汽車(chē)輪胎壓力實(shí)時(shí)監視系統傳感器介紹

汽車(chē)輪胎壓力實(shí)時(shí)監視系統(TPMS)已經(jīng)成為中國汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)的研發(fā)熱點(diǎn)，在今后的五年里全球預計會(huì )有7億1百萬(wàn)只輪胎需要安裝胎壓監測傳感器。美國法律要求從2007年8月起在美國銷(xiāo)售的所有乘用車(chē)和輕型卡車(chē)必須安裝胎壓監測系統，歐洲也頒布了相應的法規。中國是汽車(chē)消費大國，相信不久將來(lái)政府也會(huì )制定類(lèi)似法規。TPMS的需求使一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)正在興起。

TPMS是汽車(chē)輪胎壓力實(shí)時(shí)監視系統“Tire Pressure Monitoring System”的英文縮寫(xiě)，主要用于在汽車(chē)行駛時(shí)實(shí)時(shí)的對輪胎氣壓進(jìn)行自動(dòng)監測，對輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報警，以保障行車(chē)安全，是駕車(chē)者、乘車(chē)人的生命安全保障預警系統。

在汽車(chē)的高速行駛過(guò)程中，輪胎故障是所有駕駛者最為擔心和最難預防的，也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。據統計，在高速公路上發(fā)生的交通事故有 70%~80%是由于爆胎引起的。

怎樣防止爆胎已成為安全駕駛的一個(gè)重要課題。TPMS是目前科學(xué)防爆和預警的有效手段之一。

TPMS系統簡(jiǎn)介

TPMS系統主要有二個(gè)部分組成：安裝在汽車(chē)輪胎上的遠程輪胎壓力監測模塊和安裝在汽車(chē)駕駛臺上的中央監視器(LCD/LED顯示器)。直接安裝在每個(gè)輪胎里測量輪胎壓力和溫度模塊，將測量得到的信號調制后通過(guò)高頻無(wú)線(xiàn)電波(RF)發(fā)射出去。一輛轎車(chē)或面包車(chē)TPMS系統有4個(gè)或5個(gè)(包括備用胎)TPMS監測模塊，一輛卡車(chē)有8~36個(gè)TPMS監測模塊。中央監視器接收TPMS監測模塊發(fā)射的信號，將各個(gè)輪胎的壓力和溫度數據顯示在屏幕上，供駕駛者參考。如果輪胎的壓力或溫度出現異常，中央監視器根據異常情況，發(fā)出報警信號，提醒駕駛者采取必要的措施。

由于汽車(chē)輪胎現在大多都是沒(méi)有內胎的真空子午胎，因此，將TPMS的輪胎壓力監測模塊安裝在輪胎里是十分方便和容易的，但是汽車(chē)在高速跑動(dòng)時(shí)輪胎內環(huán)境和溫度是十分惡劣的，壓力、溫度、濕度變化特別大，所以該模塊的設計要按軍級產(chǎn)品的要求來(lái)選用元器件，按工業(yè)產(chǎn)品的要求來(lái)制訂生產(chǎn)工藝，然而它是一個(gè)量大面廣的汽車(chē)通用安全產(chǎn)品，要按消費電子產(chǎn)品來(lái)定價(jià)。

輪胎壓力監測模塊由五個(gè)部分組成：1. 具有壓力、溫度、加速度、電壓檢測和后信號處理ASIC芯片組合的智能傳感器MCM。2. 8-16位單片機(MCU)。3. RF射頻發(fā)射芯片。4. 鋰亞電池。5. 天線(xiàn)。外殼選用高強度ABS塑料。所有器件、材料都要滿(mǎn)足-40℃~ 125℃的使用溫度范圍。

輪胎壓力監測模塊是安裝在輪胎上的輪胎壓力、溫度實(shí)時(shí)監測和數據發(fā)送系統裝置。輪胎壓力監測模塊做成的TPMS發(fā)射器分成車(chē)胎內內置和車(chē)胎外外置兩種。

TPMS智能傳感器是整合了硅顯微機械加工(MEMS)技術(shù)制作的壓力傳感器、溫度傳感器、加速度計、電池電壓檢測、內部時(shí)鐘和一個(gè)包含模數轉換器(ADC)、取樣/保持(S/H)、SPI口、校準(Calibration)、數據管理(Data)、ID碼的數字信號處理ASIC單元或MCU的 SoC，模塊具有掩膜可編程性，即可以利用客戶(hù)專(zhuān)用軟件進(jìn)行配置。它是由MEMS傳感器和ASIC/MCU電路二塊芯片，用集成電路工藝做在一個(gè)封裝里的。智能傳感器是一個(gè)MCM模塊，它將壓力/溫度、加速度和MCU集成在一起；為了便于TPMS接收器的識別，每個(gè)壓力傳感器都具有16-32位獨特的 ID碼。

TPMS的MEMS傳感器

TPMS使用的傳感器十分細小輕巧、功能要求高，因此只能用MEMS技術(shù)來(lái)設計、制造。目前TPMS使用的 MEMS傳感器主要有二大類(lèi)，即硅壓阻式傳感器，如GE NovaSensor的NPX1、NPX2，Infineon SensoNor的SP12、SP30、SP35；和硅集成電容式傳感器，如Freescale的MPXY8020、MPXY8040、MPXY8300 系列。NPX和SP30、SP35、MPXY8300系列的智能傳感器都包含了壓力傳感器和加速度計，壓力傳感器主要用來(lái)測量輪胎的壓力變化，加速度傳感器利用其質(zhì)量塊對運動(dòng)的敏感性，實(shí)現汽車(chē)移動(dòng)實(shí)時(shí)開(kāi)機，進(jìn)入系統自檢、自動(dòng)喚醒，汽車(chē)高速行駛時(shí)按運動(dòng)速度自動(dòng)智能確定檢測時(shí)間周期，用軟件設定安全期、敏感期和危險期，以逐漸縮短巡回檢測周期和提高預警能力、節省電能等功能。