爆胎預警系統硬件可靠性設計技術(shù)
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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)：
文中的TPMS輪胎檢測端射頻發(fā)射電路集成到MPXY8300A芯片中，極大的減少了射頻電路的結構。MPXY8300A通過(guò)內部一個(gè)包含32個(gè)8位寄存器的RFX模塊來(lái)設置各項射頻發(fā)射參數，其存儲器映射結構如圖4所示。MCU將存儲在$10-$1F中的128位數據通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射出去(315／433 MHz)。其電路原理圖及天線(xiàn)尺寸如圖5和圖6所示。
4 結束語(yǔ)
文中探討了輪胎爆胎預警系統大發(fā)展及應用，并針對硬件設計的穩定性在延長(cháng)系統工作時(shí)間和天線(xiàn)設計2個(gè)方面進(jìn)行了詳細的探討。提出了基于Freescale公司的MPXY8300A傳感器的輪胎檢測端內置傳感器外置電池、LF低頻喚醒和433MHz射頻天線(xiàn)設計3個(gè)方案。這些改進(jìn)和傳統技術(shù)相比，在系統功能、實(shí)物尺寸和節能降耗上都有所改善，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
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