shí)施例中，所述回路導(dǎo)線通過(guò)電瓶壓電頭與車載電瓶相連，所述的車載電瓶置于電瓶箱內(nèi)，所述電瓶箱的上方設(shè)置有芯片安裝盒。

為了使裝置更具人性化，所述系統(tǒng)開(kāi)關(guān)設(shè)置在溫度顯示器的一側(cè)，所述溫度顯示器、系統(tǒng)開(kāi)關(guān)和報(bào)警指示燈安裝于副駕駛座前方，可實(shí)時(shí)顯示輪胎溫度以及報(bào)警提醒。

在具體實(shí)施時(shí)，按下系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，整個(gè)裝置開(kāi)始運(yùn)行，紅外發(fā)射燈實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎溫度并向控制芯片發(fā)出電信號(hào)，此時(shí)溫度顯示器也實(shí)時(shí)顯示該溫度，控制芯片處理該電信號(hào)，當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，控制芯片控制小型水泵吸水，通過(guò)送水主管道和分流接口輸送液體到每個(gè)輪胎，使輪胎及時(shí)水冷，在另一種情況，當(dāng)輪胎溫度遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)定值或短時(shí)間急劇升高時(shí)，控制芯片還控制報(bào)警指示燈發(fā)出警報(bào)。

4總結(jié)

本設(shè)計(jì)通過(guò)上述具體實(shí)施方案，將輪胎水冷與智能監(jiān)控的結(jié)合，同時(shí)具備二者的多重優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)輪胎水冷溫度的量化，改變了以往憑借經(jīng)驗(yàn)水冷的情形，增加了輪胎水冷的準(zhǔn)確性，減少了水資源的浪費(fèi)，并能夠?qū)崟r(shí)測(cè)控報(bào)警，保證駕駛員行駛過(guò)程中的人身安全，能更好地滿足人們的需求。

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（作者單位：山東科技大學(xué)機(jī)電工程系）