輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(07-100)

　　其中壓力傳感器IC是一款集成了壓力、溫度、電壓檢測(cè)傳感器、LF、MCU的IC。而發(fā)送IC是RF發(fā)射芯片系列。

　　圖3左虛線框?yàn)檩喬?nèi)的壓力傳感器IC和發(fā)送IC為freescale公司的Mpxy8020A6或Mpxy8040A芯片和MC68HC90RF2芯片。Mpxy8020A6內(nèi)含壓力傳感器、溫度傳感器、電源控制和電池電壓檢測(cè),喚醒功能的定時(shí)器，屬表面微機(jī)械CMOS加工工藝,SSOP封裝;而UHF發(fā)送器+MCU(Flash)的MC68HC90RF2內(nèi)含為2K用戶FLash ROM，定時(shí)器，集成的射頻(RF)發(fā)送器,低電壓檢測(cè)和RAM及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。則整個(gè)圖3左虛線框?yàn)镸pxy8020A6A與MC68HC90RF2合成的遙測(cè)模塊示意圖。其圖3右側(cè)MC33591為UHF接收器內(nèi)含鎖相環(huán)(PLL)超高頻開(kāi)關(guān)鍵控(00K)接收器;MC912DP256接收端控制器內(nèi)含256KFLash。12KRAM，4KEEPROM。

　　輪胎內(nèi)的傳感器IC也可以選擇Melexis公司的MLX90603芯片。MLX90603它內(nèi)部有16bit RISCMCU，8K byte Flash，256 byte RAM和128 byte EEPROM。MLX90603還有125KHz或13.56MHz LFinterface和壓力傳感器的補(bǔ)償接口在IC內(nèi)。最大的特點(diǎn)是它有不同的工作模式Shelf mode，Sleep mode，Runmode，Idlemode和適合RFID、RF應(yīng)用的TDMA mode。這些都為降低發(fā)射端功耗、延長(zhǎng)電池使用壽命提供了最大的可能性。在發(fā)射IC方面，Melexis有不同頻率和調(diào)制的IC和汽車(chē)級(jí)IC(工作溫度-40℃-125℃),可在1.85V-5.5V寬電壓范圍內(nèi)工作，并且發(fā)射功率可在-12dBm--+10dBm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

　　接收模塊與芯片選擇

　　其圖3右側(cè)MC33591為UHF接收器內(nèi)含鎖相環(huán)(PLL)超高頻開(kāi)關(guān)鍵控(00K)接收器;MC912DP256接收端控制器內(nèi)含256KFLash，12KRAM，4KEEPROM。

　　當(dāng)然對(duì)于接收模塊處于LIN網(wǎng)絡(luò)的主節(jié)點(diǎn)即中央控制器,見(jiàn)圖1所示.也可選擇MLX82001該芯片是一個(gè)6位的、集成了LIN2.0并帶有增強(qiáng)型UART的MCU;從節(jié)點(diǎn)可選擇MLX81100集成了雙任務(wù)CPU和LIN收發(fā)器,是專(zhuān)門(mén)為L(zhǎng)IN總線應(yīng)用設(shè)計(jì)的MCU。

　　TPMS系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)考慮

　　在設(shè)計(jì)一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定、功效高的系統(tǒng)時(shí)，需要考慮的第一個(gè)因素就是軟件。因?yàn)檐?chē)輪模塊通常是用微控制器來(lái)執(zhí)行命令的，所以應(yīng)采用一種智能化算法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功效。其次，使用低頻功能是控制TPMS的非常有效的方法。在使用低頻接口時(shí)，感應(yīng)模塊可以始終處于電源關(guān)閉模式，只有在收到喚醒信號(hào)后，傳感器才會(huì)進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)傳輸。除了降低功耗以外，低頻接口還具備設(shè)計(jì)靈活性和其他一些優(yōu)勢(shì)。例如，低頻通訊可使系統(tǒng)通過(guò)低頻接口向微控制器發(fā)送特定命令，以對(duì)輪胎進(jìn)行重新校準(zhǔn)和定位。此以MLX90603帶有LF(Low Frequency)接口為例的發(fā)送模塊軟件設(shè)計(jì)方案作一說(shuō)明。MLX90603帶有LF接口，因此可以在大部分時(shí)間內(nèi)將發(fā)射端處于休眠模式，需要時(shí)通過(guò)低頻信號(hào)將其喚醒，進(jìn)而進(jìn)行測(cè)量并通過(guò)TH720x發(fā)射芯片將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)發(fā)送給相應(yīng)的LIN從節(jié)點(diǎn)。圖4是發(fā)射端的部分流程圖。

