TPMS是汽車輪胎壓力實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)“TirePressureMonitoringSystem”的英文縮寫,主要用于在汽車行駛時(shí)實(shí)時(shí)的對輪胎氣壓進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測,對輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警,以保障行車安全,是駕車者、乘車人的生命安全保障預(yù)警系統(tǒng)。
TPMS系統(tǒng)主要有二個(gè)部分組成:安裝在汽車輪胎上的遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)測模塊和安裝在汽車駕駛臺(tái)上的中央監(jiān)視器(LCD/LED顯示器)。直接安裝在每個(gè)輪胎里測量輪胎壓力和溫度模塊,將測量得到的信號(hào)調(diào)制后通過高頻無線電波(RF)發(fā)射出去。一輛轎車或面包車TPMS系統(tǒng)有4個(gè)或5個(gè)(包括備用胎)TPMS監(jiān)測模塊,一輛卡車有8~36個(gè)TPMS監(jiān)測模塊。中央監(jiān)視器接收TPMS監(jiān)測模塊發(fā)射的信號(hào),將各個(gè)輪胎的壓力和溫度數(shù)據(jù)顯示在屏幕上,供駕駛者參考。如果輪胎的壓力或溫度出現(xiàn)異常,中央監(jiān)視器根據(jù)異常情況,發(fā)出報(bào)警信號(hào),提醒駕駛者采取必要的措施。
TPMS傳感器是一個(gè)集成了半導(dǎo)體壓力傳感器、溫度傳感器、數(shù)字信號(hào)處理單元和電源管理器的SoC模塊。為了強(qiáng)化胎壓檢測功能,有不少TPMS傳感器模塊內(nèi)還增加了加速度傳感器、電壓檢測、內(nèi)部時(shí)鐘、看門狗,和帶12 bit ADC、4KB Flash、2KB ROM、128 B RAM、128 B EEPROM及其它功能的ASIC數(shù)字信號(hào)處理單元。這些功能單元使得TPMS傳感器不僅能實(shí)時(shí)檢測汽車開動(dòng)中的輪胎壓力和胎內(nèi)溫度的變化,而且還能實(shí)現(xiàn)汽車移動(dòng)即時(shí)開機(jī)、自動(dòng)喚醒、省電等功能。電源管理器確保了系統(tǒng)的低功耗,通常一節(jié)鋰電池可以使用3~5年。
TPMS的壓力傳感器都是用基于MEMS技術(shù)來設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的,主要有硅集成電容式壓力傳感器(如Freescale的MPXY8020、MPXY8040)和硅壓阻式壓力傳感器(如GE NovaSensor的NPX1、NPXC01746,Infineon SensoNor的SP12、SP12T、SP30)。硅壓阻式壓力傳感器也是一個(gè)SoC模塊,一般采用高精密半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片組成惠斯頓電橋作為力/電變換測量電路,其內(nèi)部典型架構(gòu)包括整合了采用硅顯微機(jī)械加工的壓力傳感器、溫度傳感器、加速度計(jì)、電池電壓檢測、內(nèi)部時(shí)鐘和一個(gè)包含ADC、取樣/保持、SPI口、校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)管理以及ID碼的數(shù)字信號(hào)處理單元,模塊可以利用客戶專用軟件進(jìn)行配置,其測量精度能達(dá)0.01~0.03%FS。此外,為了便于TPMS接收器的識(shí)別,每個(gè)壓力傳感器都具有6~8位獨(dú)特的ID碼。