胎壓監測系統的要求及最新技術進展
由于FMVSS 138允許輪胎虧氣25%時提示時間最長可以延遲20分鐘,因此胎壓不足時有些系統可能會延遲幾分鐘報告。TPMS系統設計師利用這個規定盡可能減少數據傳輸,以延長電池使用時間。
要通過歐洲和其他標準,間接式TPMS有一些困難,市場調研公司Strategy Analytics3修訂的市場展望報告中就反映出了這種困難。Strategy Analytics汽車電子服務總監Ian Riches表示,全球立法過嚴一直是間接系統面臨的挑戰,吞噬了其成本優勢。“我們現在看到的是直接方法和間接方法的市場占有率約七三開。”他說,“到2020年,我們預計全球生產的輕型汽車中80%以上裝有TPMS。直接系統的全球占有率將為57%左右,間接系統約為24%。”
飛思卡爾的直接式胎壓監測系統
2007年,飛思卡爾率先開發了MPXY8300直接式胎壓監測單芯片解決方案,減少了多器件的處理、印刷電路板的尺寸,TPMS供應商無需增加額外器件成本。小尺寸使供應商有機會讓各種采用不同輪輞尺寸的車型使用一個解決方案。
FXTH87 TPMS系列是高度集成的傳感解決方案Xtrinsic組合的一部分,并將這種設計方法提升到新水平。最新的單一封裝設計包含:
? 壓力傳感器
? 溫度傳感器
? 加速度傳感器
? MCU
? 射頻(RF)發射器
? 低頻接收器(LFR)
? 軟件
FXTH87 TPMS的傳感能力來自:
? 帶一個校準壓力量程(共兩個)的電容式壓力傳感器
? 溫度傳感器
? 可選X軸和Z軸加速度傳感器
圖2顯示了FXTH87 TPMS 中CMOS表面微型機械壓力傳感壓力單元l和XZ,雙軸加速度傳感器或加速度單元 。
圖2. FXTH87 TPMS中的壓力傳感和加速度單元加速度單元 都采用能實現小尺寸和低功耗的表面微機械加工技術
圖3. TPMS解決方案的基本方面包括感應、處理、數據傳輸和電源管理技術
0.25微米的MCU集成了低頻(LF )和射頻(RF )通信技術。在TPMS中接收短距離通信的低頻信號時,LFR的功耗極低。
FXTH87 TPMS的內置315/434 MHz射頻發射器包含帶晶體振蕩電路、壓控振蕩器(VCO)的射頻模塊(RFM),fractal-n鎖相環(PLL)和用于天線的射頻輸出放大器(PA)。它還包含一個小型狀態機控制器,隨機時間發生器和用于自動輸出或由MCU直接控制的硬件數據緩沖區。
圖4所示的整個系統框圖確定了其他系統方面,包括模數轉換(ADC),傳感器接口,射頻放大和各種定時器和存儲模塊。
圖4. FXTH87框圖顯示了TPMS的各種系統級模塊
電容式壓力傳感器每次讀取只需要0.14μA的電流(3 V,30 KHz)和0.9 nAs的最低電荷。如表2所示,FXTH87與加速度傳感器選項結合,提供相當大的TPMS設計靈活性。
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