車輪振動壓電俘能性能測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車輪振動壓電俘能性能測試裝置，旨在克服現(xiàn)有技術存在的壓電俘能效率未知、車輪振動模態(tài)信息不健全、壓電發(fā)電機構未優(yōu)化的問題。該裝置包括有輪上測試采集板和接收分析板，輪上測試采集板固定安裝在車輪上，接收分析板安裝在車輪外的其他位置，輪上測試采集板和接收分析板之間采用無線傳輸方式連接；輪上測試采集板包括有壓電俘能采集單元、振動模態(tài)采集單元、主處理器單元、18650鋰離子電池單元、供電電源轉換一單元、無線發(fā)送單元與溫度信息采集單元；壓電俘能采集單元、振動模態(tài)采集單元、SD卡存儲一單元、無線發(fā)送單元與溫度信息采集單元分別和主處理器單元電線連接。接收分析板包括有人機界面單元、從處理器單元等。
【專利說明】車輪振動壓電俘能性能測試裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測試裝置，更確切地說，本發(fā)明涉及一種車輪振動壓電俘能性能的測試裝置。

【背景技術】
[0002]壓電材料利用壓電正效應可以產(chǎn)生電荷，起到發(fā)電效果。若將壓電機構安裝于汽車輪轂處，可將汽車振動產(chǎn)生的機械能轉化為電能，約翰戴維德等人以此發(fā)電機理及系統(tǒng)申報了美國專利，美國專利的公開(公布)號為US6807853 B2,公布日為2004年10月26日，專利名稱為 “System and method for generat ing electric power from a rotating t ire’s mechanical energy (旋轉輪胎機械能轉換為電能的方法和系統(tǒng))”，J.D.亞當森等人申報了美國專利，美國專利的公開(公布)號為CN1331689 C，公布日為2007年8月15日，專利名稱為“利用增強壓電材料從旋轉輪胎機械能量中產(chǎn)生電能的系統(tǒng)”，以上兩個專利介紹了輪胎內的壓電發(fā)電結構，但均沒有提及車輪振動模態(tài)和壓電俘能性能的測試分析方法。孫春華等人申報了中國專利，中國專利的公開(公布)號為CN103116133A，公布日為2013年5月22日，專利名稱為“行車荷載路面振動能量壓電發(fā)電測量方法及其系統(tǒng)”，介紹了一種行車荷載作用下路面振動能量壓電發(fā)電的測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)在路面以下安裝相應的壓電換能單元，雖然可以監(jiān)測并分析車輛速度、載重等因素對壓電俘能效果的影響，但該監(jiān)測方法并不能提供車輪振動模態(tài)信息，不能反映壓電俘能機構對俘能性能的影響，且系統(tǒng)復雜、成本高、實用性差。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是克服了現(xiàn)有技術存在的壓電俘能效率未知、車輪振動模態(tài)信息不健全、壓電俘能機構未優(yōu)化的問題，提供了一種車輪振動壓電俘能性能的測試裝置。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的:所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置包括有輪上測試采集板和接收分析板，輪上測試采集板和接收分析板之間采用無線傳輸方式連接。
[0005]所述的輪上測試采集板包括壓電俘能采集單元、振動模態(tài)采集單元、主處理器單元、SD卡存儲一單元、18650鋰離子電池單元、供電電源轉換一單元、無線發(fā)送單元與溫度?目息米集單兀。
[0006]所述的供電電源轉換一單元包括有型號為NCP551的電壓轉換芯片、型號為RF16100的自恢復保險絲、型號為PBS-1lA的鎖止開關S1、電容Cl、電容C2和電容C3。
[0007]型號為RF16100的自恢復保險絲Fl的一端與18650鋰離子電池單元的“ + ”端電線連接，型號為RF16100的自恢復保險絲Fl的另一端與型號為PBS-1lA的鎖止開關SI的一端電線連接，型號為PBS-1lA的鎖止開關SI的另一端與型號為NCP551的電壓轉換芯片的引腳VIN、電容Cl的一端、電容C2的一端電線連接；電壓轉換芯片的引腳EN與引腳VIN電線連接，電壓轉換芯片的引腳VOUT和VCC3.3端及電容C3的一端電線連接，電容Cl的另一端、電容C2的另一端及電容C3的另一端接地。
[0008]SD卡存儲一單元中的引腳VDD、振動模態(tài)采集單元中的引腳VS與引腳SCL、溫度信息采集單元中的引腳VCC、無線發(fā)送單元的引腳VCC、主處理器單元中的電阻Rl的一端、電阻RlO的一端、電阻Rll的一端與發(fā)光二極管Dl的陽極和供電電源轉換一單元的VCC3.3
端電線連接。
[0009]壓電俘能采集單元、振動模態(tài)采集單元、SD卡存儲一單元、無線發(fā)送單元與溫度信息采集單元分別和主處理器單元電線連接。
[0010]技術方案中所述的壓電俘能采集單元包括有全橋整流電路、濾波電路及AD采樣電路。壓電俘能采集單元中的全橋整流電路由四個型號為IN4148的二極管組成，輸入端PZT_IN1與輸入端PZT_IN2分別與壓電俘能機構的兩個輸出端電線連接，全橋整流電路的一輸出端接地，全橋整流電路的另一輸出端與極性電容C13的正極端及電阻R5的一端電線連接，電容C13的負極端接地；電阻R5的另一端與電阻R6的一端及主處理器的引腳PA2電線連接，電阻R6的另一端接地。
[0011]技術方案中所述的無線發(fā)送單元包括型號為NRF24L01的無線發(fā)送芯片U3 ;無線發(fā)送芯片U3的引腳CE與主處理器單元的引腳PB7電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳CSN與主處理器單元的引腳PB6電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳SCK與主處理器單元的引腳PB5電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳MOSI與主處理器單元的引腳PB4電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳MISO與主處理器單元的引腳PB3電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳IRQ與主處理器單元的引腳PB8電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳GND接地。
[0012]技術方案中所述的溫度信息采集單元包括有型號為DS18B20的溫度采集芯片U4、電阻R7與電容C14。溫度采集芯片U4的引腳DQ和主處理器單元的引腳PC12與電阻R7的一端電線連接；電阻R7另一端與供電電源轉換一單元的VCC3.3端電線連接；溫度采集芯片U4的引腳VCC與電容C14的一端電線連接，電容C14的另一端接地；溫度采集芯片U4的引腳GND接地。
[0013]技術方案中所述的振動模態(tài)采集單元由振動加速度信息采集單元和三軸電子指南針單元組成。所述的振動加速度信息采集單元的電路包括有型號為ADXL345Z的三維加速度信息采集芯片U6、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電容C15及電容C16。三維加速度信息采集芯片U6的引腳SCL和主處理器單元的引腳PB14及電阻R18的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳SDA和主處理器單元的引腳PB15及電阻R17的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳INTl與主處理器單元的引腳PC6及電阻R19的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳CS與主處理器單元的引腳PC7及電阻R20的一端電線連接；電阻R17、電阻R18、電阻R19及電阻R20的另一端均與供電電源轉換一單元的VCC3.3端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳VS和電容C15及電容C16 —端電線連接，電容C15及電容C16的另一端接地。
