胎压监测系统的要求及最新技术进展

嵌入式系统 时间:2016-12-20来源:网络


由于FMVSS 138允许轮胎亏气25%时提示时间最长可以延迟20分钟,因此胎压不足时有些系统可能会延迟几分钟报告。TPMS系统设计师利用这个规定尽可能减少数据传输,以延长电池使用时间。

要通过欧洲和其他标准,间接式TPMS有一些困难,市场调研公司Strategy Analytics3修订的市场展望报告中就反映出了这种困难。Strategy Analytics汽车电子服务总监Ian Riches表示,全球立法过严一直是间接系统面临的挑战,吞噬了其成本优势。“我们现在看到的是直接方法和间接方法的市场占有率约七三开。”他说,“到2020年,我们预计全球生产的轻型汽车中80%以上装有TPMS。直接系统的全球占有率将为57%左右,间接系统约为24%。”

飞思卡尔的直接式胎压监测系统

2007年,飞思卡尔率先开发了MPXY8300直接式胎压监测单芯片解决方案,减少了多器件的处理、印刷电路板的尺寸,TPMS供应商无需增加额外器件成本。小尺寸使供应商有机会让各种采用不同轮辋尺寸的车型使用一个解决方案。

FXTH87 TPMS系列是高度集成的传感解决方案Xtrinsic组合的一部分,并将这种设计方法提升到新水平。最新的单一封装设计包含:

• 压力传感器
• 温度传感器
• 加速度传感器
• MCU
• 射频(RF)发射器
• 低频接收器(LFR)
• 软件

FXTH87 TPMS的传感能力来自:

• 带一个校准压力量程(共两个)的电容式压力传感器
• 温度传感器
• 可选X轴和Z轴加速度传感器

图2显示了FXTH87 TPMS 中CMOS表面微型机械压力传感压力单元l和XZ,双轴加速度传感器或加速度单元 。

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图2. FXTH87 TPMS中的压力传感和加速度单元加速度单元 都采用能实现小尺寸和低功耗的表面微机械加工技术

图3显示了封装级TPMS解决方案的基本方面。

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图3. TPMS解决方案的基本方面包括感应、处理、数据传输和电源管理技术

TPMS的功耗为434 MHz @ 5 dBm (dBmW)时7 mA,@ 5dBm时最大7 mA,Stop模式时只有900 nA。多种停止模式使程序员有多种选择,可以实现性能与功耗的最佳平衡。

0.25微米的MCU集成了低频(LF )和射频(RF )通信技术。在TPMS中接收短距离通信的低频信号时,LFR的功耗极低。

FXTH87 TPMS的内置315/434 MHz射频发射器包含带晶体振荡电路、压控振荡器(VCO)的射频模块(RFM),fractal-n锁相环(PLL)和用于天线的射频输出放大器(PA)。它还包含一个小型状态机控制器,随机时间发生器和用于自动输出或由MCU直接控制的硬件数据缓冲区。

图4所示的整个系统框图确定了其他系统方面,包括模数转换(ADC),传感器接口,射频放大和各种定时器和存储模块。

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图4. FXTH87框图显示了TPMS的各种系统级模块

低功耗表面微机械电容式压力传感器的压力单元提供精确的压力测量,量程最大可到1500 kPa(最高217 psi)。FXTH87 TPMS现在可使用的压力量程为100–450 kPa(最高65 psi)和100-900 kPa(最高130 psi),涵盖从小型乘用车到高性能车和大型运动多功能车(SUV)的要求。

电容式压力传感器每次读取只需要0.14μA的电流(3 V,30 KHz)和0.9 nAs的最低电荷。如表2所示,FXTH87与加速度传感器选项结合,提供相当大的TPMS设计灵活性。
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关键词: 胎压监测系统TPM

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