胎壓監(jiān)測材料

接收天線MANCHESTGR編碼射頻接收芯片（解調(diào)輸出數(shù)據(jù)）壓力、溫度傳感器聲波報(bào)警液晶顯示輪胎胎壓監(jiān)測現(xiàn)狀及優(yōu)化接收天線MANCHESTGR編碼射頻接收芯片（解調(diào)輸出數(shù)據(jù)）壓力、溫度傳感器聲波報(bào)警液晶顯示一、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的背景隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，汽車開始大量使用，公路和高速公路也日漸得到重視，并開始發(fā)展起來。高速公路的速度和便利，改變了人們的時(shí)空觀念，拉近了地域距離，改善了人們的生活方式。但是隨之而來的高速公路惡性交通事故卻令人震驚，已經(jīng)引起世界各國的強(qiáng)烈關(guān)注和重視，并開始討論或采取相應(yīng)防范措施。在汽車的高速行駛過程中，輪胎故障是殺傷力最大也是最難預(yù)防的事故隱患，是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。如何解決輪胎故障、怎樣防止爆胎，已成為全球關(guān)注的首要問題。二、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)原理胎壓監(jiān)測系統(tǒng)簡稱“TPMS”，是“tirepressuremonitoringsystem”的縮寫。分兩種：一種是間接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，是通過輪胎的轉(zhuǎn)速差來判斷輪胎是否異常；另一種是直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，通過在輪胎里面加裝四個(gè)胎壓監(jiān)測傳感器，在汽車靜止或者行駛過程中對輪胎氣壓和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)自動監(jiān)測，并對輪胎高壓、低壓、高溫進(jìn)行及時(shí)報(bào)警，避免因輪胎故障引發(fā)的交通事故，以確保行車安全。微控制器（A/D轉(zhuǎn)換,信號調(diào)制編碼）1壓力、溫度傳感器壓力檢測模塊壓力檢測模塊（n號輪胎）（1號輪胎）

TPMS系統(tǒng)主要由胎壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和接收機(jī)兩部分構(gòu)成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖SPW■malI天鍛|_日建F猿收芯片|壓力檢測模塊（n號輪胎）TPMS系統(tǒng)主要由胎壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和接收機(jī)兩部分構(gòu)成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖SPW■malI天鍛|_日建F猿收芯片|~~?MUIJ|——司LE顯示l胎壓監(jiān)割盤點(diǎn)車枇結(jié)枇圖*垣階錘盤二iWtiKi』一w度株|_Tapc1―dMCU|-=-4T—Jf煎亞電池系蜿毒敏初始化看門前定時(shí)器打開|班人垣行枳式測量■蟲為值.溫框f直*nm也值隊(duì)抻電棋式進(jìn)入運(yùn)行唾進(jìn)2mLn后.閔部時(shí)鐘定對喚醒發(fā)送Nlfc融推。就I膛「「指定時(shí)器曲出|進(jìn)入掉電模式梨據(jù)姓刨和校給瑪姓法圖7胎壓監(jiān)測模塊軟件流程圖發(fā)射接收主1、系統(tǒng)通過安裝在輪胎內(nèi)的發(fā)射器直接檢測每個(gè)輪胎的氣壓和溫度數(shù)據(jù)；2、數(shù)據(jù)通過無線傳輸至接收機(jī)，接收機(jī)經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后在顯示器上顯示出每個(gè)輪胎壓力和溫度數(shù)據(jù)；3、系統(tǒng)通過不斷分析連續(xù)數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)異常狀況，并針對不同的異常狀況通過顯示器向駕駛員發(fā)出各類聲光警報(bào)。