基于ZigBee技術(shù)的新型TPMS設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
2 避免發(fā)送沖突
IEEE 802.15.4介質(zhì)訪問控制層協(xié)議規(guī)定采用CSMA/CA競(jìng)爭(zhēng)性接入方式以避免訪問沖突。而CSMA/CA方式會(huì)使得大多數(shù)目的地址不符的節(jié)點(diǎn)由于接收信標(biāo)幀造成無謂的能耗。為此，采用了一種基于素?cái)?shù)的動(dòng)態(tài)時(shí)延算法，上電后各輪胎監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)先采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集完成后按素?cái)?shù)進(jìn)行延時(shí)，延時(shí)一到再把數(shù)據(jù)發(fā)送出去，發(fā)送完關(guān)閉無線收發(fā)器，開始新一輪數(shù)據(jù)采集。例如，地址為0x01的輪胎監(jiān)測(cè)器延時(shí)按150ms×N1（N1=2，19）周期變化。四個(gè)輪胎N1、N2、N3、N4分別取不同的素?cái)?shù)，這種基于素?cái)?shù)動(dòng)態(tài)延時(shí)的算法既能有效避免各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送沖突，又能降低能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/157804.htm
3 如何節(jié)能
一個(gè)輪胎監(jiān)測(cè)器節(jié)點(diǎn)要在一節(jié)鋰電池下工作2～5年。射頻發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)耗電最大，因此在保證數(shù)據(jù)傳輸正確的前提下應(yīng)盡量減少發(fā)送次數(shù)。監(jiān)測(cè)器節(jié)點(diǎn)上電初始化之后就開始數(shù)據(jù)采集，把測(cè)量的數(shù)據(jù)與設(shè)定閥值相比較，如果超過或低于設(shè)定值就立刻進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，反之計(jì)數(shù)器減1，采取測(cè)量10次（約60s）上傳一次數(shù)據(jù)。這樣既能降低功耗又能及時(shí)應(yīng)對(duì)輪胎壓力和溫度的異常變化。數(shù)據(jù)包發(fā)送控制算法流程如圖3所示。
圖3 數(shù)據(jù)包發(fā)送控制流程圖
性能測(cè)試
根據(jù)上述方案設(shè)計(jì)了一套測(cè)試用樣品，包括四個(gè)輪胎監(jiān)測(cè)器和一個(gè)車載監(jiān)視器。將四個(gè)輪胎監(jiān)測(cè)器放在同一個(gè)輪胎中，進(jìn)行充放氣實(shí)驗(yàn)。當(dāng)氣壓值從正常到低壓或高壓時(shí)，車載監(jiān)視器能夠準(zhǔn)確顯示氣壓值，氣壓低或氣壓高時(shí)LCD屏對(duì)應(yīng)狀態(tài)圖標(biāo)閃動(dòng)，蜂鳴器同時(shí)發(fā)出報(bào)警，經(jīng)反復(fù)測(cè)試得出具體性能指標(biāo)如下。
● 可監(jiān)測(cè)胎壓范圍為100～450kPa，精度1.4kPa，通常轎車的輪胎氣壓在220～280kPa之間。
● 可監(jiān)測(cè)溫度范圍為-40℃～125℃，轎車的輪胎溫度一般在75℃左右。
● 利用SmartRF評(píng)估平臺(tái)測(cè)得室內(nèi)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸速率最大約250Kb/s。
● 監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的工作壽命可達(dá)到2年以上。由于數(shù)據(jù)在收發(fā)的時(shí)候功耗最大（可達(dá)到10mA以上），為使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作壽命達(dá)到2年以上，一方面在體積允許的條件下選用了較大容量的鋰電池（1700mA?h），另一方面通過提高動(dòng)態(tài)時(shí)延的基數(shù)值以減小數(shù)據(jù)收發(fā)的時(shí)間和頻率。
結(jié)束語
本文提出一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的TPMS設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)不僅成本低廉而且性能安全可靠。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，該TPMS系統(tǒng)在低功耗、氣壓異常報(bào)警等各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)配有直觀的操作界面方面用戶使用。
本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處在于實(shí)現(xiàn)了輪胎識(shí)別的唯一性，采用一種基于素?cái)?shù)的動(dòng)態(tài)時(shí)延算法有效解決了發(fā)送數(shù)據(jù)的沖突，提出的節(jié)能算法既實(shí)現(xiàn)了功耗控制又兼顧了數(shù)據(jù)發(fā)送的實(shí)時(shí)性。
評(píng)論