基于SP37的新型TPMS系统设计

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  •    摘要:简要介绍了胎压监测系统(TPMS)的组成,提出了一种基于新型传感器SP37的胎压监测系统。该系统采用SP37和MAX1473作为无线收发芯片,详细阐述了其软件和硬件设计中的关键技术。实际测试效果表明,该系统接收灵敏度可达到-100 dBm,高速跑车时速100 km时工作稳定。
    关键词:TPMS;SP37;MAX1473;压力;温度

        汽车胎压监测系统(Tyre Pressure Monitoring System,TPMS)是一种能对汽车轮胎气压、温度进行自动检测,并对轮胎异常情况进行报警的预警系统。目前直接式TPMS发射模块较多采用以下两种方案:1)电池+单片机+传感器+射频芯片,2)是电池+内部集成MCU的传感器+射频芯片。前一种方案由于集成度低、体积和功耗大而被市场逐渐淘汰,后一种方案是当前市场上较为先进的产品设计形式。随着半导体及硅显微机械加工技术的快速发展,一种新的设计方案即电池+内部集成MCU和RF的专用传感器正成为TPMS发射模块设计的主流。这种方案集成度更高,体积和功耗更小,使用寿命更长,产品竞争力也更强。本文选用Infineon新一代系统级芯片SP37作为胎压传感器和射频发射器,选用MAXIM公司的MAX1473作为接收芯片,设计完成了一种新型胎压监测系统。

    1 系统描述
        胎压监测系统组成如图1所示,轮胎压力传感器分别安装在4个车轮轮毂上,负责测量轮胎内部的压力、温度和电池电压等物理状况,并将测量数据通过无线形式按照一定的规律发给胎压控制器。驾驶员通过胎压控制器上的显示屏和按键可查看4个轮胎的压力值、温度值。当某一个轮胎的温度、压力或电池电压超过了报警阀值,胎压控制器能够准确识别轮胎的位置,并且发出图形、声音、文字报警。

    a.JPG



    2 系统硬件方案设计
        该TPMS系统包括两种硬件模块:轮胎压力传感器和胎压控制器,两种模块的硬件结构如图2所示。轮胎压力传感器主要由电池和集传感器、单片机和RF发射单元于一体的SP37组成,外围器件少,重量轻,成本低。胎压控制器采用了基于ASK调制模式的MAX1473作为无线接收芯片,由8位单片机控制实现数据的接收、显示和报警。本设计方案遵循欧洲标准,无线信号调制中心频率为433.92 MHz。

    b.JPG

    2.1 SP37应用设计
        传感器和射频是无线轮胎压力传感器设计的关键。由于轮胎压力传感器安装在轮毂上,采用能量有限的锂电池供电,因此实现传感器和射频功能的芯片需具有以下两个特点:

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