三、不足與展望由于一方面目前汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展尚屬起步階段，還沒有制定相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，另一方面時(shí)間有限和人為設(shè)計(jì)失誤等原因，本文不可避免地會存在一些不足之處：在汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的采樣端和接收端信號傳送的抗干擾問題上，雖然提出了同一車輛的四個(gè)輪胎之間的互相干擾和不同車輛（都安裝了汽車輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)）之間的信號干擾的問題，但是僅僅基本解決了同一車輛的四個(gè)輪胎之間的互相之間的信號干擾問題，對于不同車輛的輪胎之間的信號干擾問題，由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，并未能加以解決；而在實(shí)際中，隨著越來越多的汽車安裝上汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，不同車輛的輪胎之間的信號干擾時(shí)非常嚴(yán)重的，這一問題必須在今后的工作中得到有效的解決?？梢酝ㄟ^汽車生產(chǎn)廠家和汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)機(jī)構(gòu)制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，比如統(tǒng)一通信協(xié)議，在數(shù)據(jù)幀中加上該汽車的標(biāo)志加以識別，接收端進(jìn)行信號判斷決定是否處理，從而解決這一問題；從采樣端發(fā)送數(shù)據(jù)信號到接收端，由于采用的是無線信號傳送，會受到各種因素的影響，例如輪胎內(nèi)部的溫度和壓力，采樣端與接收端相對位置的高速的變化，外界的天氣環(huán)境，所以傳送的信號存在著錯(cuò)誤的發(fā)送和遺漏的發(fā)送，這就是數(shù)據(jù)傳輸過程中的誤碼率問題。如何降低誤碼率，需要在測試中不斷的改進(jìn)，這是今后工作的重點(diǎn)，因?yàn)橹挥械驼`碼率才能保證系統(tǒng)有效地工作；隨著汽車工藝的不斷提高，將來輪胎的使用壽命也會不斷增加。在汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)中，采樣端所用的電池也需要相對地提高使用壽命。但是這并沒有從本質(zhì)上解決問題，如何開發(fā)一種無源的汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，這將成為今后關(guān)于這一系統(tǒng)研究和開發(fā)的趨勢所在。四、優(yōu)化方案1、可靠性TPMS是一種行車安全系統(tǒng)，可靠問題已成為該系統(tǒng)首要解決的問題。要保證TPMS的可靠工作，首先所有元器件要非?？煽?，特別是用于輪胎檢測模塊的元器件。由于輪胎檢測模塊安裝在輪胎上，環(huán)境溫度變化大，所有器件包括TPMS傳感器、RF發(fā)射芯片、MCU等必須滿足礴0?125°C的使用溫度范圍。其次，無線信號傳輸和接收要可靠。這主要表現(xiàn)在系統(tǒng)具有抵抗其他電子設(shè)備干擾的能力、汽車高速行駛時(shí)中央模塊接收輪胎模塊信號的能力、信號免碰撞的能力以及系統(tǒng)避免誤報(bào)等的能力。2、電源目前安裝在車身上的TPMS中央接收/顯示模塊由汽車電源供電，而安裝在輪胎上的檢測模塊主要采用紐扣電池供電。因?yàn)榧~扣電池的能量非常有限，如何實(shí)現(xiàn)輪胎檢測模塊的低功耗，延長電池使用壽命成為當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。目前主要通過選用低功耗的芯片、比能量高的電池、喚醒技術(shù)以及一些低功耗算法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗。只有在大多數(shù)時(shí)間讓系統(tǒng)處于斷電狀態(tài)或睡眠狀態(tài)，才能省電與延長電池的使用壽命。