基于NPX的新型輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

基于NPX的新型輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
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(jiān)控系統(tǒng),給出了系統(tǒng)硬件構(gòu)成、相關(guān)軟件流程和通信設(shè)計(jì)參考。該系統(tǒng)用于在汽車行駛過程中監(jiān)控輪胎狀態(tài),如果出現(xiàn)壓力和溫度的異常變化,可實(shí)時(shí)報(bào)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

　　隨著汽車消費(fèi)市場(chǎng)的日益升溫,汽車的安全性能更加被消費(fèi)者所關(guān)注。在汽車高速行駛過程中,輪胎故障是所有駕駛者最為擔(dān)心和最難預(yù)防的,也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì),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(dá)80%?；诖?美國運(yùn)輸部 (DOT)國家公路交通安全管理委員會(huì) (NHTSA) 出臺(tái)了法規(guī)。該法規(guī)規(guī)定:2003年11月到2006年10月31日期間美國新出廠的輕型汽車將逐步引入輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Tyre Pressure Monitoring System,TPMS)。鑒于如此大的市場(chǎng)潛力,國內(nèi)外許多公司紛紛開始投入TPMS的研制。
　　1 TPMS硬件系統(tǒng)構(gòu)成
　　輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為直接系統(tǒng)和間接系統(tǒng)。間接系統(tǒng)是通過ABS確定輪胎壓力變化的系統(tǒng)。ABS通過車速傳感器確定輪胎故障,從而決定是否啟動(dòng)防抱死系統(tǒng)。目前這類系統(tǒng)的準(zhǔn)確率沒有直接系統(tǒng)高,故障輪胎的確定也很困難,而且系統(tǒng)校準(zhǔn)極其復(fù)雜。此外,在某些情況下此類系統(tǒng)會(huì)無法正常工作,例如同一車軸的兩個(gè)輪胎氣壓都低時(shí)。直接系統(tǒng)一般由輪胎監(jiān)測(cè)模塊和主機(jī)接收顯示模塊構(gòu)成。通過在每一個(gè)輪胎上都安裝一個(gè)輪胎監(jiān)測(cè)模塊,來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車行駛狀態(tài)下各個(gè)輪胎的狀況,從而使安裝在駕駛臺(tái)的主機(jī)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(xiàn)漏氣、低氣壓及高溫等異常情況時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。這樣駕駛者可以直觀地了解各個(gè)輪胎狀況,以保障行車安全。
　　1.1 輪胎監(jiān)測(cè)模塊
　　輪胎監(jiān)測(cè)模塊嵌入到輪胎里面,主要用來監(jiān)測(cè)輪胎內(nèi)部氣壓和溫度狀況,并通過無線調(diào)制方式發(fā)送到主機(jī)顯示模塊,故輪胎監(jiān)測(cè)模塊主要應(yīng)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,在汽車高速行駛時(shí)且輪胎內(nèi)部產(chǎn)生高溫情況下要能正常運(yùn)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(shè)計(jì)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(jiān)測(cè)系統(tǒng)專用芯片,它是由一塊帶有大量外圍器件的Philip 8bit RISC內(nèi)核組成的高集成度芯片。片內(nèi)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(zhuǎn)換器;內(nèi)置的RC振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘,無需外接晶體振蕩器;SOIC 14L封裝,工作溫度達(dá)汽車工業(yè)級(jí)(-40～+125℃)。

　　1.1.2 監(jiān)測(cè)模塊硬件構(gòu)成
　　輪胎監(jiān)測(cè)模塊硬件結(jié)構(gòu)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