[0014]所述的三軸電子指南針單元包括有型號為HMC5883L的三維磁場信息采集芯片U5、電阻R8、電阻R9、電阻R16、電容C17、電容C19與電容C20。三維磁場信息采集芯片U5的引腳SCL與主處理器單元的引腳PBll及電阻R8的一端電線連接；三維磁場信息采集芯片U5的引腳SDA 口與主處理器單元的引腳PB12及電阻R9的一端電線連接；三維磁場信息采集芯片U5的引腳DRDY與主處理器單元的引腳PB13及電阻R16的一端電線連接；電阻R8、電阻R9及電阻R16的另一端與供電電源轉換一單元的VCC3.3端電線連接；電容C19的一端與三維磁場信息采集芯片U5的引腳SETP電線連接，電容C19的另一端與三維磁場信息采集芯片U5的引腳SETC電線連接；電容C20的一端與三維磁場信息采集芯片U5的引腳Cl電線連接，電容C20的另一端接地；電容C17的一端與三維磁場信息采集芯片U5的引腳VDD1及供電電源轉換一單元的VCC3.3端電線連接，電容C17的另一端接地；三維磁場信息采集芯片U5的引腳GND接地。
[0015]技術方案中所述的SD卡存儲一單元由SD卡存儲接口電路構成，所述的SD卡存儲接口電路包括型號為HX-0905的自彈式SD卡底座、上拉電路和濾波電路組成。SD卡存儲接口電路的引腳⑶/DATA3與主處理器的引腳PB9及電阻R23的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳CMD與主處理器的引腳PB4及電阻R24的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳CLK與主處理器的引腳PB5及電阻R25的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳DATAO和主處理器的引腳PB3及電阻R26的一端電線連接；電阻R23的另一端、電阻R24的另一端、電阻R25的另一端、電阻R26的另一端與供電電源轉換一單元的VCC3.3端電線連接，SD卡存儲接口電路的引腳VDD與電容C22的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳VSS與GND端及C22的另一端電線連接。
[0016]技術方案中所述的接收分析板由人機界面單元、從處理器單元、SD卡存儲二單元、無線接收單元與供電電源轉換二單元組成。
[0017]所述的供電電源轉換二單元包括型號為MIN1-USB-B-R的USB底座JJ3、型號為NCP551的電壓轉換芯片UU4、型號為RF16100的自恢復保險絲FFl、型號為PBS-1lA的鎖止開關SS6、電容CC12、電容CC13和電容CC14。
[0018]自恢復保險絲FFl的一端與USB底座JJ3的引腳VBus電線連接，自恢復保險絲FFl的另一端與鎖止開關SS6的一端電線連接，鎖止開關SS6的另一端與電壓轉換芯片UU4的引腳VIN、電容CC12的一端、電容CC13的一端電線連接；電壓轉換芯片UU4的引腳EN與引腳VIN電線連接，電壓轉換芯片UU4的引腳VOUT與VCC3端及電容CC14的一端電線連接，電容CC12、電容CC13及電容CC14的另一端接地。
[0019]無線接收單元的引腳VCC、SD卡存儲二單元的引腳VDD、人機界面單元的引腳VCC與人機界面單元的喚醒鍵SS3的一端和供電電源轉換二單元的VCC3端電線連接。
[0020]人機界面單元、SD卡存儲二單元與無線接收單元分別和從處理器單元電線連接。
[0021]技術方案中所述的接收分析板的人機界面單元由型號為UG-2864ASYCG的OLED顯示單元和按鍵單元組成。所述的OLED顯示單元的引腳LCD_D0至引腳LCD_D7依次和從處理器單元的引腳PPBO至引腳PPB7電線連接；0LED顯示單元的引腳LCD_CS與從處理器單元的引腳PPC9電線連接；0LED顯示單元的引腳LCD_RS與從處理器單元的引腳PPC8電線連接；0LED顯示單元的引腳LCD_RD與從處理器單元的引腳PPC6電線連接；0LED顯示單元的引腳LCD_WR與從處理器單元的引腳PPC7電線連接；0LED顯示單元的引腳VCC與供電電源轉換二單元的VCC3端電線連接；0LED顯示單元的引腳GND接地。所述的按鍵單元包括確認鍵SS1、向下切換鍵SS2、喚醒鍵SS3、向上切換鍵SS4與取消鍵SS5。按鍵單元中喚醒鍵SS3的一端與供電電源轉換二單元的VCC3端電線連接，喚醒鍵SS3的另一端與從處理器單元的引腳PPAO電線連接；向上切換鍵SS4的一端接地，向上切換鍵SS4的另一端與從處理器單元的引腳PPAl電線連接；向下切換鍵SS2的一端接地，向下切換鍵SS2的另一端與從處理器單元的引腳PPA2電線連接；確認鍵SSl的一端接地，確認鍵SSl的另一端與從處理器單元的引腳PPA3電線連接；取消鍵SS5的一端接地，取消鍵SS5的另一端與從處理器單元的引腳PPA4電線連接。
[0022]技術方案中所述的接收分析板的SD卡存儲二單元由SD卡存儲接口電路構成。所述的SD卡存儲接口電路采用一種型號為HX-0905的自彈式的SD卡底座、上拉電路和濾波電路組成。SD卡存儲接口電路的引腳⑶/DATA3與從處理器單元的引腳PPC15及電阻RR4的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳CMD與從處理器單元引腳PPC3及電阻RR5的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳CLK與從處理器單元的引腳PPC2及電阻RR6的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳DATAO與從處理器單元的引腳PPC4及電阻RR7的一端電線連接；電阻RR4的另一端、電阻RR5的另一端、電阻RR6的另一端、電阻RR7的另一端與供電電源轉換二單元的VCC3端電線連接，SD卡存儲接口電路的引腳VDD與電容CC2的一端及供電電源轉換二單元的VCC3端電線連接；電容CC2的另一端接地，SD卡存儲接口電路的引腳VSS接地。
[0023]技術方案中所述的無線接收單元包括有型號為NRF24L01的無線收發(fā)芯片UU2 ;無線收發(fā)芯片UU2的引腳CE和從處理器單元引腳PPCO與電阻RR2的一端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳CSN與從處理器單元引腳PPCl電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳SCK與從處理器單元引腳PPC2電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳MOSI與從處理器單元引腳PPC3電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳MISO與從處理器單元引腳PPC4電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳IRQ和從處理器單元引腳PPC5與電阻RR3的一端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的電阻RR2的另一端與電阻RR3的另一端和供電電源轉換二單元的VCC3端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳GND接地。
[0024]與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明的有益效果是:
[0025]1.本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置可以采集車輪振動產(chǎn)生的壓電俘能電壓，并可以分析得到產(chǎn)生俘能時壓電機構在輪胎內的空間位置、輪轂振動狀態(tài)、輪內溫度等信息，直接反映振動模態(tài)與俘能性能的關系，通過無線單元將輪上實時采集數(shù)據(jù)傳送給接收板存儲，以便進一步分析和評價俘能效果；
