輪胎爆胎預警系統硬件設計的可靠性研究
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2．2 LF低頻喚醒裝置
延長(cháng)系統總的工作時(shí)間還可以采取降低輪胎測量端電流消耗的方式。即當汽車(chē)停止時(shí)或低速運行時(shí)，系統不需要知道輪胎的各項參數，可以使輪胎檢測端進(jìn)入休眠狀態(tài)。當系統需要輪胎數據時(shí)，可用LF低頻喚醒裝置喚醒處于休眠狀態(tài)的輪胎檢測端。所謂低頻喚醒技術(shù)由諧振電路發(fā)展而來(lái)，如圖3所示。圖中右邊為L(cháng)C組成的串聯(lián)諧振電路，它的固有諧振頻率為
，當其天線(xiàn)L3接收到這個(gè)頻率信號時(shí)便會(huì )使電路發(fā)生諧振而產(chǎn)生感應電壓。由電磁場(chǎng)理論：rλ／2π=c／2πf時(shí)，能收到磁場(chǎng)感應。其中λ為信號波長(cháng)，f為信號頻率，c為光速，r為發(fā)射與接收之間的距離。該LF低頻信號選用125 kHz，根據以上公式其適用距離可達上百米，完全適用于駕駛室與輪胎之間1～2 m的距離。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/196884.htm
實(shí)際應用中可以利用駕駛室內的控制模塊通過(guò)三維正交陣列天線(xiàn)(3個(gè)天線(xiàn)分別置于x，y和z方向)向各個(gè)輪胎方向發(fā)射125 kHz LF信號，信號觸發(fā)輪胎檢測模塊的LC諧振電路，從而喚醒處于休眠狀態(tài)的檢測端。在這一過(guò)程中，經(jīng)過(guò)曼徹斯特編碼的串行數據通過(guò)LF驅動(dòng)電路調制到低頻的載波，最后功率放大后由低頻天線(xiàn)發(fā)射出去，檢測端接收到低頻喚醒信號后，根據信號調理與譯碼所得指令，進(jìn)行溫度壓力測量、數據轉換、射頻發(fā)射和休眠等操作。
文中設計的檢測端采用Freeseale公司的MPXY8300A傳感器，其自身已集成LF低頻喚醒電路。LF低頻喚醒發(fā)射端采用ATA5275芯片。低頻喚醒電路結構如圖3所示。此舉可通過(guò)減少工作時(shí)間來(lái)降低系統能耗，從而延長(cháng)輪胎爆胎預警系統的工作時(shí)間。
3 輪胎檢測端射頻天線(xiàn)設計
由于汽車(chē)本身的電磁干擾嚴重，加之輪胎處于高速、高溫的工作環(huán)境，使天線(xiàn)設計成為T(mén)PMS系統穩定工作的前提條件。本文為了加強天線(xiàn)傳輸效率和減小發(fā)射端的體積，天線(xiàn)采用直接在PCB板制成的微帶天線(xiàn)，此系統選擇1／4波長(cháng)單極印制天線(xiàn)。這種天線(xiàn)的最大特點(diǎn)是可以通過(guò)調節長(cháng)度來(lái)適應不同的環(huán)境。系統選用頻率為433．92 MHz，天線(xiàn)用厚度h=1．6 mm FR4材料制作，電介質(zhì)常數ε=4．4時(shí)，假設網(wǎng)絡(luò )匹配阻抗為50 Ω，根據天線(xiàn)尺寸公式(1)和(2)，得到1／4波長(cháng)的天線(xiàn)寬度W=1．5 mm，長(cháng)度L=9．72 cm。
品質(zhì)因數是天線(xiàn)設計的重要參數，對于固定尺寸的天線(xiàn)，品質(zhì)參數Q越高，輸出的功率就越大，但是天線(xiàn)的傳輸帶寬B卻與品質(zhì)因數成反比關(guān)系，過(guò)高的品質(zhì)因數會(huì )降低傳輸帶寬，影響數據信息的正確傳輸，本系統環(huán)形天線(xiàn)的品質(zhì)因數由回路中的總電阻R，射線(xiàn)頻率f、環(huán)形天線(xiàn)的周長(cháng)l決定，可表示為公式(3)：
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