　　圖4 TPMS發(fā)射端軟件部分流程圖

　　本方案中，充分利用了MLX90603中集成的TDMA模塊，在MLX90603采集完數(shù)據(jù)后，配置TDMA、RF所需的寄存器，即可將MLX90603進(jìn)入Sleep mode，利用TDMA模塊自動(dòng)把要發(fā)射的數(shù)據(jù)傳輸給RF，以充分節(jié)省功耗。由于發(fā)射端工作在惡劣環(huán)境下，為了保證發(fā)送端和接收端進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳輸，考慮到本應(yīng)用信息量小、數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，我們采用信息冗余的方法來(lái)保證數(shù)據(jù)的可靠接收，即一幀數(shù)據(jù)發(fā)送N次。根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)送次數(shù)N。

　　新型發(fā)送器(遙控鑰匙)與接收器中幾種芯片的選用

　　RF接收器器件 MAXl473是最新的300MHz至450MHzASK射頻接收器，平均靈敏度為-114dBm，正常工作僅消耗5.5mA(典型值)的電流。內(nèi)置鏡頻抑制，無(wú)需通常使用的前端SAW濾波器。睡眠模式時(shí)，MAXl473可在小于250ps的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)并發(fā)送數(shù)據(jù)，保證了更深的睡眠周期和更長(zhǎng)的電池壽命，可工作于3V至5V的電源電壓。

　　MAX7044器件是可輸出+3dBmASK信號(hào)的發(fā)送器，采用微型的8引腳SOT封裝，采用占空比為50%的編碼方式時(shí)，僅需消耗7.7mA的電流。MAX7044可使用電壓低至2.1V的單個(gè)鋰電池供電。

　　該300MHz至450MHz發(fā)送器和接收器的最大優(yōu)點(diǎn)是能將RKE系統(tǒng)有效距離擴(kuò)大一倍(即控制范圍超過(guò)兩倍)，理想應(yīng)用于電池供電設(shè)備，胎壓檢測(cè)的選擇也包括鑰匙，汽車(chē)報(bào)警。

　　MAXl471雙通道接收器同時(shí)捕捉兩種信號(hào),即能同時(shí)接收ASK和FSK，模式間切換時(shí)間為零。針對(duì)同時(shí)需要對(duì)ASK和FSK解碼的低成本系統(tǒng)設(shè)計(jì)，MAXl471雙模接收器還可進(jìn)行自輪詢，器件可保持長(zhǎng)達(dá)8分鐘的睡眠模式，并可喚醒微處理器，以進(jìn)一步節(jié)省能源。MAXl47l工作于300MHz至450MHz，包括內(nèi)置的42dB鏡頻抑制混頻器，不需常見(jiàn)的SAW濾波器。MAXl471內(nèi)置一個(gè)可用于3.3V或5V的穩(wěn)壓器，可在低至2.4V的電壓下工作。圖5為.MAX1471結(jié)構(gòu)方框與應(yīng)用示意圖。

　　MAX1471也可用于汽車(chē)輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)中的接收器。

　　圖5 為MAX1471結(jié)構(gòu)方框與應(yīng)用示意圖

　　結(jié)語(yǔ)

　　采用分布式結(jié)構(gòu)的TPMS特點(diǎn)是控制靈活,比較適合應(yīng)用于前裝市場(chǎng)。而將LIN總線應(yīng)用于TPMS的優(yōu)勢(shì)是為每個(gè)輪胎跟接收器比較接近，因此會(huì)大大節(jié)省每個(gè)發(fā)射器的功率，延長(zhǎng)了系統(tǒng)的使用壽命。