基于NPX輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計
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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(guān)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(yù)防的，也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。據(jù)統(tǒng)計，在中國高速公路上發(fā)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％?；诖?，美國運輸部(DOT)國家公路交通安全管理委員會(NHTSA)出臺法規(guī)。該法規(guī)規(guī)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(nèi)一些公司也紛紛開始投入TPMS的研制。
2 TPMS硬件系統(tǒng)構(gòu)成
輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)分為直接系統(tǒng)和間接系統(tǒng)。間接系統(tǒng)即通過ABS來確定輪胎壓力變化的系統(tǒng)。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(tǒng)。目前這類系統(tǒng)沒有直接系統(tǒng)準確率高，具體故障輪胎的確定也很困難，而且系統(tǒng)校準極其復(fù)雜。此外，在某些情況下此類系統(tǒng)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(tǒng)一般由輪胎監(jiān)測模塊和主機接收顯示模塊構(gòu)成。通過在每一個輪胎安裝一個輪胎監(jiān)測模塊，在汽車行駛狀態(tài)下實時監(jiān)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(xiàn)漏氣、低氣壓及高溫等異常情況時，系統(tǒng)會自動報警，以保障行車安全。
2．1 輪胎監(jiān)測模塊
輪胎監(jiān)測模塊主要是用來嵌入到輪胎里面，監(jiān)測輪胎內(nèi)部氣壓和溫度狀況，并通過無線調(diào)制方式發(fā)送到的主機顯示模塊，故輪胎監(jiān)測模塊主要應(yīng)包含傳感器、微控制器、UHF發(fā)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(nèi)部產(chǎn)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(shè)計顯得尤為重要。
2．1．1 NPX-C10746簡介
NPX-C10746是GE Nova Sensor公司最新推出的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)專用芯片，它是由一塊帶有大量外圍器件的Philip 8bit RISC內(nèi)核組成的高集成度芯片。片內(nèi)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(zhuǎn)換器；內(nèi)置RC振蕩器提供系統(tǒng)時鐘，無需外接晶體振蕩器；SOIC 14L封裝，工作溫度達汽車工業(yè)級(-40～+125℃)。
2．1．2 監(jiān)測模塊硬件構(gòu)成
輪胎監(jiān)測模塊硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。UHF發(fā)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(jiān)測模塊低功耗、小型化設(shè)計要求；工作電壓范圍2～3．6伏，在使用監(jiān)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(tǒng)功耗，延長工作時間。
監(jiān)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(lián)一個加速度開關(guān)(即圖1中的Switch)，用作控制監(jiān)測模塊電源。當車輪轉(zhuǎn)速超過2圈/秒時，加速度開關(guān)導(dǎo)通，監(jiān)測模塊開始工作。
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(shù)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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