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基于NPX轮胎压力监测系统设计仪表玻璃

发布时间:2022-08-05 13:39:05 来源:福邦五金网

基于NPX轮胎压力监测系统设计

基于NPX轮胎压力监测系统设计 2011年12月04日 来源: 1 引言随着汽车消费市场的日益升温,汽车的安全性能更加被消费者所关注。在汽车的高速行驶中,轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的,也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计,在中国高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的,而在美国这一比例高达80%。基于此,美国运输部(DOT)国家公路交通安全管理委员会(NHTSA)出台法规。该法规规定:2003年11月到2006年10月31日期间美国新出厂的轻型汽车将逐步引入TPMS(Tire Pressure Monitoring Systerm)。鉴于如此大的市场潜力,国内一些公司也纷纷开始投入TPMS的研制。2 TPMS硬件系统构成轮胎压力监测系统分为直接系统和间接系统。间接系统即通过ABS来确定轮胎压力变化的系统。ABS通过车速传感器来确定轮胎故障,从而决定是否启动防抱死系统。目前这类系统没有直接系统准确率高,具体故障轮胎的确定也很困难,而且系统校准极其复杂。此外,在某些情况下此类系统会无法正常工作:例如同一车轴的2个轮胎气压都低。直接系统一般由轮胎监测模块和主机接收显示模块构成。通过在每一个轮胎安装一个轮胎监测模块,在汽车行驶状态下实时监测各个轮胎,安装在驾驶台的主机接收显示模块实时显示各轮胎气压、温度等,驾驶者可以直观地了解各个轮胎状况,在轮胎出现漏气、低气压及高温等异常情况时,系统会自动报警,以保障行车安全。2.1 轮胎监测模块轮胎监测模块主要是用来嵌入到轮胎里面,监测轮胎内部气压和温度状况,并通过无线调制方式发送到的主机显示模块,故轮胎监测模块主要应包含传感器、微控制器、UHF发射器以及供电电池。整个模块放置在轮胎里面,在汽车高速行驶时轮胎内部产生高温情况下要能正常运行,并且能保证有效工作5~10年,故而模块的小型化、宽工作温度范围以及低功耗设计显得尤为重要。2.1.1 NPX-C10746简介NPX-C10746是GE Nova Sensor公司最新推出的轮胎压力监测系统专用芯片,它是由一块带有大量外围器件的Philip 8bit RISC内核组成的高集成度芯片。片内集成有压力传感器、温度传感器、电压传感器、低噪声放大器和12位A/D转换器;内置RC振荡器提供系统时钟,无需外接晶体振荡器;SOIC 14L封装,工作温度达汽车工业级(-40~+125℃)。2.1.2 监测模块硬件构成轮胎监测模块硬件结构图如图1所示。UHF发射芯片采用Atmel公司的ATA5757,该芯片集成度高、低功耗模式下电流<1μA、MSOP-10封装(3 x 5 mm),能很好满足监测模块低功耗、小型化设计要求;工作电压范围2~3.6伏,在使用监测模块使用单块扣式电池供电时,可不加电源管理芯片,从而进一步降低系统功耗,延长工作时间。监测模块供电采用Tadiran公司的TLH-2450长效锂亚硫酰氯扣式电池,该电池额定工作温度范围在-40*(2~+125℃之间,并具有外形尺寸小、能量密度更大、自放电极低的特点。此外,供电电池串联一个加速度开关(即图1中的Switch),用作控制监测模块电源。当车轮转速超过2圈/秒时,加速度开关导通,监测模块开始工作。

2.2 主机接收显示模块主机显示模块安装在汽车驾驶台,通过改变指示灯颜色和数码显示来告知驾驶员,车辆各轮胎当前的压力、温度及供电电压状况是否异常。2.2.1 主机接收显示模块硬件构成

意义如下:● 0xF(1111):MC33594至少需要四比特的同步码来唤醒它,并让它的内部电路稳定。● 0xB8(1100 1000):MC33594的寄存器2被编程为0xB8,这样使前同步码中的0xB8数据被验证并接通数据管理器。● 0x6(0110):MC33594中报头被使能,指示有实际意义的数据输出(从轮胎ID开始)。 MC33594接收到的同步码不会发送到SPI总线,所以P89LPC930收到的数据帧从轮胎ID编号开始共8个字节。轮胎ID编号长度为32 bit,它可用作表示轮胎监测模块所属TPMS系统的标志,并表明其被安装在哪个方位的轮胎,从而方便主机显示模块辨识。P89LPC930接收到数据帧后,会对轮胎ID编号进行检测,如果ID不匹配,数据帧就会被忽略。气压、温度和电压各占一个字节,代表当前测得的数值。CRC校验码通过监测模块调用NPX的CRC-16校验计算执行库生成,放置在数据帧帧尾。主机显示模块CRC校验正确后才进行相应处理,否则忽略该数据帧。3.3.2 通信设置系统无线通信载波频率选用433.92MHz,发射速率取9600 bps,采用FSK调制作方式。发射前先对数据帧进行曼彻斯特编码。曼彻斯特编码(如图3所示)就是用两个bit位之间的电平变化来表示数字信号0或1。由高电平变为低电平表示数字0,反之则表示数字1。通过曼彻斯特编码可以以减小发射信号的直流分量,降低误码率,提高通信距离。

曼彻斯特编码

4 结束语基于NPX系列传感器的轮胎压力监测系统集成度较高,稳定性好,能够同时监测轮胎气压、温度及监测模块供电电亚三个关键参数,当轮胎漏气、温度升高等异常情况时,系统都会自动报警,从而确保行车安全,延长轮胎的使用寿命,降低燃油的消耗。此外,主机显示模块还可以通过扩展液晶显示、语音报警及提供与汽车控制系统接口等,来适应不同用户需要。该方案已成功应用在国内某一型号的TPMS产品中,且运行状况良好。参考文献[1] GENovaSensor. RTPM Pressure Sensor NPX - C01746[A],2003.[2] Jeff Burgress. Tire Pressure Monitoring System Reference Design[A], 2003.[3] US Department of Transportation, National Highway Traffic Safety Administratin[J]. An Evaluation of Existing Tire Pressure Monitoring Systems. 2001.[4] Motorola. MC33594/D PLL Tuned UHF Receiver for Data Transfer Applications[J]. Rev 1.1.[5] Atmel. UHF ASK/FSK Transmitter(ATA5757) [A]. 2002.04.[6] David Marsh. Safety Check- Wireless sensors eye tyre pressure[J]. EDN Europe,2004.[7] Marsh,David,Rader reflects safer highways[J]. EDN Europe, March 2003.(end)

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