[0026]2.本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置功能擴展性和可靠性強，輪上測試采集板可與接收板配套使用，完成采集、傳輸、存儲功能，也可單獨使用，由輪上測試采集單板完成采集和存儲功能，保證記錄數(shù)據(jù)的可靠和完整性；
[0027]3.本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置采用硬件單元化的設計方法，對各單元分別進行設計和制板，以減小單元間電磁干擾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明:
[0029]圖1是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置的結構原理示意框圖；
[0030]圖2是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置中的輪上測試采集板的壓電俘能檢測單元的電路原理圖；
[0031]圖3是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置中的輪上測試采集板的無線發(fā)送單元的電路原理圖；
[0032]圖4是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置中的輪上測試采集板的溫度采集單元的電路原理圖；
[0033]圖5是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置中的輪上測試采集板的振動模態(tài)采集單元中的振動加速度信息采集單元的電路原理圖；
[0034]圖6是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置中的輪上測試采集板的振動模態(tài)采集單元中的三軸電子指南針信息采集單元的電路原理圖；
[0035]圖7是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置中的輪上測試采集板的SD卡存儲一單元的電路原理圖；
[0036]圖8是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置中的輪上測試采集板的供電電源轉換一單元的電路原理圖；
[0037]圖9是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置中的輪上測試采集板的主處理器單元的電路原理圖；
[0038]圖10是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置中的接收分析板的人機界面單元的電路原理圖；
[0039]圖11是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置中的接收分析板的SD卡存儲二單元的電路原理圖；
[0040]圖12是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置中的接收分析板的無線接收單元的電路原理圖；
[0041]圖13是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置中的接收分析板的供電電源轉換二單元的電路原理圖；
[0042]圖14是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置中的接收分析板的從處理器單元的電路原理圖；
[0043]圖15是本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置在車輪上安裝位置的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0044]下面結合附圖對本發(fā)明作詳細的描述:
[0045]為了更好地發(fā)掘和分析車輪振動模態(tài)及俘能效能的關系，本發(fā)明提供了一種車輪振動壓電俘能性能測試裝置，從而為車輪俘能用壓電俘能機構的設計提供理論和測試依據(jù)。
[0046]參閱圖1，本發(fā)明所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置由輪上測試采集板和接收分析板組成，輪上測試采集板和接收分析板之間采用無線傳輸方式連接即傳遞信息。
[0047]一.輪上測試采集板
[0048]輪上測試采集板包括壓電俘能采集單元、振動模態(tài)采集單元、主處理器單元、SD卡存儲一單元、18650鋰離子電池單元、供電電源轉換一單元、無線發(fā)送單元與溫度信息采集單元。
[0049]1.壓電俘能采集單元
[0050]輪上測試采集板的壓電俘能采集單元接連壓電俘能機構的輸出端，由全橋整流電路、濾波電路及AD采樣電路等部分構成，用于實時采集壓電俘能機構隨車輪振動所產(chǎn)生的電壓值。
[0051]參閱圖2，所述的壓電俘能采集單元包括有全橋整流電路、濾波電路及AD采樣電路。
[0052]壓電俘能采集單元中的全橋整流電路由四個型號為IN4148的二極管組成，輸入端PZT_IN1和PZT_IN2分別與全橋整流電路的兩個輸入端(即壓電發(fā)電機構的兩個輸出端)電線連接，全橋整流電路的一輸出端與GND 口電線連接，另一輸出端和極性電容C13的正極端及電阻R5的一端電線連接；電容C13為極性電解電容，電容C13的負極端接地；電阻R5的另一端與電阻R6及主處理器的PA2 口電線連接，電阻R6的另一端接地，實施例中電容C13的大小為100uF，耐壓大小為30V，電阻R5與電阻R6的阻值分別為500歐和200歐。
[0053]2.無線發(fā)送單元
[0054]輪上測試采集板的無線發(fā)送單元為集成的小型從機發(fā)送單元，通過SPI接口與主處理器電線連接，與運行在接收分析板或PC機上的應用軟件配套使用，可實現(xiàn)車輪振動模態(tài)信息及發(fā)電信息的無線傳輸。
[0055]參閱圖3，所述的無線發(fā)送單元包括型號為NRF24L01的無線發(fā)送芯片U3。
[0056]無線發(fā)送芯片U3通過軟件設定為從通信模式，無線發(fā)送芯片U3的引腳CE與主處理器單元的引腳PB7電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳CSN與主處理器單元的引腳PB6電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳SCK與主處理器單元的引腳PB5電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳MOSI與主處理器單元的引腳PB4電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳MISO與主處理器單元的引腳PB3電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳IRQ與主處理器單元的引腳PB8電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳VCC與供電電源轉換一單元的VCC3.3端電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳GND與GND 口電線連接。
[0057]3.溫度信息采集單元
[0058]輪上測試采集板的溫度信息采集單元由數(shù)字式單一溫度功能采集變換芯片及其接口電路構成，用于實時采集車輪的溫度信息。
[0059]參閱圖4，所述的溫度信息采集單元包括有型號為DS18B20的溫度采集芯片U4、電阻R7、電容C14。
[0060]溫度采集芯片U4的引腳DQ和主處理器單元的引腳PC12及電阻R7的一端電線連接；電阻R7是上拉電阻，電阻R7另一端與供電電源轉換一單元的VCC3.3電線連接；溫度采集芯片U4的引腳VCC與供電電源轉換一單元的VCC3.3及電容C14的一端電線連接，電容C14為去耦電容，電容C14的另一端與GND 口電線連接；溫度采集芯片U4的引腳GND與GND 口電線連接。實施例中電阻R7的阻值為4.7K歐，電容C14的大小是0.luF。
