轮胎压力监测系统(TPMS)设计

发布时间:2021-06-16 03:18:38

《机床与液压:}2005.No.9 轮胎压力监测系统(TPMS)设计 谈宏华,黎爱琼,涂坦 (武汉化工学院,武汉430073) 摘要:汽车胎压监测系统(TPMs)主要用于在汽车行驶时实时地对轮胎气压进行自动监测,对轮胎高压和低气压进 行报警,以保障行车安全,是驾车者和乘车人员的生命安全保障预警系统。本文采用Microchip低功耗微控制器PIC系列单 片机,以及无线收发芯片nRF401设计出了一个汽车胎压监测系统。 关键词:11PMs;PlC单片机;n时'加1;汽车 中图分类号:7n216 文献标识码:A 文章编号:1001—3881(20Q5)9—129—2 Desi驴of Ti聆Pressu弛Monitoring System TAN Hong.hua,U Ai—qiong,TU 7I'an (Wuh蛐In8titute of Technolo盯,Wuhan 430073,China) Ah湘麓ct:Ti舱pressu陀monitoring system c粕real—timely monitor tire pressure of vehicles,raise tlle /low pres8ure to ala珊when tire w船designed is at high Microchip and ensllre曲ving s如ty,which is‰1如8止guard nRF∞1. system of越v嘲粕d passenge璐.One TPMS witII PIC 1【eywIDrds:11PMS;PIC Micmchip;nRF401;Vehicles 0引言 ,I’PMS是汽车轮胎压力监视系统“Tire Pressure Monitoring System”的英文简称,主要用于在汽车行 驶时实时地对轮胎气压进行自动监测,对轮胎漏气和 接收电路主要由无线接收模块、微控制器和报警系统 组成。发射板安装在轮胎内,由3.6V的锂锰电池供 电。接收板安装在汽车显示面板上,便于驾驶者观 察。 高气压进行报警,以保障行车安全。现在这个概念频 繁地出现在各种报刊杂志中,成为汽车界的关注热 点。据统计,在高速公路上发生的交通事故有70% ~80%是由于爆胎引起的,怎样防止爆胎已成为安全 驾驶的一个重要课题。据有关专家的分析,保持标准 的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关 键,而TPMS毫无疑问将是理想的工具。 目前,TPMs主要分为两种类型:一种是基于车 轮速度的7rPMS(wsB TPMS,间接式口Ms),这种 系统是通过汽车ABS系统的轮速传感器来比较轮胎 之间的转速差别,以达到监视胎压的目的,该类系统 的主要缺点是无法对两个以上轮胎同时缺气的状况和 时速超过100km的情况进行判断;另一种是基于压 力传感器的TPMS(PsB TPMS,直接式TPMs),这种 系统是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接 测量轮胎的气压,并对各轮胎气压进行显示及监视, 当轮胎气压过高或太低时,系统会自动报警。 本文设计的系统属于直接式TPMs,采用模块化 的设计,规范化的编程,经济实用。系统在每个车轮 安装一个小发射器和压力监测器。发射器向车辆仪表 板的电脑显示器发送信号,驾车人可以随时了解胎压 情况。具有积极的现实意义。 1 1.1 1.2模块电路设计 1.2.1胎压检测模块 轮胎气压检测采用专门的TPMS产品A7系列气 压传感器,采用桥式电路接法,传感器输出的小直流 电压信号经放大器放 大送给A/D转换器。 气压传感器线性度≤ ±O.5%FS,工作温 度范围一40~125℃。 检测电路如图2所示。 1.2.2发射/接收模 块电路 如图3所示,发射/接收模块由433MHz单片无 线收发芯片nRF401及其外围电路组成。其中nRF40l 是一个真正单片UHF无线收发芯片,它采用FSK调 *獾骷际酰馕У缏飞伲扌杞谐跏蓟团渲茫 不需要对数据进行曼彻斯特编码,最高工作速率可以 达到20l(bps,发射功率可调整,最大发射功率是+ 10dBm。 图2胎压检测电路图 无线接口设计为差分天线,以便使用自制的低成 本天线,nRF40l还具有待机模式,这样可以更省电 和高效,工作电压范围可以从2.7—5V。 特别需要注意的是PcB布局和去藕的设计对发 送和接收能否正常进行有很大的影响,尤其是VCO 电感的布局。一个经过优化的VCO电感布局将可以 给PLL环路滤波器提供一个(1-l±O.2)V电压, 这个电压可以从芯片的第四脚测得。 1.2.3报警电路 系统硬件设计 系统组成 如图l所示,发 射电路主要由压力传 感器,微控制器以及 无线发射模块组成, ㈣磷 图l系统框图 万方数据  

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