汽車TPMS系統傳感器介紹

汽車輪胎壓力實時監視系統(TPMS)已經成為中國汽車電子產業的研發熱點，在今后的五年里全球預計會有7億1百萬只輪胎需要安裝胎壓監測傳感器。美國法律要求從2007年8月起在美國銷售的所有乘用車和輕型卡車必須安裝胎壓監測系統，歐洲也頒布了相應的法規。中國是汽車消費大國，相信不久將來政府也會制定類似法規。TPMS的需求使一個新興產業正在興起。

TPMS是汽車輪胎壓力實時監視系統“Tire Pressure Monitoring System”的英文縮寫，主要用于在汽車行駛時實時的對輪胎氣壓進行自動監測，對輪胎漏氣和低氣壓進行報警，以保障行車安全，是駕車者、乘車人的生命安全保障預警系統。

在汽車的高速行駛過程中，輪胎故障是所有駕駛者最為擔心和最難預防的，也是突發性交通事故發生的重要原因。據統計，在高速公路上發生的交通事故有70%~80%是由于爆胎引起的。

怎樣防止爆胎已成為安全駕駛的一個重要課題。TPMS是目前科學防爆和預警的有效手段之一。

TPMS系統簡介

TPMS系統主要有二個部分組成：安裝在汽車輪胎上的遠程輪胎壓力監測模塊和安裝在汽車駕駛臺上的中央監視器(LCD/LED顯示器)。直接安裝在每個輪胎里測量輪胎壓力和溫度模塊，將測量得到的信號調制后通過高頻無線電波(RF)發射出去。一輛轎車或面包車TPMS系統有4個或5個(包括備用胎)TPMS監測模塊，一輛卡車有8~36個TPMS監測模塊。中央監視器接收TPMS監測模塊發射的信號，將各個輪胎的壓力和溫度數據顯示在屏幕上，供駕駛者參考。如果輪胎的壓力或溫度出現異常，中央監視器根據異常情況，發出報警信號，提醒駕駛者采取必要的措施。

　　由于汽車輪胎現在大多都是沒有內胎的真空子午胎，因此，將TPMS的輪胎壓力監測模塊安裝在輪胎里是十分方便和容易的，但是汽車在高速跑動時輪胎內環境和溫度是十分惡劣的，壓力、溫度、濕度變化特別大，所以該模塊的設計要按軍級產品的要求來選用元器件，按工業產品的要求來制訂生產工藝，然而它是一個量大面廣的汽車通用安全產品，要按消費電子產品來定價。

　　輪胎壓力監測模塊由五個部分組成：1. 具有壓力、溫度、加速度、電壓檢測和后信號處理ASIC芯片組合的智能傳感器MCM。2. 8-16位單片機(MCU)。3. RF射頻發射芯片。4. 鋰亞電池。5. 天線。外殼選用高強度ABS塑料。所有器件、材料都要滿足-40℃~+125℃的使用溫度范圍。

　　輪胎壓力監測模塊是安裝在輪胎上的輪胎壓力、溫度實時監測和數據發送系統裝置。輪胎壓力監測模塊做成的TPMS發射器分成車胎內內置和車胎外外置兩種。

　　TPMS智能傳感器是整合了硅顯微機械加工(MEMS)技術制作的壓力傳感器、溫度傳感器、加速度計、電池電壓檢測、內部時鐘和一個包含模數轉換器(ADC)、取樣/保持(S/H)、SPI口、校準(Calibration)、數據管理(Data)、ID碼的數字信號處理ASIC單元或MCU的SoC，模塊具有掩膜可編程性，即可以利用客戶專用軟件進行配置。它是由MEMS傳感器和ASIC/MCU電路二塊芯片，用集成電路工藝做在一個封裝里的。智能傳感器是一個MCM模塊，它將壓力/溫度、加速度和MCU集成在一起；為了便于TPMS接收器的識別，每個壓力傳感器都具有16-32位獨特的ID碼。

TPMS的MEMS傳感器

　　TPMS使用的傳感器十分細小輕巧、功能要求高，因此只能用MEMS技術來設計、制造。目前TPMS使用的MEMS傳感器主要有二大類，即硅壓阻式傳感器，如GE NovaSensor的NPX1、NPX2，Infineon SensoNor的SP12、SP30、SP35；和硅集成電容式傳感器，如Freescale的MPXY8020、MPXY8040、MPXY8300系列。NPX和SP30、SP35、MPXY8300系列的智能傳感器都包含了壓力傳感器和加速度計，壓力傳感器主要用來測量輪胎的壓力變化，加速度傳感器利用其質量塊對運動的敏感性，實現汽車移動實時開機，進入系統自檢、自動喚醒，汽車高速行駛時按運動速度自動智能確定檢測時間周期，用軟件設定安全期、敏感期和危險期，以逐漸縮短巡回檢測周期和提高預警能力、節省電能等功能。