TPMS设计方案的思考

文章摘要：TPMS发射模块的安装由于现在的汽车大多已取消了内胎，因此给TPMS发射模块安装带来了极大的方便，目前TPMS发射模块在汽车轮胎内的安装有两种方式：利用气门咀安装或者利用紧箍扣安装在轮毂上。无论采用哪种方式，安装完TPMS发射模块后都必须对轮胎重新做动平衡检验。TPMS接收器和显示器TPMS接收器由UHF ASK/FSK RF接收IC和MCU、键盘以及LCD显示器组成。RF接收IC和MCU在一个盒子里，可安装在汽车仪表箱内；带控制键盘的LCD显示器可安装在驾驶台上。LCD显示器能实时显示每个轮胎的压力、温度、ID识别码，以及声光报警。UHF ASK/FSK RF接收器以T5743为例，该芯片由

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TPMS发射模块的安装
由于现在的汽车大多已取消了内胎，因此给TPMS发射模块安装带来了极大的方便，目前TPMS发射模块在汽车轮胎内的安装有两种方式：利用气门咀安装或者利用紧箍扣安装在轮毂上。无论采用哪种方式，安装完TPMS发射模块后都必须对轮胎重新做动平衡检验。
TPMS接收器和显示器
TPMS接收器由UHF ASK/FSK RF接收IC和MCU、键盘以及LCD显示器组成。RF接收IC和MCU在一个盒子里，可安装在汽车仪表箱内；带控制键盘的LCD显示器可安装在驾驶台上。LCD显示器能实时显示每个轮胎的压力、温度、ID识别码，以及声光报警。
UHF ASK/FSK RF接收器以T5743为例，该芯片由低噪音放大器(LNA)、低通滤波器(LPF)、IF 放大器、DEMOD(ASK/FSK解调器)、数据接口，以及PLL、XTO、VCO和混频器组成。天线接收到的信号经RF模拟前端的LNA放大、LPF滤波、ASK/FSK解调，处理后的数据流交TPMS接收器的MCU，然后经软件处理还原出胎压、温度、ID码送LCD显示，并智能辨别系统是否安全，和提供声光报警。接收器的MCU需要有8K Flash和32 个I/O口，才能适应系统功能的需要。

注意事项
器件的选择
由于TPMS发射模块工作在剧烈振动、环境温差变化大和不便于即时检修的条件下，因此要求所有的器件要有很好的可靠性和稳定性，能适应工作在-40℃~+125℃温度范围。为了缩小TPMS发射模块的体积、节省功耗和增强功能，需要尽可能的选用具有多种功能的SoC。
此外，TPMS产品的ESD保护要符合MIL-STD.833的标准，即人体模式(HBM)>4KV。
省电与唤醒
随着能源问题越来越被重视，系统节能成为本设计考虑的一个重点问题。为了提高TPMS发射模块在一节锂电池下的工作时间，应该在大多数时间内让系统进入睡眠状态。汽车启动时和进入高速行驶时，唤醒TPMS系统的方法一般有两种：一是在汽车启动时TPMS进行自检，在进入高速行驶时用事先设定的软件程序定时巡回检测。这种方法需要在TPMS发射模块上安置唤醒(Wake-up)芯片以便应答TPMS接收器发出的呼唤信号。由于唤醒频率为125KHz低频，所以需要在TPMS接收器上增加一级天线驱动，如ATA5275等；另一种方法是在传感器模块中增加加速度传感器，利用其对运动的敏感性，实现汽车启动时自动开机进入系统自检，汽车高速行驶时按运动速度自动智能确定检测时间周期，利用软件设定安全期、敏感期和危险期，以逐渐缩短巡回检测周期和提高预警能力。
胎压与温度
汽车轮胎的压力与温度是密切相关的，当轮胎气压低于标准值时，变形增大，受力发生变化，若胎压长期低于正常气压的80%，在高速行驶时，轮胎会因急剧升温而脱层，甚至导致爆胎。当轮胎气压高于标准值时，因轮胎与地面接触的面积减少，单位压力增高，使轮胎胎面的中部磨损增加。通过室内试验证明：一般认为气压提高25%，轮胎寿命将会降低15~20%；气压降低25%，寿命大约降低30%。一般轿车的轮胎正常气压值在210kpa左右，多座位商务车在240kpa左右为宜。
此外，汽车轮胎温度越高，轮胎的强度越低，变形越大(一般不能超过80℃，当温度达到95℃时，轮胎的情况非常危险)，每升高1℃，轮胎磨损就增加2%，行驶速度每增加一倍，轮胎行驶里程将降低50%。因此，最好不要超温、超速行使。■

参考文献
1 颜重光等. 新型实用传感器应用指南. 电子工业出版社. 1998
2 颜重光. 关于开发ATMEL轮胎压力监测IC应用市场的报告. 2003

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