TPMS係統的發展曆史

國際市場，1997年，通用汽車公司開始使用間接式汽車胎壓監測係統TPMS(Tire Pressure Monitoring System)；2000年5月
，直接式TPMS在美國上市；2002年發布的世界新車資料中顯示，美國福特公司的林肯大陸
、戴姆勒一克萊斯勒公司今年夏天上市的道奇(Dodge)迷你廂型車及Chrysler300M等係列車型，都將裝設直接式TPMS。許多歐洲的汽車廠商也已將直接式TPMS配裝於自己的中高檔車型之中，其中包括寶馬公司的Z8、歐寶2002年版威達、雪鐵龍公司的C5，阿斯頓?馬汀公司的超級跑車Vanquish
、旁蒂克的旗艦Bon nevllleSE等等。國內汽車製造巨頭也已開始考慮將TPMS作為原廠裝備的標準配置。2003年5月
，日本ALPS電氣公司從德國IQMobil GmbH獲得了不使用電池的TPMS技術，並簽訂了獨家專利授權合同。借用該技術開發的TPMS己通過歐洲和美國的電波法認證試驗，並於2004年6月起提供工業樣品，2005年量產供貨。我國也在2000年前後通過引進技術的方式開始了TPMS的生產。

無源化

如果胎內模塊可以實現無源(即無電池)
，則上述問題都可以迎刃而解。為達到以上目的，下麵主要闡述TPMS無線無源化發展的幾個實現方案：

①輪胎內模塊有發電裝置，將輪胎運動的機械能轉化為電能。此為壓電發電方案。

②從輪胎外通過電磁場傳入能量，驅動輪胎內模塊工作

，發射壓力信息。此為磁場電磁耦合方案。

③輪胎外發射電磁波，碰到輪胎內模塊內置器件後反射，同時攜帶回壓力信息。此為聲表麵波無源無線傳感器方案。

外置編碼存儲器輪胎定位

外置編碼存儲器輪胎定位技術是一種新型的TPMS輪胎定位技術。采用外置編碼存儲器的TPMS同樣由發射檢測模塊和接收顯示模塊組成，其特征在於接收顯示模塊接有插入式編碼存儲器
，每個發射檢測模塊均有一個固定的ID碼
，與對應編碼存儲器的ID碼ma一yi致zhi。輪lun胎tai換huan位wei或huo者zhe更geng換huan時shi，隻zhi需xu調tiao換huan或huo更geng換huan插cha入ru式shi編bian碼ma存cun儲chu器qi。外wai置zhi編bian碼ma存cun儲chu器qi式shi輪lun胎tai定ding位wei技ji術shu
，通tong過guo調tiao整zheng顯xian示shi模mo塊kuai編bian碼ma存cun儲chu器qi中zhong的deID碼與每個發射檢測模塊中的ID碼的對應關係，將重新識別身份的問題轉換成ID碼的換位設置問題，是簡單、有效的解決方案。其插頭插入的操作方式簡單可靠。通過I／O讀人插入式編碼存儲器電路中的編碼
，避免了用無線方式讀入ID編碼

，從根本上解決了幹擾的問題，實現原理如圖1所示。

 
圖1：外置編碼存儲器原理框圖

係統在工作時，中央接收、處理模塊先依次讀取外置編碼存儲器中的ID碼，然後重新設置存儲在接收顯示模塊存儲器中的ID碼ma與yu輪lun胎tai對dui應ying定ding位wei關guan係xi信xin息xi
，並bing予yu以yi保bao存cun。一yi旦dan中zhong央yang模mo塊kuai接jie收shou到dao輪lun胎tai檢jian測ce模mo塊kuai發fa射she過guo來lai的de信xin息xi，馬ma上shang將jiang接jie收shou到dao的de信xin息xi解jie碼ma。在zai獲huo取qu其qi中zhong的deID碼後，根據前麵設定的IDduiyingdingweiguanxixinxijikepanduanchushilaizinayigeluntaizhongdefashejiancemokuai，bingzhixingxiangyingdexianshidengdongzuo。waizhibianmacunchuqideshejikeyifenweijiekoudianluheID存儲器兩部分：接口電路作為外置存儲器和主控製器的連接接口，根據汽車的應用環境，要考慮接口的可靠性、抗震性需要；存儲器可以采用移位存儲器(簡單、需要主控製器I／O口少、讀取速度稍慢)

