基于NPX的新型輪胎壓力監測系統

基于NPX的新型輪胎壓力監測系統
蔡述庭　袁從貴　張新政 (廣東工業(yè)大學(xué), 廣州510090)
 
　　摘　要：介紹了基于GE Nova Sensor公司新型NPX系列芯片的輪胎壓力監控系統,給出了系統硬件構成、相關(guān)軟件流程和通信設計參考。該系統用于在汽車(chē)行駛過(guò)程中監控輪胎狀態(tài),如果出現壓力和溫度的異常變化,可實(shí)時(shí)報警,從而有效地避免因爆胎引起交通事故。
　　關(guān)鍵詞：TPMS 壓力 溫度

　　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