[0061]4.振動模態(tài)采集單元
[0062]輪上測試采集板的振動模態(tài)采集單元由振動加速度信息采集單元和三軸電子指南針單元組成，其中振動加速度信息采集單元通過三軸振動加速度信息反映壓電振動強度的大小，三軸電子指南針單元可以提供壓電俘能機構三軸磁場信息，由于壓電俘能機構安裝于車輪的固定位置，所以通過變化中的三軸磁場信息可以分析、計算得出車輪的轉速信息，綜合振動加速度信息采集單元和三軸電子指南針單元的信息，可以判斷壓電俘能機構在車輪的哪一三維位置時振動的強弱，反映振動模態(tài)的變化。
[0063]參閱圖5，所述的振動加速度信息采集單元的電路包括有型號為ADXL345Z的三維加速度信息采集芯片U6、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電容C15及電容C16。
[0064]三維加速度信息采集芯片U6的引腳SCL和主處理器單元的引腳PB14及電阻R18的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳SDA和主處理器單元的引腳PB15及電阻R17的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳INTl與主處理器單元的引腳PC6及電阻R19的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳CS與主處理器單元的引腳PC7及電阻R20的一端電線連接；電阻Rl7的另一端、電阻R18的另一端、電阻R19的另一端及電阻R20的另一端均與供電電源轉換一單元的VCC3.3端電線連接；電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20是上拉電阻，實施例中它們的阻值均為5.1K歐；三維加速度信息采集芯片U6的VS腳和供電電源轉換一單元的VCC3.3、電容C15及電容C16 —端電線連接，電容C15的另一端及電容C16的另一端與GND端電線連接，電容C15、電容C16是去耦電容，實施例中它們的大小分別是0.1uF和IuF ;三維加速度信息采集芯片U6的引腳GND與GND電線連接。
[0065]參閱圖6，所述的三軸電子指南針單元的電路包括有型號為HMC5883L的三維磁場信息采集芯片U5、電阻R8、電阻R9、電阻R16、電容C17、電容C19與電容C20。
[0066]三維磁場信息采集芯片U5的引腳SCL與主處理器單元的引腳PBll及電阻R8的一端電線連接；三維磁場信息采集芯片U5的引腳SDA與主處理器單元的引腳PB12及電阻R9的一端電線連接；三維磁場信息采集芯片U5的引腳DRDY與主處理器單元的引腳PB13及電阻R16的一端電線連接；電阻R8的另一端、電阻R9的另一端及電阻R16的另一端與供電電源轉換一單元的VCC3.3 口電線連接；電阻R8、電阻R9、電阻R16是上拉電阻，實施例中均為
5.1K歐；電容C19為置位/復位電容，實施例中大小為0.22uF，電容C19的一端與三維磁場信息采集芯片U5的引腳SETP腳電線連接，電容C19的另一端與三維磁場信息采集芯片U5的引腳SETC電線連接；電容C20為儲能電容，電容C20的一端與三維磁場信息采集芯片U5的引腳Cl電線連接，電容C20的另一端與GND端電線連接；電容C17為去耦電容，電容C17的一端與三維磁場信息采集芯片U5的引腳VDD1及供電電源轉換一單元的VCC3.3電線連接，電容C17的另一端與GND電線連接；三維磁場信息采集芯片U5的引腳GND與GND電線連接。實施例中電容C20大小為4.7uF，電容C17大小為0.luF。
[0067]5.SD卡存儲一單元
[0068]輪上測試采集板的SD卡存儲一單元由SD卡存儲接口電路構成，用于輪上測試采集板在沒有接收分析板協(xié)同工作時，實現(xiàn)獨立存儲采集信息功能。
[0069]參閱圖7，所述的SD卡存儲接口電路包括型號為HX-0905的自彈式SD卡底座、上拉電路和濾波電路組成；
[0070]SD卡存儲接口電路的引腳⑶/DATA3與主處理器的引腳PB9及電阻R23的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳CMD與主處理器的引腳PB4及電阻R24的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳CLK與主處理器的引腳PB5及電阻R25的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳DATAO和主處理器的引腳PB3及電阻R26的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳VDD與供電電源轉換一單元的VCC3.3端及電容C22的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳VSS與GND端及C22的一端電線連接；實施例中電阻R23、電阻R24、電阻R25、電阻R26均為上拉電阻，阻值均是5.1K歐，濾波去耦電容C22的值是0.luF。[0071 ] 6.18650鋰離子電池單元
[0072]輪上測試采集板的18650鋰離子電池單元為輪上測試采集板提供電能；
[0073]參閱圖8，所述的鋰離子電池單元型號為18650，其標號為“ + ”引腳與供電電源轉換一單元中自恢復保險絲Fl的一端相連，鋰離子電池單元標號為引腳與GND端電線連接。
[0074]7.供電電源轉換一單元
[0075]輪上測試采集板的供電電源轉換一單元為輪上測試采集板上的元件提供穩(wěn)定可靠的直流電。
[0076]參閱圖8，供電電源轉換一單元包括有型號為NCP551的超低功耗的電壓轉換芯片、型號為RF16100的自恢復保險絲、型號為PBS-1IA的鎖止開關S1、電容Cl、電容C2和電容C3。
[0077]型號為RF16100的自恢復保險絲Fl的一端與18650鋰離子電池單元的“ + ”端電線連接，其另一端與型號為PBS-1lA的鎖止開關SI的一端電線連接，型號為PBS-1lA的鎖止開關SI的另一端與型號為NCP551的電壓轉換芯片的引腳VIN、電容Cl的一端、電容C2的一端電線連接；電壓轉換芯片的引腳EN與引腳VIN電線連接，電壓轉換芯片的引腳VOUT與輸出VCC3.3端及去耦電容C3的一端電線連接，電容Cl的另一端、電容C2的另一端及電容C3的另一端與GND 口電線連接；實施例中電容Cl和電容C2的大小分別為IuF和0.1uF,電容C3的大小為0.1uFo
[0078]8.主處理器單元
[0079]輪上測試采集板的主處理器單元在程序的控制下實現(xiàn)振動模態(tài)信息的采集、溫度信息的采集、壓電俘能信息的采集、接收命令、發(fā)送采集數(shù)據(jù)、存儲信息功能。
[0080]參閱圖9，所述的主處理器單元包括有型號為STM32F103RBT6的主控制芯片、起振電路、復位電路、濾波電路；
[0081]型號為STM32F103RBT6的主控制芯片U2引腳PC12是溫度信息采集單元的單總線操作輸入輸出引腳；主控制芯片U2的引腳PB14、引腳PB15是振動加速度信息采集單元的IIC總線操作輸入輸出引腳；主控制芯片U2的引腳PC6是加速度采樣完成中斷觸發(fā)輸入腳；主控制芯片U2的引腳PA2是壓電俘能信號的輸入引腳，并在芯片內將模擬信號轉化成數(shù)字量；主控制芯片的引腳PB11、引腳PB12是三軸電子指南針單元的IIC總線操作輸入輸出引腳；主控制芯片U2的引腳PB13 口是三維磁場信息采樣完成中斷觸發(fā)輸入腳；主控制芯片U2的引腳PB3 口、引腳PB4、引腳PB5、引腳PB9是主控制芯片U2與SD卡進行SPI通信的操作輸入輸出引腳；主控制芯片U2的引腳PB7是無線發(fā)送單元使能信號輸出端；主控制芯片的引腳PB6、引腳PB3、引腳PB4、引腳PB5是主控制芯片U2與無線發(fā)送單元U3進行SPI通信的操作輸入輸出引腳；主控制芯片U2的引腳PB8為無線發(fā)送單元緩沖區(qū)滿的中斷請求輸入端；主控制芯片U2的引腳PA13為輪上測試采集板工作在發(fā)送模式的“打開/關閉”選擇輸入引腳，主控制芯片U2的引腳PA13與開關S4的一端電線連接，開關S4的另一端與GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳PA15為輪上測試采集板工作在發(fā)送存儲采集模式的“打開/關閉”選擇輸入引腳，主控制芯片U2的引腳PA15與開關S3的一端電線連接，開關S3的另一端與GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳PA8 