【技术大神】胎压监测系统可靠性实验分析方法

时间： 2019-07-30 来源：世强

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在设计直接式胎压监测系统（TPMS）时，温度变化引起系统不稳定是一个技术瓶颈。在这里分享一下我在设计此产品的心得体会。

TPMS产品设计主要考虑安全性、可靠性、稳定性、耐久性、可使用性和可维护性。在设计胎压监测系统时，样品在实验室不管怎样实验，功能都正常，也很稳定。但是安装在车上跑一段时间，就发现有不稳定的感觉，由于不稳定导致可靠性也大打折扣。

为什么产品安装到车上实测会不稳定呢？在分析时发现主要是车轮在高速行驶一段时间后，温度上升，导致TPMS的发射中心频率偏移所致。对于这个问题我采取了以下措施：

首先，在硬件上增加一个小的CPU，这个CPU是专门模拟胎压发生变化时的信号。

其次，在软件上采用查表方式的算法，把中心频率校准。这种方式的算法首先会在实验室中就把产品温升时的中心频率标定好，比如-40℃时发射中心频率是433.5Mhz； -30℃时发射中心频率是433.55Mhz； -20℃时发射中心频率是433.6Mhz…….以此类推，设置成一个表格。

最后，我在接收端使用了世强代理的Si4463收发芯片。这个芯片有-126dbm的灵敏度和很好的选择性。具有64个跳频寄存器，这个64个跳频寄存器可以用来调整跟踪发射端的中心频率，因此对TPMS中心频率的校准起到了很好的辅助作用。

样品做好后，开始实验时，我先读取了车辆静态的胎压和温度，根据静态的轮胎状态数据，调整好接收端对应的中心频率参数。在车辆行驶一段时间后，只要温度每上升或下降10℃ ，TPMS就发出一次校准数据。当然，为了节省电池能量，这个数据可以是单独的温度数据。接收端的Si4463芯片接收到温度数据后，根据实验室标定的表格，用查表的算法把中心频率设置到这个温度下的中心频率上，以保证发射中心频率与接收中心频率的同步，减小由于温度变化造成收发中心频率偏移从而引起信号丢失造成不稳定。这种方法可大大提高TPMS的可靠性。

实验时，我们把试验板上增加的小CPU写入了模拟胎压变化的程序中，并且不定时的模拟轮胎胎压的各种变化，并且用查表方法使其稳定性达到了百分之百。

其实，发射端的中心频率偏移，主要是晶体受温度影响造成谐振频率的偏移。因此在设计中采用温度特性好的晶体是设计成功的必须途径。在我以往的设计经验中发现Epson的晶体有很好的温度特性的选择，相信可以帮助工程师解决很多由于晶体而造成的设计问题。

当然为了TPMS产品更可靠，也需要软件冗余、硬件冗余，时间冗余和数据冗余，这里就不一一陈述。

希望以上的实验体会能起到抛砖引玉的作用，为各工程师的设计提供借鉴的可能。

作者：郑州陆信影

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