
TPMS是汽车轮胎压力实时监视系统“TirePressureMonitoringSystem”的英文缩写,主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测,对轮胎漏气和低气压进行报警,以保障行车安全,是驾车者、乘车人的生命安全保障预警系统。
TPMS系统主要有二个部分组成:安装在汽车轮胎上的远程轮胎压力监测模块和安装在汽车驾驶台上的中央监视器(LCD/LED显示器)。直接安装在每个轮胎里测量轮胎压力和温度模块,将测量得到的信号调制后通过高频无线电波(RF)发射出去。一辆轿车或面包车TPMS系统有4个或5个(包括备用胎)TPMS监测模块,一辆卡车有8~36个TPMS监测模块。中央监视器接收TPMS监测模块发射的信号,将各个轮胎的压力和温度数据显示在屏幕上,供驾驶者参考。如果轮胎的压力或温度出现异常,中央监视器根据异常情况,发出报警信号,提醒驾驶者采取必要的措施。
TPMS传感器是一个集成了半导体压力传感器、温度传感器、数字信号处理单元和电源管理器的SoC模块。为了强化胎压检测功能,有不少TPMS传感器模块内还增加了加速度传感器、电压检测、内部时钟、看门狗,和带12 bit ADC、4KB Flash、2KB ROM、128 B RAM、128 B EEPROM及其它功能的ASIC数字信号处理单元。这些功能单元使得TPMS传感器不仅能实时检测汽车开动中的轮胎压力和胎内温度的变化,而且还能实现汽车移动即时开机、自动唤醒、省电等功能。电源管理器确保了系统的低功耗,通常一节锂电池可以使用3~5年。
TPMS的压力传感器都是用基于MEMS技术来设计、生产的,主要有硅集成电容式压力传感器(如Freescale的MPXY8020、MPXY8040)和硅压阻式压力传感器(如GE NovaSensor的NPX1、NPXC01746,Infineon SensoNor的SP12、SP12T、SP30)。硅压阻式压力传感器也是一个SoC模块,一般采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力/电变换测量电路,其内部典型架构包括整合了采用硅显微机械加工的压力传感器、温度传感器、加速度计、电池电压检测、内部时钟和一个包含ADC、取样/保持、SPI口、校准、数据管理以及ID码的数字信号处理单元,模块可以利用客户专用软件进行配置,其测量精度能达0.01~0.03%FS。此外,为了便于TPMS接收器的识别,每个压力传感器都具有6~8位独特的ID码。