一種直接式TPMS輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要 著重介紹實(shí)現(xiàn)輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)的電路設(shè)計(jì)和相關(guān)技術(shù)問題。TPMS系統(tǒng)由壓力傳感器模塊和中央接收機(jī)組成。壓力傳感器SPl2、微控制器和433 MHz收發(fā)一體射頻IC(nRF401)組成的壓力傳感器模塊,完成輪胎壓力的采集和發(fā)射任務(wù)。接收機(jī)接收壓力信息,并進(jìn)行處理。

伴隨著城市交通技術(shù)的不斷發(fā)展,人們在享受高速公路高效便捷方式的同時,隨之引發(fā)的交通事故率也在提高,其中由于輪胎的氣壓引起的比例高達(dá)80％,這種現(xiàn)象使得人們要對行駛中的輪胎氣壓進(jìn)行監(jiān)測。一些發(fā)達(dá)國家陸續(xù)推出了相關(guān)法案(美國的TREAD法規(guī)),要求新車裝配中必須裝配能夠?qū)π旭傊械妮喬鈮簩?shí)時監(jiān)測的安全電子裝置。因此,在未來汽車上加裝輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS),也必將和ABS、安全氣囊一樣,是必然的發(fā)展趨勢。輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)全天候?qū)喬ダ锏膲毫M(jìn)行監(jiān)測,對輪胎的漏氣和低壓、高壓進(jìn)行報警,使車輛始終處于安全運(yùn)行狀態(tài)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　TPMS系統(tǒng)由輪胎壓力傳感器和接收機(jī)組成。輪胎壓力傳感器選用MicrochiP公司的PICl6F628A低功耗8位MCU,壓力傳感器選用英飛凌的SPl2,射頻IC選用N0rdic公司的nRF40l。

　　裝在輪胎里的壓力傳感器將輪胎里的壓力、溫度信息傳送給駕駛室里的接收機(jī),讓司機(jī)隨時了解輪胎中的氣壓情況,如圖l所示。

　　1.1 射頻電路

　　在圖2所示的射頻信號電路中,采用挪威Nordic,公司的nRF40l器件,該器件是433 MHz ISM頻段的單片UHF無線收發(fā)IC。它采用FSK的調(diào)制解調(diào)技術(shù),其最高工作速率可達(dá)20 kb,發(fā)射功率可調(diào),最大達(dá)lO dBm?；炯夹g(shù)指標(biāo)如下：

　　中心載頻點(diǎn)為433.92／434.23 MHz;

　　最大發(fā)射功率為10 dBm

　　工作電壓為2.7~5.25V;

　　接收時消耗電流為250μA,發(fā)射時最大為28 mA,待機(jī)電流為8／μA。

　　NRF401的ANTl和ANT2是天線的輸入／輸出復(fù)用腳。在輸入模式時,射頻信號通過將該腳連接到低噪音放大器后解調(diào);同樣,在輸出模式時,調(diào)制的信號在功率放大后,通過該腳輸出。

　　4腳為nRF401的PLL鎖相環(huán)濾波器輸入,該腳正常工作時的電壓是l.lV0.2V。

　　5腳和6腳為壓電晶振控制的外圍電路,此兩腳間接一個Q>45@433 MHz值的22μH電感。

　　7腳和8腳分別為數(shù)據(jù)輸入腳和輸出腳。配合18腳PWR_UP和19腳TXEN上的電位時序完成信息的發(fā)送和接收。圖3是進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)射和接收時控制各引腳操作時序圖。