汽車胎壓監視系統的設計方案思考
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圖3：T5754 UHF ASK/FSK RF發送器
由于現在的汽車大多都已取消了內胎，因此給TPMS發射模塊安裝帶來了極大的方便，目前TPMS發射模塊在汽車輪胎內的安裝有兩種方式：利用氣門咀安裝和利用緊箍扣安裝在輪轂上。無論采用哪種方式，安裝完TPMS發射模塊都必須對輪胎重新做動平衡檢驗。
4. TPMS接收器和顯示器
TPMS接收器由UHF ASK/FSK RF接收IC和信號處理MCU、鍵盤、LCD顯示器組成。RF接收IC和信號處理MCU安裝在一個盒子里，可安裝在汽車儀表箱內，帶控制鍵盤的LCD顯示器可安裝在駕駛臺上，LCD顯示器能實時顯示每個輪胎的壓力、溫度和每一個輪胎的ID識別碼，以及聲光報警。 UHF ASK/FSK RF接收器以T5743為例，該芯片由低噪音放大器(LAN)、低通濾波器(LPF)、中頻功率放大器、ASK/FSK解調器、數據接口，以及PLL、XTO、VCO、混頻器組成(圖4)。天線接收到的信號經RF模擬前端的LAN放大、LPF濾波、ASK/FSK解調，取出的數據流交TPMS接收器的MCU，經軟件處理還原出胎壓、溫度、ID碼給LCD顯示，并智能辨別系統是否安全，以及提供聲光報警。
圖4：T5743 UHF ASK/FSK RF接收器
TPMS系統方案
由SP12傳感器模塊、ATAR862、T5743、AVR MCU主要芯片可以組成整套TPMS系統(圖2)，一輛轎車需要4個TPMS發射模塊(備胎還需要1個)、1個TPMS接收器。一輛卡車需要6-12個TPMS發射模塊。為了提高系統的接收能力和抗干擾能力，系統安裝時需要在汽車底盤安裝接收天線，如圖5所示。
圖5：轎車與卡車的TPMS安裝
由于TPMS發射模塊工作在劇烈振動、環境溫差變化很大和不便于隨時檢修的條件下，因此要求所有的器件要有很好的可靠性和穩定性，能適應工作在-40℃到+125℃溫度范圍。為了縮小TPMS發射模塊的體積、節省功耗和增強功能，需要盡可能的選用片上復合芯片，如包含壓力、溫度、加速度和ASIC的復合芯片，包含MCU和Tx(RF)或Rx(RF)的復合芯片。
TPMS是一個按工業標準設計、生產、檢驗，按消費電子產品價格銷售的產品，因此產品的生產成本至關重要。產品的ESD保護要符合MIL-STD.833的標準，即人體模式(HBM)大于4KV。
2. 省電與喚醒
為了使TPMS發射模塊在一節鋰電池下能工作3-5年，系統節電是一個十分重要的課題，因此只有在大多數時間讓系統進入睡眠狀態，才能省電與延長電池壽命。汽車啟動時和進入高速行駛時，喚醒TPMS系統的方法一般有二種，一是汽車啟動時TPMS自檢，進入高速行駛時用事先設定軟件程序定時巡回檢測。為此，需要TPMS接收器發出呼喚信號，在TPMS發射模塊上要安置喚醒(Wake-up)芯片，如ATA5283，由于喚醒頻率為125kHz低頻，TPMS接收器要發出具有一定功率的呼喚信號，需要在TPMS接收器上增加一級天線驅動，如ATA5275；二是在傳感器模塊中增加加速度傳感器，利用其質量塊對運動的敏感性，實現汽車啟動自動開機，進入系統自檢，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。
3. 胎壓與溫度
汽車輪胎的壓力與溫度是密切相關的，也是汽車駕乘人員的生命安全所系。汽車輪胎氣壓低于標準值時，變形增大，受力發生變化，易使輪壁簾布層呈環狀斷裂，胎面磨損不均，胎肩的磨損急劇增大；同時，各部件膠于簾布層，簾布層之間剪切力增大，生熱加劇，使膠層與簾線的物理性能下降，輪胎使用壽命縮短。若胎壓長期低于正常氣壓的80%，在高速行使時，輪胎會急劇升溫而脫層，最后導致爆胎。
輪胎氣壓高于標準值時，因輪胎與地面接觸的面積減少，單位壓力增高，使輪胎胎面的中部磨損增加。通過室內試驗證明：一般認為提高氣壓25%，輪胎壽命將會降低15-20%；降低氣壓25%，壽命大約降低30%。(注意：一般轎車的輪胎正常氣壓值在210kpa左右(1kgf/cm=98kpa)，多座位商務車(7-9座)在240kpa左右為宜。) 汽車輪胎溫度越高，輪胎的強度越低，變形越大(一般溫度不能超過80度，當溫度達到95度時，輪胎的情況非常危險)，每升高1度，輪胎磨損就增加2%；行使速度每增加一倍，輪胎行使里程降低50%。因此，不允許超溫超速行使。
參考資料：
《新型實用傳感器應用指南》顏重光等主編 電子工業出版社 1998/04
《關于開發ATMEL輪胎壓力監測IC應用市場的報告》 顏重光 2003/12
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