爆胎预警系统硬件可靠性设计技术
实际应用中可以利用驾驶室内的控制模块通过三维正交阵列天线(3个天线分别置于x，y和z方向)向各个轮胎方向发射125 kHz LF信号，信号触发轮胎检测模块的LC谐振电路，从而唤醒处于休眠状态的检测端。在这一过程中，经过曼彻斯特编码的串行数据通过LF驱动电路调制到低频的载波，最后功率放大后由低频天线发射出去，检测端接收到低频唤醒信号后，根据信号调理与译码所得指令，进行温度压力测量、数据转换、射频发射和休眠等操作。
文中设计的检测端采用Freeseale公司的MPXY8300A传感器，其自身已集成LF低频唤醒电路。LF低频唤醒发射端采用ATA5275芯片。低频唤醒电路结构如图3所示。此举可通过减少工作时间来降低系统能耗，从而延长轮胎爆胎预警系统的工作时间。
3 轮胎检测端射频天线设计
由于汽车本身的电磁干扰严重，加之轮胎处于高速、高温的工作环境，使天线设计成为TPMS系统稳定工作的前提条件。本文为了加强天线传输效率和减小发射端的体积，天线采用直接在PCB板制成的微带天线，此系统选择1／4波长单极印制天线。这种天线的最大特点是可以通过调节长度来适应不同的环境。系统选用频率为433．92 MHz，天线用厚度h=1．6 mm FR4材料制作，电介质常数ε=4．4时，假设网络匹配阻抗为50 Ω，根据天线尺寸公式(1)和(2)，得到1／4波长的天线宽度W=1．5 mm，长度L=9．72 cm。
品质因数是天线设计的重要参数，对于固定尺寸的天线，品质参数Q越高，输出的功率就越大，但是天线的传输带宽B却与品质因数成反比关系，过高的品质因数会降低传输带宽，影响数据信息的正确传输，本系统环形天线的品质因数由回路中的总电阻R，射线频率f、环形天线的周长l决定，可表示为公式(3)：
文中的TPMS轮胎检测端射频发射电路集成到MPXY8300A芯片中，极大的减少了射频电路的结构。MPXY8300A通过内部一个包含32个8位寄存器的RFX模块来设置各项射频发射参数，其存储器映射结构如图4所示。MCU将存储在$10-$1F中的128位数据通过天线发射出去(315／433 MHz)。其电路原理图及天线尺寸如图5和图6所示。
4 结束语
文中探讨了轮胎爆胎预警系统大发展及应用，并针对硬件设计的稳定性在延长系统工作时间和天线设计2个方面进行了详细的探讨。提出了基于Freescale公司的MPXY8300A传感器的轮胎检测端内置传感器外置电池、LF低频唤醒和433MHz射频天线设计3个方案。这些改进和传统技术相比，在系统功能、实物尺寸和节能降耗上都有所改善，具有一定的实用价值。
评论