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        基于NPX輪胎壓力監測系統設計

        作者: 時間:2013-02-26 來源:網絡 收藏
        1 引言

        隨著汽車消費市場的日益升溫,汽車的安全性能更加被消費者所關注。在汽車的高速行駛中,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,在中國高速公路上發生的交通事故有70%是由于爆胎引起的,而在美國這一比例高達80%。基于此,美國運輸部(DOT)國家公路交通安全管理委員會(NHTSA)出臺法規。該法規規定: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TPMS(Tire Pressure Monitoring Systerm)。鑒于如此大的市場潛力,國內一些公司也紛紛開始投入TPMS的研制。

        2 TPMS硬件系統構成

        分為直接系統和間接系統。間接系統即通過ABS來確定變化的系統。ABS通過車速傳感器來確定輪胎故障,從而決定是否啟動防抱死系統。目前這類系統沒有直接系統準確率高,具體故障輪胎的確定也很困難,而且系統校準極其復雜。此外,在某些情況下此類系統會無法正常工作:例如同一車軸的2個輪胎氣壓都低。

        直接系統一般由輪胎監測模塊和主機接收顯示模塊構成。通過在每一個輪胎安裝一個輪胎監測模塊,在汽車行駛狀態下實時監測各個輪胎,安裝在駕駛臺的主機接收顯示模塊實時顯示各輪胎氣壓、溫度等,駕駛者可以直觀地了解各個輪胎狀況,在輪胎出現漏氣、低氣壓及高溫等異常情況時,系統會自動報警,以保障行車安全。

        2.1 輪胎監測模塊

        輪胎監測模塊主要是用來嵌入到輪胎里面,監測輪胎內部氣壓和溫度狀況,并通過無線調制方式發送到的主機顯示模塊,故輪胎監測模塊主要應包含傳感器、微控制器、UHF發射器以及供電電池。整個模塊放置在輪胎里面,在汽車高速行駛時輪胎內部產生高溫情況下要能正常運行,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計顯得尤為重要。

        2.1.1 -C10746簡介

        -C10746是GE Nova Sensor公司最新推出的專用芯片,它是由一塊帶有大量外圍器件的Philip 8bit RISC內核組成的高集成度芯片。片內集成有壓力傳感器、溫度傳感器、電壓傳感器、低噪聲放大器和12位A/D轉換器;內置RC振蕩器提供系統時鐘,無需外接晶體振蕩器;SOIC 14L封裝,工作溫度達汽車工業級(-40~+125℃)。

        2.1.2 監測模塊硬件構成

        輪胎監測模塊硬件結構圖如圖1所示。UHF發射芯片采用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(3 x 5 mm),能很好滿足監測模塊低功耗、小型化設計要求;工作電壓范圍2~3.6伏,在使用監測模塊使用單塊扣式電池供電時,可不加電源管理芯片,從而進一步降低系統功耗,延長工作時間。

        監測模塊供電采用Tadiran公司的TLH-2450長效鋰亞硫酰氯扣式電池,該電池額定工作溫度范圍在-40*(2~+125℃之間,并具有外形尺寸小、能量密度更大、自放電極低的特點。此外,供電電池串聯一個加速度開關(即圖1中的Switch),用作控制監測模塊電源。當車輪轉速超過2圈/秒時,加速度開關導通,監測模塊開始工作。

        2.2 主機接收顯示模塊

        主機顯示模塊安裝在汽車駕駛臺,通過改變指示燈顏色和數碼顯示來告知駕駛員,車輛各輪胎當前的壓力、溫度及供電電壓狀況是否異常。

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