基于MPXY8020傳感器的TPMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

　　在基于MPXY8020的TPMS設(shè)計(jì)中，我們采用高增益的發(fā)射天線及匹配電路使發(fā)射功率達(dá)到理想的設(shè)計(jì)要求，特別在接收端除了匹配電路設(shè)計(jì)外，一方面，根據(jù)汽車上無線電傳輸路徑的研究分析，采用雙天線的接收模式；另一方面，根據(jù)多發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)的隨機(jī)性和沖突性，采用時(shí)差間隙發(fā)送數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行發(fā)射，并在接收軟件的設(shè)計(jì)中采用中斷接收循環(huán)處理的接收模式，這樣TPMS信號(hào) 接收率可高達(dá)98%以上。另外在軟件設(shè)計(jì)中對(duì)傳輸數(shù)據(jù)采用多種校驗(yàn)方式相結(jié)合的方法，使系統(tǒng)的誤碼率大為降低。

　　當(dāng)然，頻繁的發(fā)射數(shù)據(jù)可以增加接收機(jī)接收數(shù)據(jù)的幾率，從而提高系統(tǒng)可靠性，但這樣會(huì)大大降低電池的使用壽命。

　　環(huán)境要求

　　TPMS作為汽車上應(yīng)用的產(chǎn)品，其環(huán)境適應(yīng)方面要求相當(dāng)嚴(yán)酷，特別是發(fā)射機(jī)，除了溫度范圍寬以外，還要達(dá)到防水、防鹽霧、抗振動(dòng)、抗沖擊、電磁兼容等諸多要求。這樣對(duì)原材料提出很高的要求，比如電池的工作溫度必須達(dá)到-40～125℃；發(fā)射機(jī)外殼必須采用高強(qiáng)度、高韌性、耐高低溫的材料等。TPMS發(fā)射機(jī)的生產(chǎn)工藝也要求很高，比如采用密封、灌膠等工藝，還要在生產(chǎn)過程中設(shè)計(jì)諸多的環(huán)境試驗(yàn)。

　　關(guān)鍵元器件之一的電池，采用TADIRAN的TLH2450電池，達(dá)到溫度的設(shè)計(jì)要求；結(jié)合發(fā)射機(jī)外殼的環(huán)境要求和基于對(duì)各種塑料材料的特性分析，采用尼龍、玻纖等合成材料設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)外殼，達(dá)到了抗振動(dòng)、抗沖擊、耐高低溫等設(shè)計(jì)要求；另外，對(duì)發(fā)射機(jī)的制作采用灌膠密封的方式，即使將發(fā)射機(jī)全部浸沒水中，也可以正常發(fā)射數(shù)據(jù)。

　　體積重量要求

　　TPMS發(fā)射模塊要裝入輪胎內(nèi)，則體積不能過大，太大會(huì)給輪胎安裝、拆卸造成很大的問題；其次，發(fā)射模塊的重量要很輕，否則會(huì)對(duì)輪胎的動(dòng)平衡產(chǎn)生影響。因此在TPMS的設(shè)計(jì)中，對(duì)發(fā)射模塊的體積和重量都作了嚴(yán)格的限制，達(dá)到了體積小、重量輕的設(shè)計(jì)要求。

　　使用壽命要求

　　TPMS的使用壽命一般要達(dá)到8～10年，這對(duì)僅靠一只500mAh的電池(電池容量過大會(huì)增加發(fā)射模塊的體積和重量)維持工作的發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)確實(shí)是不小的難題。除了硬件電路的設(shè)計(jì)功耗要極小以外，TPMS發(fā)射機(jī)的固件設(shè)計(jì)相當(dāng)重要，在保證系統(tǒng)可靠性要求的前提下，發(fā)射機(jī)的傳感器測量次數(shù)、RF數(shù)據(jù)發(fā)射次數(shù)都要作嚴(yán)格控制。因此，設(shè)計(jì)者往往要在系統(tǒng)可靠性及壽命要求的矛盾中作優(yōu)化。

　　在基于8020傳感器的TPMS設(shè)計(jì)中，考慮到發(fā)射機(jī)以3s中斷喚醒MCU的方式進(jìn)行工作，其發(fā)射模塊大多時(shí)間都在省電狀態(tài)，因此對(duì)省電狀態(tài)的功耗設(shè)計(jì)達(dá)到0.6uA以下，另外在電池極端壽命的實(shí)驗(yàn)下基于對(duì)發(fā)射機(jī)發(fā)射次數(shù)的統(tǒng)計(jì)，理論計(jì)算該TPMS系統(tǒng)的壽命高達(dá)10年以上。

　　結(jié)語

　　直接式TPMS系統(tǒng)在產(chǎn)品化設(shè)計(jì)中面臨諸多難點(diǎn)。作為汽車安全產(chǎn)品，應(yīng)更多關(guān)注其系統(tǒng)的失效分析。隨著TPMS技術(shù)的不斷發(fā)展，新的TPMS技術(shù)方案集成度越來越高，特別是將傳感器、MCU、發(fā)射電路集成于一體后，不但發(fā)射模塊的體積更小、重量更輕，其性能、功能等都有很大的提高，如增加了LF、LVD、加速度測試等功能，甚至通過CAN總線使TPMS系統(tǒng)與整車電子系統(tǒng)相連，從而實(shí)現(xiàn)信息共享。