口為通信狀態(tài)指示燈D3的驅動輸出引腳，主控制芯片U2的引腳PA8與發(fā)光二極管D3的陰極電線連接，發(fā)光二極管D3的陽極與電阻RlO的一端電線連接；主控制芯片U2的引腳PD2為工作模式指示燈D4的驅動輸出引腳，主控制芯片U2的引腳PD2與發(fā)光二極管D4的陰極電線連接，發(fā)光二極管D4的陽極與電阻Rll的一端電線連接；電阻RlO的另一端、電阻Rll的另一端與供電電源轉換一單元的VCC3.3 口電線連接；主控制芯片U2的引腳OSCIN和型號為NX3225⑶_8MHz的表貼晶振Y2的一端及電阻R4的一端、電容C7的一端電線連接；主控制芯片的引腳OSCOUT和型號為NX3225⑶-8MHz的表貼晶振Y2的另一端、電阻R4的另一端與電容C8的一端電線連接；主控制芯片U2的引腳PC14與型號為CC5V-1TA的32.768kHz表貼晶振Yl的一端及電容C5的一端電線連接；主控制芯片U2的引腳PC15與型號為CC5V-1TA的32.768kHz表貼晶振Yl的另一端及電容C26的另一端電線連接；主控制芯片U2的引腳NRST(RESET)和電阻Rl的一端、按鍵KEY_M的一端及電容C4的一端電線連接；主控制芯片U2的引腳VBAT與型號為IN4148的二極管D2的陰極及型號為IN4148的二極管Dl的陰極電線連接；二極管D2的陽極與型號為CR2025的備份電池陽極電線連接；電感LI的一端、二極管Dl的陽極、電阻Rl的另一端與供電電源轉換一單元的VCC3.3 口電線連接；電容C4的另一端、備份電池的陰極與GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳VDDA與電容C9的一端、ClO的一端及電感LI的另一端電線連接；主控制芯片U2的引腳VSSA 口與電容C9的另一端、ClO的另一端、C8的一端、C7的一端、C6的另一端、C5的另一端及GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳Β00Τ0與電阻R2的一端電線連接，電阻R2的另一端與插座JPl的3號引腳電線連接；主控制芯片U2的引腳PB2與電阻R3的一端電線連接，電阻R3的另一端與插座JPl的4號引腳電線連接；插座JPl的I號引腳、插座JPl的2號引腳與供電電源轉換一單元的VCC3.3電線連接；插座JPl的5號引腳、插座JPl的6號引腳與GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳VDD與電容C21的一端及供電電源轉換一單元的VCC3.3電線連接；主控制芯片U2的引腳VSS與電容C21的另一端及GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳VDDl與電容C18的一端及供電電源轉換一單元的VCC3.3電線連接；主控制芯片U2的引腳VSSl與電容C18的另一端及GND 口電線連接；主控制芯片的引腳VDD2與電容Cll的一端及供電電源轉換一單元的VCC3.3電線連接；主控制芯片的引腳VSS2與電容Cll的另一端及GND 口電線連接；主控制芯片U2的引腳VDD3與電容C12的一端及供電電源轉換一單元的VCC3.3電線連接；主控制芯片U2的引腳VSS3與電容C12的另一端及GND 口電線連接；實施例中，電阻Rl的值為1K歐，電阻R4的值為I兆歐，電阻R2的值為100K歐，電阻R3的值為100K歐，電感LI的值為100uH，電容C4、電容C21、電容C18、電容C10、電容C11、電容C12的值為0.1uF,電容C5、電容C6、電容C7、電容C8的值為22pF，電容C9的值為10uF。
[0082]二.接收分析板
[0083]接收分析板由人機界面單元、從處理器單元、SD卡存儲二單元、無線接收單元、供電電源轉換二單元組成。
[0084]1.人機界面單元
[0085]接收分析板的人機界面單元由型號為UG-2864ASYCG的OLED顯示單元JJl和按鍵單元組成，實現(xiàn)采集和狀態(tài)信息的顯示和狀態(tài)切換。
[0086]參閱圖10，OLED顯示單元JJl包括有引腳LCD_D0、引腳LCD_D1、引腳LCD_D2、引腳LCD_D3、引腳LCD_D4、引腳LCD_D5、引腳LCD_D6與引腳LCD_D7 口構成的數(shù)據(jù)總線，引腳LCD_CS、引腳LCD_RS、引腳LCD_RD、引腳LCD_WR共同構成的控制總線，電源線及地線；
[0087]接收分析板中OLED顯示單元JJl的引腳LCD_D0至引腳LCD_D7依次和從處理器單元的引腳PPBO至引腳PPB7電線連接；0LED顯示單元JJl的引腳LCD_CS與從處理器單元的引腳PPC9電線連接；0LED顯示單元JJl的引腳LCD_RS與從處理器單元的引腳PPC8電線連接；0LED顯示單元JJl的引腳LCD_RD與從處理器單元的引腳PPC6電線連接；0LED顯示單元JJl的引腳LCD_WR與從處理器單元的引腳PPC7電線連接；0LED顯示單元JJl的引腳VCC與供電電源轉換二單元的輸出端VCC3電線連接；0LED顯示單元JJl的引腳GND與GNDl 口電線連接。
[0088]參閱圖10，按鍵單元包括確認鍵SS1、向下切換鍵SS2、喚醒鍵SS3、向上切換鍵SS4、取消鍵SS5 ；
[0089]按鍵單元中喚醒鍵SS3的一端與供電電源轉換二單元的VCC3電線連接，另一端與從處理器單元的引腳PPAO電線連接；向上切換鍵SS4的一端與GNDl 口電線連接，另一端與從處理器單元的引腳PPAl電線連接；向下切換鍵SS2的一端與GNDl 口電線連接，另一端與從處理器單元的引腳PPA2電線連接；確認鍵SSl的一端與GNDl 口電線連接，另一端與從處理器單元的引腳PPA3電線連接；取消鍵SS5的一端與GNDl 口電線連接，另一端與從處理器單元的引腳PPA4電線連接。
[0090]2.SD卡存儲二單元
[0091]接收分析板的SD卡存儲二單元由SD卡存儲接口電路構成，用于存儲接收到的采集?目息;
[0092]參閱圖11，所述的SD卡存儲接口電路由型號為ΗΧ-0905的自彈式SD卡底座、上拉電路和濾波電路組成。
[0093]SD卡存儲接口電路的引腳⑶/DATA3與從處理器單元的引腳PPC15及電阻RR4的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳CMD與從處理器單元引腳PPC3及電阻RR5的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳CLK與從處理器單元的引腳PPC2及電阻RR6的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳DATAO與從處理器單元的引腳PPC4及電阻RR7的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳VDD與供電電源轉換二單元的VCC3及電容CC2的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳VSS與GNDl 口電線連接；實施例中，去耦電容CC2的值是0.1uF,上拉電阻RR4、RR5、RR6、RR7的阻值均是5.1K歐。
[0094]3.無線接收單元
[0095]接收分析板的無線接收單元為集成的小型主機收發(fā)單元，通過SPI接口與從處理器單元電線連接，與運行在車輪上的輪上測試采集板配套使用，可發(fā)送車輪信息采集命令、接收米集?目息及顯不米集?目息；
[0096]參閱圖12，所述的無線接收單元包括有型號為NRF24L01的無線收發(fā)芯片UU2。
