一种智能轮胎降温系统的开发综述

孙煦 吴珂珂 李志文 李一明 王琛

【摘  要】在夏日高温条件下，货车轮胎与路面摩擦产生大量的热量，使得轮胎内侧温度急剧升高。基于此种情形，货车极易发生爆胎事故，为此我们设计了一种智能轮胎降温系统，经济实用，测控准确，能够严格控制驾驶员行驶过程中轮胎的最高温度，最大限度的减少夏季因轮胎过热引起爆胎事故的发生率，从而充分保证驾驶员在行驶过程中的人身安全。

【关键词】智能轮胎降温系统;红外温度传感器;STM32F103C8T6型芯片;

前言

随着运输行业的快速发展，高速公路运输成为了运送货物的主流方式，其中大部分的货物通过大中型货车运输。在夏日炎热的天气下，夏日温度过高，货车轮胎与路面摩擦产生大量的热量，使得轮胎温度急剧升高。在此种情形下，货车极易发生爆胎事故，为此我们发明了一种智能轮胎降温系统，它能够实时监测轮胎温度，并能过控制水泵作用实现轮胎的及时水冷，该种智能轮胎降温系统，经济实用，测控准确，能够严格控制驾驶员行驶过程中轮胎的最高温度，最大限度的减少夏季因轮胎过热引起爆胎事故的发生率，从而充分保证驾驶员在行驶过程中的人身安全。

1设计思路

通过分析现有轮胎降温装置，研究小组发现此种装置存在许多不足，其中主要体现在不能控制轮胎的表层温度在一个恒定的范围内;降温水流的利用率低，且没有水流量测定装置。为此我们提出了以下解决方法。

利用红外温度传感器实时测定轮胎表层温度，将信号传递给中央处理芯片，利用芯片调控水滴管出水的流量，对轮胎进行同步降温。同时将系统所测得的数据利用数显装置显示到副驾驶前方的LED显示屏上，为驾驶员提供参考数据，方便驾驶员进行油箱添水工作。

2设计总述

2.1系统主体设计

研究小组开发了一种智能轮胎降温系统，包括由红外线温度传感器、车载水箱、小型水泵、送水主管道、分流接头、低压变电器、车载电瓶、回路导线、控制芯片、芯片安装盒、温度显示器、系统开关、报警指示灯组成;所述的红外温度传感器安装于挡泥板下方，包括底板，螺纹孔;所述的车载电瓶置于电瓶箱内，其上安装有压电头;所述的控制芯片置于芯片安装盒，芯片安装盒固定于车载电瓶箱上方;所述的小型水泵安装于车载水箱内部;所述的温度显示器安装有系统控制开关与报警提示灯安装于副驾驶座前方;所述分流接头安装于送水主管道一端，送水主管道另一端与小型水泵相连;整个系统由回路导线连接，按下系统控制开关，红外温度传感器发出信号，经控制芯片接受处理，控制小型水泵吸水，通过送水主管道、分流接头输送液体到每个轮胎，使轮胎及时水冷。具体如下图1。

2.2红外传感器设计

红外传感器由红外线传感器底座、螺栓孔、红外发射灯组成。具体如下图2。

2.3水泵安装设计

控制用水泵放置于水箱中。安装设计包括车载水箱、小型水泵。在出口处装有送水主管道、分流接头等。具体如下图3。

2.4报警器、显示器安装设计

报警器、显示器安装设计包括温度显示器、系统开关、报警指示灯的位置安放与形状设计。具体如下图4。

3工作原理

一种智能轮胎降温装置，主要由红外发射灯、车载水箱、送水主管道、低压变电器、车载电瓶、控制芯片、温度显示器、系统开关、报警指示灯和小型水泵组成，所述红外发射灯设置在红外线传感器底座上，所述车载水箱中设置有小型水泵，所述小型水泵的出水端连接送水主管道，所述送水主管道的另一端螺纹连接有分流接口，所述控制芯片置于芯片安装盒中，并用针脚固定，所述车载电瓶通过回路导线与低压变电器、控制芯片、温度显示器、系统开关、报警指示灯、红外发射灯和小型水泵组成闭合回路。

本实施例中，所述红外传感器底座上设置有螺栓孔且通过螺栓孔将红外传感器底座固定在挡泥板的下方，所述红外发射灯的发射方向朝向轮胎设置，实现实时监测轮胎的温度。

本实施例中，所述回路导线通过电瓶压电头与车载电瓶相连，所述的车载电瓶置于电瓶箱内，所述电瓶箱的上方设置有芯片安装盒。

为了使装置更具人性化，所述系统开关设置在温度显示器的一侧，所述温度显示器、系统开关和报警指示灯安装于副驾驶座前方，可实时显示轮胎温度以及报警提醒。

在具体实施时，按下系统开关，整个装置开始运行，红外发射灯实时监测轮胎温度并向控制芯片发出电信号，此时温度显示器也实时显示该温度，控制芯片处理该电信号，当温度高于设定值时，控制芯片控制小型水泵吸水，通过送水主管道和分流接口输送液体到每个轮胎，使轮胎及时水冷，在另一种情况，当轮胎温度远超过设定值或短时间急劇升高时，控制芯片还控制报警指示灯发出警报。

4总结

本设计通过上述具体实施方案，将轮胎水冷与智能监控的结合，同时具备二者的多重优点，能够实现轮胎水冷温度的量化，改变了以往凭借经验水冷的情形，增加了轮胎水冷的准确性，减少了水资源的浪费，并能够实时测控报警，保证驾驶员行驶过程中的人身安全，能更好地满足人们的需求。

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（作者单位：山东科技大学机电工程系）