輪胎壓力監(jiān)測系統(07-100)

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

　　圖3左虛線框為輪胎內的壓力傳感器IC和發(fā)送IC為freescale公司的Mpxy8020A6或Mpxy8040A芯片和MC68HC90RF2芯片。Mpxy8020A6內含壓力傳感器、溫度傳感器、電源控制和電池電壓檢測,喚醒功能的定時器，屬表面微機械CMOS加工工藝,SSOP封裝;而UHF發(fā)送器+MCU(Flash)的MC68HC90RF2內含為2K用戶FLash ROM，定時器，集成的射頻(RF)發(fā)送器,低電壓檢測和RAM及內部時鐘發(fā)生器。則整個圖3左虛線框為Mpxy8020A6A與MC68HC90RF2合成的遙測模塊示意圖。其圖3右側MC33591為UHF接收器內含鎖相環(huán)(PLL)超高頻開關鍵控(00K)接收器;MC912DP256接收端控制器內含256KFLash。12KRAM，4KEEPROM。

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

　　接收模塊與芯片選擇

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

　　當然對于接收模塊處于LIN網絡的主節(jié)點即中央控制器,見圖1所示.也可選擇MLX82001該芯片是一個6位的、集成了LIN2.0并帶有增強型UART的MCU;從節(jié)點可選擇MLX81100集成了雙任務CPU和LIN收發(fā)器,是專門為LIN總線應用設計的MCU。

　　TPMS系統軟件設計考慮

　　在設計一個運行穩(wěn)定、功效高的系統時，需要考慮的第一個因素就是軟件。因為車輪模塊通常是用微控制器來執(zhí)行命令的，所以應采用一種智能化算法實現預期的功效。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，感應模塊可以始終處于電源關閉模式，只有在收到喚醒信號后，傳感器才會進行測量和數據傳輸。除了降低功耗以外，低頻接口還具備設計靈活性和其他一些優(yōu)勢。例如，低頻通訊可使系統通過低頻接口向微控制器發(fā)送特定命令，以對輪胎進行重新校準和定位。此以MLX90603帶有LF(Low Frequency)接口為例的發(fā)送模塊軟件設計方案作一說明。MLX90603帶有LF接口，因此可以在大部分時間內將發(fā)射端處于休眠模式，需要時通過低頻信號將其喚醒，進而進行測量并通過TH720x發(fā)射芯片將測量得到的數據發(fā)送給相應的LIN從節(jié)點。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采集完數據后，配置TDMA、RF所需的寄存器，即可將MLX90603進入Sleep mode，利用TDMA模塊自動把要發(fā)射的數據傳輸給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)送端和接收端進行可靠的數據傳輸，考慮到本應用信息量小、數據簡單的特點，我們采用信息冗余的方法來保證數據的可靠接收，即一幀數據發(fā)送N次。根據采集到的數據動態(tài)調整發(fā)送次數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。內置鏡頻抑制，無需通常使用的前端SAW濾波器。睡眠模式時，MAXl473可在小于250ps的時間內啟動并發(fā)送數據，保證了更深的睡眠周期和更長的電池壽命，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，僅需消耗7.7mA的電流。MAX7044可使用電壓低至2.1V的單個鋰電池供電。

　　該300MHz至450MHz發(fā)送器和接收器的最大優(yōu)點是能將RKE系統有效距離擴大一倍(即控制范圍超過兩倍)，理想應用于電池供電設備，胎壓檢測的選擇也包括鑰匙，汽車報警。

　　MAXl471雙通道接收器同時捕捉兩種信號,即能同時接收ASK和FSK，模式間切換時間為零。針對同時需要對ASK和FSK解碼的低成本系統設計，MAXl471雙模接收器還可進行自輪詢，器件可保持長達8分鐘的睡眠模式，并可喚醒微處理器，以進一步節(jié)省能源。MAXl47l工作于300MHz至450MHz，包括內置的42dB鏡頻抑制混頻器，不需常見的SAW濾波器。MAXl471內置一個可用于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結構方框與應用示意圖。

　　MAX1471也可用于汽車輪胎壓力監(jiān)視系統中的接收器。

　　圖5 為MAX1471結構方框與應用示意圖

　　結語

　　采用分布式結構的TPMS特點是控制靈活,比較適合應用于前裝市場。而將LIN總線應用于TPMS的優(yōu)勢是為每個輪胎跟接收器比較接近，因此會大大節(jié)省每個發(fā)射器的功率，延長了系統的使用壽命。