[0097]型號為NRF24L01的無線收發(fā)芯片UU2通過軟件設定為主通信模式，無線收發(fā)芯片UU2的引腳CE和從處理器單元引腳PPCO與電阻RR2的一端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳CSN與從處理器單元引腳PPCl電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳SCK與從處理器單元引腳PPC2電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳MOSI與從處理器單元引腳PPC3電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳MISO與從處理器單元引腳PPC4電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳IRQ和從處理器單元引腳PPC5與電阻RR3的一端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳VCC、電阻RR2的另一端與電阻RR3的另一端和供電電源轉換二單元的輸出端VCC3電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳GND 口與GNDl 口電線連接。
[0098]4供電電源轉換二單元
[0099]接收分析板的供電電源轉換二單元為接收分析板上的元件提供穩(wěn)定可靠的直流電。
[0100]參閱圖13，所述的供電電源轉換二單元包括型號為MIN1-USB-B-R的USB底座JJ3、型號為NCP551的超低功耗的電壓轉換芯片UU4、型號為RF16100的自恢復保險絲FFl、型號為PBS-1lA的鎖止開關SS6、電容CC12、電容CC13和電容CC14。
[0101]自恢復保險絲FFl的一端與USB底座JJ3的引腳VBus電線連接，自恢復保險絲FFl的另一端與鎖止開關SS6的一端電線連接，鎖止開關SS6的另一端與電壓轉換芯片UU4的引腳VIN、電容CC12的一端、電容CC13的一端電線連接；電壓轉換芯片UU4的引腳EN與引腳VIN電線連接，電壓轉換芯片UU4的引腳VOUT與輸出端VCC3及去耦電容CC14的一端電線連接，電容CC12的另一端、電容CC13的另一端及電容CC14的另一端與GND 口電線連接；實施例中電容CC12和電容CC13的大小分別為IuF和0.1uF,電容CC14的大小為0.luF。
[0102]5.從處理器單元
[0103]接收分析板的從處理器單元在程序的控制下實現(xiàn)接收采集數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)、狀態(tài)設定功能。
[0104]參閱圖14，所述的從處理器單元包括有型號為STM32F103RBT6的從控制芯片UU1、起振電路、復位電路、濾波電路等。
[0105]型號為STM32F103RBT6的從控制芯片UUl引腳PPC15、引腳PPC3、引腳PPC2、引腳PPC4是SD卡存儲二單元的SPI總線操作輸入輸出引腳；從控制芯片UUl引腳PPCO是無線接收單元UU2使能信號輸出端；從控制芯片UUI的引腳PPC1、引腳PPC2、引腳PPC3、引腳PPC4是從控制芯片UUl與無線收發(fā)單元UU2進行SPI通信的操作輸入輸出引腳；從控制芯片UUl的引腳PPC5為無線收發(fā)單元緩沖區(qū)滿的中斷請求輸入端；從控制芯片UUl的引腳PPAl 口為接收分析板“up”功能的按鍵輸入引腳；從控制芯片UUl的引腳PPA2為接收分析板“down”功能的按鍵輸入引腳，從控制芯片UUl的引腳PA3為接收板“ok”功能的按鍵輸入引腳，從控制芯片UUl的引腳PA4為接收板“esc”功能的按鍵輸入引腳；從控制芯片UUl的引腳0SC0UT1和型號為NX3225⑶-8MHz的表貼晶振YY2的一端、電阻RR8的一端與電容CC6的一端電線連接；從控制芯片UUl的引腳OSCINl和型號為NX3225⑶_8MHz的表貼晶振YY2的另一端、電阻RR8的另一端、電容CC5的一端電線連接；從控制芯片UUl的引腳PPC14和型號為CC5V-1TA的32.768kHz表貼晶振YYl的一端及電容CC3的一端電線連接；從控制芯片UUl的引腳PPC15與型號為CC5V-1TA的32.768kHz表貼晶振UUl的另一端及電容CC4的一端電線連接；從控制芯片UUl的引腳RESETl和電阻RRl的一端、按鍵KEY_M1的一端及電容CCl的一端電線連接；從控制芯片UUl的引腳VBATl和型號為IN4148的二極管DD2的陰極及型號為IN4148的二極管DDl的陰極電線連接；二極管DD2的陽極與型號為CR2025的備份電池BAT2的陽極電線連接；電感LLl的一端、二極管DDl的陽極、電阻RRl的另一端與供電電源轉換二單元的VCC3電線連接；電容CCl的另一端、備份電池BAT2的陰極與GND口電線連接；從控制芯片UUl的13號引腳和電容CC7的一端、CC8的一端及電感LLl的另一端電線連接；從控制芯片UUl的12腳和電容CC7的另一端、CC8的另一端、CC6的另一端、CC5的另一端、CC4的另一端、CC3的另一端及GND 口電線連接；從控制芯片UUl的引腳BOOTOO與電阻RR9的一端電線連接，電阻RR9的另一端與插座JJ2的3號引腳電線連接；從控制芯片UUl的引腳PPB2與電阻RRlO的一端電線連接，電阻RRlO的另一端與插座JJ2的4號引腳電線連接；插座JJ2的I號引腳、插座JJ2的2號引腳與供電電源轉換二單元的VCC3電線連接；插座JJ2的5號引腳、插座JJ2的6號引腳與GND 口電線連接；從控制芯片的19號引腳與電容CC15的一端及供電電源轉換一單元的VCC3電線連接；從控制芯片UUl的18號引腳與電容CC15的另一端及GNDl 口電線連接；從控制芯片UUl的32號引腳與電容CCll的一端及供電電源轉換二單元的VCC3電線連接；從控制芯片UUl的31號引腳與電容CCll的另一端及GND 口電線連接；從控制芯片UUl的48號引腳和電容CC9的一端及供電電源轉換二單元的VCC3電線連接；從控制芯片UUl的47號引腳與電容CC9的另一端及GNDl 口電線連接；從控制芯片UUl的64號引腳和電容CClO的一端及供電電源轉換二單元的VCC3電線連接；從控制芯片UUl的63號引腳與電容CClO的另一端及GNDl 口電線連接；實施例中，電阻RRl的值為1K歐，電阻RR8的值為I兆歐，電阻RR9的值為100K歐，電阻RRlO的值為100K歐，電感LLl的值為10uH,電容CC9、電容CC10、電容CC11、電容CC15、電容CC8、電容CCl的值為0.1uF,電容CC3、電容CC4、電容CC5、電容CC6的值為22pF，電容CC7的值為10uF。
[0106]車輪振動壓電俘能性能測試裝置的工作原理:
[0107]本發(fā)明由輪上測試采集板和接收分析板組成，其中輪上測試采集板由壓電俘能采集單元、無線發(fā)送單元、振動模態(tài)采集單元、溫度信息采集單元、SD卡存儲一單元、18650鋰離子電池單元、供電電源轉換模塊一單元組成；接收分析板由無線接收單元、人機界面單元、SD卡存儲二單元、供電電源轉換二單元組成。其中，壓電俘能采集單元與壓電俘能機構的輸出端相連，壓電俘能采集單元由全橋整流、濾波電路及AD采樣電路構成，用于實時采集壓電發(fā)電機構隨車輪振動所產(chǎn)生的電壓值；無線發(fā)送單元為集成的小型從機模塊，通過SPI接口與主控制器相連，與運行在接收分析板或PC機上的應用軟件配套使用，可實現(xiàn)車輪振動模態(tài)信息及發(fā)電信息的無線傳輸；振動模態(tài)采集單元由振動加速度信息采集單元和三軸電子指南針單元組成，其中振動加速度信息采集單元通過三軸振動加速度信息反映壓電振動強度的大小，三軸電子指南針單元可以提供壓電發(fā)電板三軸磁場信息，由于壓電發(fā)電板安裝于車輪的固定位置，所以通過變化中的三軸磁場信息可以分析、計算得出車輪的轉速信息，綜合振動加速度信息采集單元和三軸電子指南針單元的信息，可以判斷壓電發(fā)電板在車輪的某一三維位置時振動的強弱，反映振動模態(tài)的變化；溫度信息采集單元由數(shù)字式單一溫度功能采集變換芯片及其接口電路構成，用于實時采集車輪的溫度信息；輪上測試采集板SD卡存儲一單元由SD卡底座及接口電路構成，用于輪上測試采集板在沒有接收分析板協(xié)同工作時，實現(xiàn)獨立存儲采集信息功能；18650鋰離子電池單元為輪上測試采集板提供電能；輪上測試采集板供電電源轉換一單元為該板上的元件提供穩(wěn)定可靠的直流電壓；無線接收單元為集成的小型主機模塊，通過SPI接口與從控制器相連，與運行在輪上測試采集板配套使用，可發(fā)送車輪信息采集命令、接收采集信息及顯示采集信息；人機界面單元中的顯示單元與從控制器并行總線相連，用于顯示接收到的采集信息；min1-USB接口由底座及相應接口電路組成，用于為該板提供電能及與PC機間傳遞數(shù)據(jù)；接收分析板SD卡存儲模塊由SD卡底座及接口電路構成，用于存儲接收到的采集信息；接收分析板供電電源轉換模塊為該板上的元件提供穩(wěn)定可靠的直流電壓。