、矩陣存儲器(讀取速度快、占用主控製器I／O口多)或者SIM卡和IC卡(可靠性高、體積小、成本高)的形式。綜合考慮
，本係統采用移位存儲器。工作流程為：每當安裝新輪胎或者輪胎換位，立即切換到ID讀入操作界麵
，將相應外置編碼存儲器插上讀取接口，進行ID的讀入工作並分配其所屬輪胎位置。讀取完畢，可以取下外置存儲器(卡)。

PMS係統

基本原理

由安裝在輪胎內部的檢測模塊

，實時測量胎內壓力、溫度，並將壓力、溫(wen)度(du)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)無(wu)線(xian)方(fang)式(shi)發(fa)送(song)出(chu)去(qu)。安(an)裝(zhuang)在(zai)駕(jia)駛(shi)室(shi)內(nei)的(de)主(zhu)控(kong)模(mo)塊(kuai)接(jie)收(shou)無(wu)線(xian)信(xin)號(hao)，經(jing)過(guo)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)，再(zai)由(you)顯(xian)示(shi)裝(zhuang)置(zhi)顯(xian)示(shi)出(chu)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)
，實(shi)現(xian)行(xing)駛(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)輪(lun)胎(tai)狀(zhuang)況(kuang)的(de)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)。TPMS基本結構如圖2所示。

 
圖2：TPMS基本結構框圖

硬件設計方案

主控製器電路原理如圖3所示。主控製器模塊采用穩定

、可靠的微控製器C8051F531A，其內置振蕩電路和增強型的SPI接口
，外擴SPI無線接收芯片MC33594和操作簡單、方便的並行液晶模塊。

 
圖3：主控製器電路原理圖

檢測模塊由胎壓測量專用高集成芯片MPXY8320A微控製器和電源組成，檢測模塊電路原理如圖4所示。MPXY8320A工作在DC 2．1～3．6 V，具有低功耗的效能以延長電池壽命。MPXY8320A最大的特點是，其內部集成了8位MCU
、適應載重型輪胎的壓力傳感器、溫度傳感器
、供電電源電壓監測、X-Z軸上的加速度傳感器以及RF發送模塊，所以MPXY8320A是一款專為交通工具胎壓測量而設計的高集成芯片。由於器件的高集成度，在體積上
、功耗上、電磁兼容性方麵都有很出色的表現。

 
圖4：檢測模塊電路原理

軟件設計方案

主要軟件模塊的程序流程如圖5所示。

 
圖5：程序流程

結語

直接式TPMS和間接式TPMS各有自己的優缺點。直接式TPMS可以隨時測定每個輪胎內部的當前壓力

，很容易確定故障輪胎。間接式TPMS相對便宜，使用間接係統
，己經裝備了4輪ABS(每個輪胎裝備1個輪速傳感器)的汽車隻需對軟件進行升級
；但是，目前這類係統沒有直接係統準確率高
，無法監測出多個輪胎同時缺壓或高壓的情況。顯而易見，直接式TPMS更有效

，因此，目前直接式TPMS正逐步取代間接式TPMS而成為輪胎氣壓監測係統的主流。但是，有源MEMS式TPMS傳感器／發(fa)射(she)器(qi)需(xu)要(yao)電(dian)池(chi)提(ti)供(gong)動(dong)力(li)，因(yin)此(ci)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)地(di)帶(dai)來(lai)一(yi)些(xie)弊(bi)端(duan)，如(ru)電(dian)池(chi)的(de)壽(shou)命(ming)有(you)限(xian)和(he)電(dian)池(chi)的(de)存(cun)在(zai)很(hen)難(nan)降(jiang)低(di)發(fa)射(she)器(qi)的(de)重(zhong)量(liang)等(deng)。從(cong)長(chang)遠(yuan)來(lai)看(kan)
，無(wu)源(yuan)MEMS式TPMS以其無可比擬的優點將成為未來TPMS發展的趨勢。