在以往的TPMS設(shè)計(jì)中通常讓系統(tǒng)處于斷電狀態(tài)實(shí)現(xiàn)低功耗，系統(tǒng)通過在電池處串聯(lián)一個(gè)加速度開關(guān)來實(shí)現(xiàn)輪胎檢測模塊的靜止斷電和運(yùn)動工作。汽車行駛時(shí)，當(dāng)加速度大于加速度開關(guān)的動作門限時(shí)，加速度開關(guān)閉合，電源接通，TPMS開始工作。這種方法雖然可以極大地降低系統(tǒng)功耗，但是當(dāng)汽車處于低速并且加速度變化較大時(shí)，輪胎檢測模塊會頻繁啟動，給系統(tǒng)帶來不穩(wěn)定的因素?，F(xiàn)在的通用方法是讓系統(tǒng)大部分時(shí)間進(jìn)入睡眠狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)低功耗，其喚醒方式主要有定時(shí)喚醒和低頻喚醒兩種。低頻喚醒是通過在輪胎檢測模塊和中央接收模塊之間增加一條低頻通信鏈路實(shí)現(xiàn)的，低頻信號一般為125KHz，中央接收模塊可以通過此鏈路大降低向輪胎檢測模塊發(fā)送喚醒信號。RF發(fā)射器是輪胎檢測模塊中耗電量最大的器件，其工作電流很大，減小其發(fā)射頻率可以大系統(tǒng)功耗。目前一些TPMS傳感器集成了加速度傳感如英飛的SP12、SP30、SP5以及GE的NRPX衛(wèi)星傳感器，系統(tǒng)可以利用該傳感器檢測的加速度大小控制RF發(fā)射的頻率，從而降低TPMS功耗。3、輪胎檢測模塊的定位TPMS中央顯示模塊顯示的輪胎位置和檢測模塊安裝的輪胎位置有著一一對應(yīng)的關(guān)系，這個(gè)關(guān)系在TPMS出廠前或者第一次安裝時(shí)就已經(jīng)設(shè)置好，如圖3所示。TPMS中央接收顯示模塊存儲有每個(gè)TPMS傳感器的ID碼，一個(gè)ID碼對應(yīng)一個(gè)輪胎位置，當(dāng)輪胎檢測模塊發(fā)射輪胎數(shù)據(jù)時(shí)，會連同傳感器的ID碼一起發(fā)射，中央顯示模塊將收到的ID碼和存儲的ID碼相比較，就知道發(fā)射的數(shù)據(jù)是哪個(gè)輪胎的數(shù)據(jù)。當(dāng)汽車行駛一段時(shí)間后，由于各個(gè)輪胎的負(fù)荷不均，導(dǎo)致磨損位置和程度不一樣，為了延長輪胎使用壽命，需要進(jìn)行輪胎的置換保養(yǎng)。輪胎的置換導(dǎo)致安裝在輪胎上的檢測模塊也隨之換位，從而導(dǎo)致以前的對應(yīng)關(guān)系被打破，這就要求對輪胎檢測模塊進(jìn)行重新的位置定位，另外當(dāng)更換新的檢測模塊時(shí)，也需要進(jìn)行模塊的位置定位。位置定位功能是直接式TPMS必須具備的功能，目前國內(nèi)外主要有定編碼形式、界面輸入式、低頻喚醒式、天線接收近發(fā)射場式和外置編碼存儲器式等技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢測模塊的定位，下面主要介紹界面輸入式和低頻喚醒式兩種定位方法。4、輪胎中的天線天線是無線電通訊、無線電廣播、無線電導(dǎo)航、雷達(dá)、遙測遙控等各種無線電系統(tǒng)中的基本組成部分，是一種用來發(fā)射/接收電磁波的器件。天線是決定直接式TPMS系統(tǒng)性能的關(guān)鍵之一。TPMS系統(tǒng)中的天線是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。因?yàn)樘哼b測模塊安裝于輪胎內(nèi)部，所以輪胎諸如輪轂、胎面、子午胎的鋼絲層都會影響天線的工作狀況。輪轂、鋼絲層對天線的方向圖、極化形式包括增益都有影響，橡膠外胎層主要產(chǎn)生增益上的損耗。發(fā)送端天線方向圖：接收天線始終處于發(fā)射天線上方，如果發(fā)射天線固定不動，則其方向圖最佳為最大波束向上且偏向汽車駕駛臺；但是四個(gè)輪胎中的發(fā)射天線是要跟隨輪胎轉(zhuǎn)動的，所以方向圖最好具有一定的全向性。效率：天線效率越高越好，要求輻射效率高并且輸入端匹配度高。極化特性：考慮到天線的旋轉(zhuǎn)和輪胎的結(jié)構(gòu)，為了減少接收盲點(diǎn)，盡可能的實(shí)現(xiàn)圓極化或橢圓極化。接收端天線方向圖：TP