[0108]在輪上測試采集板和接收分析板協(xié)同工作方式下，輪上測試采集板上電后完成各子單元初始化工作并等待接收分析板發(fā)出的采集命令。當接收分析板的人機界面由操作人員設置為“開始”時，接收分析板通過無線接收單元發(fā)送命令信息，輪上測試采集板開始采集狀態(tài)。首先，通過AD轉換通道讀取壓電俘能信息、再通過單總線讀取溫度信息，通過SPI總線由振動加速度傳感芯片讀取三軸振動加速度信息，通過三軸電子指南針傳感芯片讀取三軸磁場信息，將采集到的信息按預設格式封裝成一組數(shù)據(jù)包。輪上測試采集板根據(jù)按鍵狀態(tài)判斷，若是“發(fā)送模式”，將剛采集的數(shù)據(jù)包通過無線發(fā)送單元發(fā)出；若是“發(fā)送存儲模式”，則將剛采集的數(shù)據(jù)包既通過無線發(fā)送單元發(fā)出，還要將數(shù)據(jù)包存儲到SD卡存儲一單元中。當無線接收單元的緩沖區(qū)中斷產(chǎn)生時，接收分析板由緩沖區(qū)讀出此組數(shù)據(jù)包，并將其存儲至SD卡存儲二單元中。接收分析板根據(jù)采集的溫度信息，判斷溫度是否過高或過低，當輪上溫度超出設定的臨界值時，接收分析板發(fā)出聲光報警信息。接收分析板通過變化中的三軸磁場信息可以分析、計算得出車輪的轉速信息，綜合壓電俘能信息、三軸磁場信息和三軸振動加速度信息，可以分析得到壓電俘能機構在車輪的某一三維位置時振動的強弱、壓電俘能的大小，反映車輪振動壓電俘能的綜合性能。在人機界面的OLED顯示單元的不同像素位置上顯示不同的采集信息。
[0109]參閱圖15，所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置由輪上測試采集板和接收分析板兩部分組成；其中輪上測試采集板通過三寸螺釘固定安裝在車輪輪輻上，并通過輪上測試采集板壓電俘能采集單元的引腳PZT_IN1、引腳PZT_IN2與同樣固定在車輪輪輻上的壓電俘能機構電線連接，此處壓電俘能機構為待測試和分析的對象；接收分析板安裝在車輪外的其他位置，以方便記錄顯示和存儲。
【權利要求】
1.一種車輪振動壓電俘能性能測試裝置，其特征在于，所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置包括輪上測試采集板和接收分析板，輪上測試采集板和接收分析板之間采用無線傳輸方式連接； 所述的輪上測試采集板包括壓電俘能采集單元、振動模態(tài)采集單元、主處理器單元、SD卡存儲一單元、18650鋰離子電池單元、供電電源轉換一單元、無線發(fā)送單元與溫度信息采集單元； 所述的供電電源轉換一單元包括有型號為NCP551的電壓轉換芯片、型號為RF16100的自恢復保險絲、型號為PBS-1lA的鎖止開關S1、電容Cl、電容C2和電容C3 ； 型號為RF16100的自恢復保險絲Fl的一端與18650鋰離子電池單元的“ + ”端電線連接，型號為RF16100的自恢復保險絲Fl的另一端與型號為PBS-1lA的鎖止開關SI的一端電線連接，型號為PBS-1lA的鎖止開關SI的另一端與型號為NCP551的電壓轉換芯片的引腳VIN、電容Cl的一端、電容C2的一端電線連接；電壓轉換芯片的引腳EN與引腳VIN電線連接，電壓轉換芯片的引腳VOUT和VCC3.3端及電容C3的一端電線連接，電容Cl的另一端、電容C2的另一端及電容C3的另一端接地； SD卡存儲一單元中的引腳VDD、振動模態(tài)采集單元中的引腳VS與引腳SCL、溫度信息采集單元中的引腳VCC、無線發(fā)送單元的引腳VCC、主處理器單元中的電阻Rl的一端、電阻RlO的一端、電阻Rll的一端與發(fā)光二極管Dl的陽極和供電電源轉換一單元的VCC3.3端電線連接； 壓電俘能采集單元、振動模態(tài)采集單元、SD卡存儲一單元、無線發(fā)送單元與溫度信息采集單元分別和主處理器單元電線連接。
2.按照權利要求1所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置，其特征在于，所述的壓電俘能采集單元包括有全橋整流電路、濾波電路及AD采樣電路； 壓電俘能采集單元中的全橋整流電路由四個型號為IN4148的二極管組成，輸入端PZT_IN1與輸入端PZT_IN2分別與壓電俘能機構的兩個輸出端電線連接，全橋整流電路的一輸出端接地，全橋整流電路的另一輸出端與極性電容C13的正極端及電阻R5的一端電線連接，電容C13的負極端接地；電阻R5的另一端與電阻R6的一端及主處理器的引腳PA2電線連接，電阻R6的另一端接地。
3.按照權利要求1所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置，其特征在于，所述的無線發(fā)送單元包括型號為NRF24L01的無線發(fā)送芯片U3 ； 無線發(fā)送芯片U3的引腳CE與主處理器單元的引腳PB7電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳CSN與主處理器單元的引腳PB6電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳SCK與主處理器單元的引腳PB5電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳MOSI與主處理器單元的引腳PB4電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳MISO與主處理器單元的引腳PB3電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳IRQ與主處理器單元的引腳PB8電線連接；無線發(fā)送芯片U3的引腳GND接地。
4.按照權利要求1所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置，其特征在于，所述的溫度信息采集單元包括有型號為DS18B20的溫度采集芯片U4、電阻R7與電容C14 ； 溫度采集芯片U4的引腳DQ和主處理器單元的引腳PC12與電阻R7的一端電線連接；電阻R7另一端與供電電源轉換一單元的VCC3.3端電線連接；溫度采集芯片U4的引腳VCC與電容C14的一端電線連接，電容C14的另一端接地；溫度采集芯片U4的引腳GND接地。
5.按照權利要求1所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置，其特征在于，所述的振動模態(tài)采集單元由振動加速度信息采集單元和三軸電子指南針單元組成； 所述的振動加速度信息采集單元的電路包括有型號為ADXL345Z的三維加速度信息采集芯片U6、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電容C15及電容C16 ； 三維加速度信息采集芯片U6的引腳SCL和主處理器單元的引腳PB14及電阻R18的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳SDA和主處理器單元的引腳PB15及電阻R17的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳INTl與主處理器單元的引腳PC6及電阻R19的一端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳CS與主處理器單元的引腳PC7及電阻R20的一端電線連接；電阻R17、電阻R18、電阻R19及電阻R20的另一端均與供電電源轉換一單元的VCC3.3端電線連接；三維加速度信息采集芯片U6的引腳VS和電容C15及電容C16 —端電線連接，電容C15及電容C16的另一端接地； 所述的三軸電子指南針單元包括有型號為HMC5883L的三維磁場信息采集芯片U5、電阻R8、電阻R9、電阻R16、電容C17、電容C19與電容C20 ； 三維磁場信息采集芯片U5的引腳SCL與主處理器單元的引腳PBll及電阻R8的一端電線連接；三維磁場信息采集芯片U5的引腳SDA 口與主處理器單元的引腳PB12及電阻R9的一端電線連接；三維磁場信息采集芯片U5的引腳DRDY與主處理器單元的引腳PB13及電阻R16的一端電線連接；電阻R8、電阻R9及電阻R16的另一端與供電電源轉換一單元的VCC3.3端電線連接；電容C19的一端與三維磁場信息采集芯片U5的引腳SETP電線連接，電容C19的另一端與三維磁場信息采集芯片U5的引腳SETC電線連接；電容C20的一端與三維磁場信息采集芯片U5的引腳Cl電線連接，電容C20的另一端接地；電容C17的一端與三維磁場信息采集芯片U5的引腳VDD1及供電電源轉換一單元的VCC3.3端電線連接，電容C17的另一端接地；三維磁場信息采集芯片U5的引腳GND接地。
