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鐵將軍無線胎壓監測系統拆解:外置胎壓監測如何?

2021-09-09 來源:eefocus

隨著家用車的不斷普及,大家對胎壓監測系統肯定不再陌生。胎壓監測是用于監測輪胎里的氣壓,在輪胎氣壓變動異常時會發出警告,或是在輪胎壓力的實際值偏離規定值時會給出顯示,當輪胎氣壓太低或漏氣時,系統會自動報警,防止意外發生。


毫不夸張地說,胎壓監測是目前汽車安全系統組成的必要條件之一,尤其現在新能源智能電動汽車產業的高速發展,胎壓監測已經成為汽車的標配。所以本期爆款拆評將拆解一款市面上銷量火爆的外置胎壓監測方案——鐵將軍外置胎壓監測系統。這套系統包含一個支持太陽能面板充電的顯示器、4個胎壓監測傳感器,至于內部電路到底是什么方案,爆拆見真相。

拆解

 

顯示器拆解

 

胎壓監測顯示器的外殼結構直接通過卡扣固定,通過“大力出奇跡”的方式直接能把整個電路板取出來,具體PCB實物如下圖所示。

核心主控為中穎電子的增強型8051微控制器(SH79F3283P),在同樣的振蕩頻率下,比傳統的8051微控制器運行更快,除了集成一些標準的通訊模塊,這款微控制器還集成了LCD驅動,所以可以直接驅動LCD輸出。

微控制器旁邊的芯片就是胎壓監測系統的無線通信系統方案中的接收方案,基于華普微電子的RFM219B芯片。它的外圍電路方案比較簡潔,除了一顆26MHz的晶振,其它的阻容,電感元器件的需求量也非常少,相對而言射頻方案的設計會簡單一些,成本也不高。

RFM219B是一款低功耗,高性能,適用于各種127至1020MHz無線應用的OOK,(G)FSK射頻接收模塊。可以支持多種數據包格式及編解碼方式,靈活的滿足各種應用對不同數據包格式及編解碼的需求。支持64-byte Rx FIFO,豐富的GPIO及中斷配置,Duty-Cycle運行模式,RSSI檢測,低電壓檢測,低功耗定時輸出(喚醒),手動快速跳頻,靜噪輸出等功能,使得應用設計更加靈活,實現產品差異化設計。RFM219B工作在1.8V至3.6V,擁有-120dBm靈敏度,且消耗僅為8.5mA的電流,結合 Duty-Cycle工作模式,可以進一步降低芯片的接收功耗。


RFM219B除了胎壓監測方案的應用,還可以應用在像自動抄表,家居安防及樓宇自動化,ISM 波段數據通訊,工業監控及控制,遙控及安防系統,遙控鑰匙進,無線傳感器節點,標簽讀寫等等領域。

除了這兩個重點芯片外,板子上其它的器件或者接口電路較為常見,包括用于有線充電的microUSB接口,太陽能充電接口,電池供電接口,充電管理芯片,合泰的LDO(HT7536-1 ),用于胎壓出現問題時發出“滴滴滴”提示聲的蜂鳴器等。

 

傳感器拆解


看完顯示器的拆解,我們已經知曉了射頻接收模塊的方案,那么發射系統又是怎樣的呢?通過拆解傳感器來一探究竟。

 

傳感器可以通過附贈的工具拆解到更換電池這一步,傳感器在結構設計時充分考慮到了防水的需求,采用類似LED燈泡一樣的灌膠封裝工藝,拆解比較麻煩,拆解之后可以看到傳感器采用的電池規格為CR1632。

 

看到傳感器的PCB板,你似乎能明白什么叫沒有最簡單,只有更簡單,PCB外圍電路設計簡單到極致,要不是還能依稀看到一個晶振,都要讓人誤以為這是一個連射頻方案都沒有的“空頭支票”傳感器方案。很明顯,這個無線胎壓監測方案肯定會在傳感器端帶有無線發射端,現在這個情況到底是怎么回事呢?怎么就只有一個傳感器?經過仔細辨認,依稀可以看見板載的胎壓傳感器上的絲印為SP400。這是英飛凌第三代胎壓監測器,重要的是,它很特殊,它可不僅僅是一個胎壓監測器,還集成了射頻發射系統。

SP400特點:

 

  • 集成絕對壓力傳感器,支持100 kPa 至 1400 kPa

  • 徑向加速度傳感器

  • 溫度感應器

  • 電源電壓傳感器

  • 嵌入式 8 位微控制器

  • 高達 14 kB 的閃存用于應用程序代碼

  • 256 字節閃存用于配置數據

  • 16 kB 保留 RAM

  • 315 和 434 MHz FSK/ASK 發射機

  • 125 kHz ASK 高靈敏度接收器

  • 系統控制器具有靈活的喚醒和電源管理

  • 超低斷電電流

  • 電源電壓范圍為 1.9 至 3.6 V

  • 工作溫度從-40°C 至 125°C

  • PG-DSOSP-14-82 封裝


英飛凌的這顆SP400傳感器真正詮釋了“麻雀雖小五臟俱全”,通過其硬件框圖更直觀的來了解它的內部構造。

可以看下上圖這張硬件框圖,集成了高效的電源管理和集成微控制器;集成了 LF 接收器和 RF 發射器允許無線通信; 對于有線數據傳輸,可以使用硬件 I2C 和 UART 接口; 可以在軟件中實現更多有線接口,例如 SPI 或 PWM。

 

另外,綜合基于之前顯示器上的那個接收方案和現在傳感器上英飛凌這個發射方案,我們也可以反推出,這個無線胎壓監測方案的通信頻段大概率使用的是433MHz。

 

無線胎壓監測方案BOM如下。

廠商器件型號說明
中穎電子SH79F3283P增強型8051微控制器
華普微電子RFM219B適用于各種127至1020MHz無線射頻接收方案
合泰HT7536-1LDO
英飛凌SP400無線胎壓傳感器

小結


拆解分析完鐵將軍這個無線胎壓監測方案,我們還是能很明顯看到它的一些優勢以及改進之處:

 

優點是內置英飛凌SP400第三臺高精度高集成度胎壓監測方案,可靠性強,電路設計簡單,盡可能減小傳感器的設計空間,而集成的無線通信可以方便快捷的了解輪胎狀況,我們也能自主調整胎壓、溫度報警閾值,真正做到隨心使用;

 

而可以改進的地方,比如說像之前提到的輪胎異常只能通過滴滴滴聲來提示,不夠明顯,如果有語音芯片及時正確的提醒,那將更能保證行車安全。又比如說雖然這種外置的胎壓監測方案安裝是簡單了,但是相應的,如果輪胎需要補氣,那么補氣的時候你需要把這個胎壓傳感器給卸下才能繼續,可以說在省事的同時在其它地方增加了額外的麻煩成本,真是魚和熊掌不可兼得。

 

總得來說,鐵將軍這個外置胎壓監測方案能滿足基本的需求,但在體驗上還不夠完善,無法做到有求必應的效果,但是,這套胎壓系統本身的電路方案卻能讓人眼前一亮,無論是作為內置還是出廠直接內裝的方案,都是一套非常不錯的可以供廠商參考缺的無線胎壓監測方案。甚至更進一步,就像我在上面提到的,可以用語音芯片+喇叭的電路方案代替蜂鳴器達到更好的體驗,甚至你可以還可以擴充功能,比如增加霍爾傳感測量車速,在測量到汽車行駛速度過快時發出語音提醒,完全的保證安全行駛,當然,這就是另一回事了。

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