基于NPX的輪胎壓力監測系統

　　隨著(zhù)汽車(chē)消費市場(chǎng)的日益升溫,汽車(chē)的安全性能更加被消費者所關(guān)注。在汽車(chē)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,在中國高速公路上發(fā)生的交通事故有70% 是由于爆胎引起的,而在美國這一比例更高達80%?；诖?美國運輸部 (DOT)國家公路交通安全管理委員會(huì ) (NHTSA) 出臺了法規。該法規規定:2003年11月到2006年10月31日期間美國新出廠(chǎng)的輕型汽車(chē)將逐步引入輪胎壓力監測系統(Tyre Pressure Monitoring System,TPMS)。鑒于如此大的市場(chǎng)潛力,國內外許多公司紛紛開(kāi)始投入TPMS的研制。
　　1 TPMS硬件系統構成
　　輪胎壓力監測系統分為直接系統和間接系統。間接系統是通過(guò)ABS確定輪胎壓力變化的系統。ABS通過(guò)車(chē)速傳感器確定輪胎故障,從而決定是否啟動(dòng)防抱死系統。目前這類(lèi)系統的準確率沒(méi)有直接系統高,故障輪胎的確定也很困難,而且系統校準極其復雜。此外,在某些情況下此類(lèi)系統會(huì )無(wú)法正常工作,例如同一車(chē)軸的兩個(gè)輪胎氣壓都低時(shí)。直接系統一般由輪胎監測模塊和主機接收顯示模塊構成。通過(guò)在每一個(gè)輪胎上都安裝一個(gè)輪胎監測模塊,來(lái)實(shí)時(shí)監測汽車(chē)行駛狀態(tài)下各個(gè)輪胎的狀況,從而使安裝在駕駛臺的主機接收顯示模塊能實(shí)時(shí)顯示各輪胎氣壓、溫度等。在輪胎出現漏氣、低氣壓及高溫等異常情況時(shí),系統會(huì )自動(dòng)報警。這樣駕駛者可以直觀(guān)地了解各個(gè)輪胎狀況,以保障行車(chē)安全。
　　1.1 輪胎監測模塊
　　輪胎監測模塊嵌入到輪胎里面,主要用來(lái)監測輪胎內部氣壓和溫度狀況,并通過(guò)無(wú)線(xiàn)調制方式發(fā)送到主機顯示模塊,故輪胎監測模塊主要應包含傳感器、微控制器、UHF發(fā)射器以及供電電池。整個(gè)模塊放置在輪胎里面,在汽車(chē)高速行駛時(shí)且輪胎內部產(chǎn)生高溫情況下要能正常運行,并且能保證有效工作5～10年,故而模塊的小型化、寬工作溫度范圍以及低功耗設計就顯得尤為重要。
　　1.1.1 NPX-C10746簡(jiǎn)介
　　NPX-C10746是GE Nova Sensor公司最新推出的輪胎壓力監測系統專(zhuān)用芯片,它是由一塊帶有大量外圍器件的Philip 8bit RISC內核組成的高集成度芯片。片內集成有壓力傳感器、溫度傳感器、電壓傳感器、低噪聲放大器和12位A/D轉換器;內置的RC振蕩器提供系統時(shí)鐘,無(wú)需外接晶體振蕩器;SOIC 14L封裝,工作溫度達汽車(chē)工業(yè)級(-40～+125℃)。

　　1.1.2 監測模塊硬件構成
　　輪胎監測模塊硬件結構圖如圖1所示。UHF發(fā)射芯片采用Atmel公司的ATA5757,該芯片集成度高、低功耗模式下電流1μA、MSOP-10封裝(3mm×5mm),能很好滿(mǎn)足監測模塊低功耗、小型化設計要求;工作電壓范圍為2V～3.6V,當監測模塊使用單塊扣式電池供電時(shí),可不加電源管理芯片,從而進(jìn)一步降低系統功耗,延長(cháng)工作時(shí)間。監測模塊采用Tadiran公司的TLH-2450長(cháng)效鋰亞硫酰氯扣式電池供電,該電池額定工作溫度在-40℃～+125℃之間,并具有外形尺寸小、能量密度大、自放電極低的特點(diǎn)。此外,供電電池串聯(lián)一個(gè)加速度開(kāi)關(guān)(即圖1中的開(kāi)關(guān)),用于控制監測模塊電源。當車(chē)輪轉速超過(guò)2圈/秒時(shí),加速度開(kāi)關(guān)導通,監測模塊開(kāi)始工作。