6.按照權利要求1所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置，其特征在于，所述的SD卡存儲一單元由SD卡存儲接口電路構成，所述的SD卡存儲接口電路包括型號為HX-0905的自彈式SD卡底座、上拉電路和濾波電路組成； SD卡存儲接口電路的引腳⑶/DATA3與主處理器的引腳PB9及電阻R23的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳CMD與主處理器的引腳PB4及電阻R24的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳CLK與主處理器的引腳PB5及電阻R25的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳DATAO和主處理器的引腳PB3及電阻R26的一端電線連接；電阻R23的另一端、電阻R24的另一端、電阻R25的另一端、電阻R26的另一端與供電電源轉換一單元的VCC3.3端電線連接，SD卡存儲接口電路的引腳VDD與電容C22的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳VSS與GND端及C22的另一端電線連接。
7.按照權利要求1所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置，其特征在于，所述的接收分析板由人機界面單元、從處理器單元、SD卡存儲二單元、無線接收單元與供電電源轉換二單元組成； 所述的供電電源轉換二單元包括型號為MIN1-USB-B-R的USB底座JJ3、型號為NCP551的電壓轉換芯片UU4、型號為RF16100的自恢復保險絲FF1、型號為PBS-1lA的鎖止開關SS6、電容CC12、電容CC13和電容CC14 ； 自恢復保險絲FFl的一端與USB底座JJ3的引腳VBus電線連接，自恢復保險絲FFl的另一端與鎖止開關SS6的一端電線連接，鎖止開關SS6的另一端與電壓轉換芯片UU4的引腳VIN、電容CC12的一端、電容CC13的一端電線連接；電壓轉換芯片UU4的引腳EN與引腳VIN電線連接，電壓轉換芯片UU4的引腳VOUT與VCC3端及電容CC14的一端電線連接，電容CC12、電容CC13及電容CC14的另一端接地； 無線接收單元的引腳VCC、SD卡存儲二單元的引腳VDD、人機界面單元的引腳VCC與人機界面單元的喚醒鍵SS3的一端和供電電源轉換二單元的VCC3端電線連接； 人機界面單元、SD卡存儲二單元與無線接收單元分別和從處理器單元電線連接。
8.按照權利要求7所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置，其特征在于，所述的接收分析板的人機界面單元由型號為UG-2864ASYCG的OLED顯示單元和按鍵單元組成； 所述的OLED顯示單元的引腳LCD_D0至引腳LCD_D7依次和從處理器單元的引腳PPBO至引腳PPB7電線連接；0LED顯示單元的引腳LCD_CS與從處理器單元的引腳PPC9電線連接；0LED顯示單元的引腳LCD_RS與從處理器單元的引腳PPC8電線連接；0LED顯示單元的引腳LCD_RD與從處理器單元的引腳PPC6電線連接；0LED顯示單元的引腳LCD_WR與從處理器單元的引腳PPC7電線連接；0LED顯示單元的引腳VCC與供電電源轉換二單元的VCC3端電線連接；0LED顯示單元的引腳GND接地； 所述的按鍵單元包括確認鍵SS1、向下切換鍵SS2、喚醒鍵SS3、向上切換鍵SS4與取消鍵 SS5 ； 按鍵單元中喚醒鍵SS3的一端與供電電源轉換二單元的VCC3端電線連接，喚醒鍵SS3的另一端與從處理器單元的引腳PPAO電線連接；向上切換鍵SS4的一端接地，向上切換鍵SS4的另一端與從處理器單元的引腳PPAl電線連接；向下切換鍵SS2的一端接地，向下切換鍵SS2的另一端與從處理器單元的引腳PPA2電線連接；確認鍵SSl的一端接地，確認鍵SSl的另一端與從處理器單元的引腳PPA3電線連接；取消鍵SS5的一端接地，取消鍵SS5的另一端與從處理器單元的引腳PPA4電線連接。
9.按照權利要求7所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置，其特征在于，所述的接收分析板的SD卡存儲二單元由SD卡存儲接口電路構成； 所述的SD卡存儲接口電路采用一種型號為HX-0905的自彈式的SD卡底座、上拉電路和濾波電路組成； SD卡存儲接口電路的引腳⑶/DATA3與從處理器單元的引腳PPC15及電阻RR4的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳CMD與從處理器單元引腳PPC3及電阻RR5的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳CLK與從處理器單元的引腳PPC2及電阻RR6的一端電線連接；SD卡存儲接口電路的引腳DATAO與從處理器單元的引腳PPC4及電阻RR7的一端電線連接；電阻RR4的另一端、電阻RR5的另一端、電阻RR6的另一端、電阻RR7的另一端與供電電源轉換二單元的VCC3端電線連接，SD卡存儲接口電路的引腳VDD與電容CC2的一端及供電電源轉換二單元的VCC3端電線連接；電容CC2的另一端接地；SD卡存儲接口電路的引腳VSS接地。
10.按照權利要求7所述的車輪振動壓電俘能性能測試裝置，其特征在于，所述的無線接收單元包括有型號為NRF24L01的無線收發(fā)芯片UU2 ;無線收發(fā)芯片UU2的引腳CE和從處理器單元引腳PPCO與電阻RR2的一端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳CSN與從處理器單元引腳PPCl電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳SCK與從處理器單元引腳PPC2電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳MOSI與從處理器單元引腳PPC3電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳MISO與從處理器單元引腳PPC4電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳IRQ和從處理器單元引腳PPC5與電阻RR3的一端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的電阻RR2的另一端與電阻RR3的另一端和供電電源轉換二單元的VCC3端電線連接；無線收發(fā)芯片UU2的引腳GND接地。
【文檔編號】G01R29/22GK104459357SQ201410752747
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權日:2014年12月8日
【發(fā)明者】李新波, 付云博, 楊涵璐, 姜良旭, 劉國君, 吳越, 劉建芳, 楊志剛, 石要武 申請人:吉林大學