【技术大神】基于低电流收发器的直接式胎压监测设计

2017-07-26 技术大神活动文章

目前汽车数量越来越多,对于汽车的安全运行也尤为重要,汽车安全中的轮胎安全也是特别需要注意的。汽车在高速运行的时候,轮胎如果气压不足,很容易造成汽车侧偏或者出现严重的交通事故。针对这个问题,笔者专门设计了一款胎压监测系统


目前,胎压监测系统通常有两种。一种是间接式胎压监测,是当某轮胎的气压变低后,车辆的重量会使该车轮的半径变小,导致该轮胎转速比其他车轮快,通过比较各个车轮的转速差别,来监测胎压;而另外一种方式是直接式胎压监测,通过压力传感器监测车胎的胎压,通过无线传输到控制面板。第一种胎压监测造价低,但当同轴的两个轮胎都胎压低的情况下,不能快速定位故障轮胎,第二种胎压检测能够快速定位胎压故障点,需要外部供电,电路设计相对略显复杂。本文主要介绍第二种胎压检测,汽车的胎压监测系统框图见图1。


图1:汽车的胎压监测系统框图


汽车胎压监测通常由压力传感器、RF、MCU,以及其他传感器组成。通常一辆小汽车有四个车轮,就需安装四个胎压监测器。汽车主面板上有一个接收装置,实时显示四个轮胎的胎压值。一般来说,胎压监测装置是由高度集成的芯片组成,并且通常采用电池供电,这就要求胎压监测芯片需要的功耗很低,这样才能保证汽车不用频繁的更换胎压监测器。笔者主要对两个厂家胎压监测芯片进行了选型对比,如图2所示。


图2:两个厂家胎压监测芯片对照


从上表可以看出,Si4438的功耗是非常低的,待机功耗30nA,唤醒功耗50nA,正常工作电流也不高。在电路设计时,需外加一个低功耗MCU,采用电池进行供电,主要工作电压为3V或者3.3V。RF的中心频率为433MHz,传输速率为1-500kbps,传输距离可达1500米@1kbps,Si4438的电路原理图如图3所示。


图3:Si4438的电路原理图


Si4438具有优异的接收灵敏度,达到-124dbm,实测Si4438的功耗也是非常低的。经过测算,如果汽车每天工作4小时,采用3V的电池,大概能够使用5-6年时间。


Si4438设计时需要注意以下几点:

1)作为电池供电的设备,在可靠情况下,电路选型时需要尽量选择低功耗的外围芯片。传感器是安装在轮胎上的,它在汽车高速运动时受到很大的离心力作用,并且长时间工作在高温、高湿的环境下。通常电池和芯片固定在一起,更换电池不方便,如果电池没电了,就需要更换整个模块。

2)RF设计时,首先应做好仿真;其次射频走线的长度要尽量短,线宽严格按照计算好的值去设定。走线尤其要注意的是,射频走线中不要有任何带有尖状的折点,在走线的转折处,最好要用弧线来实现;最后就是过孔放置,射频走线的旁边的地线最好能通过过孔打穿。

3)在软件设置的时候,通过MCU对Si4438进行寄存器设置,可以优化芯片功率损耗,例如对发射功率进行调节。


作者:零点


相关技术文档:

Silicon Labs Si4438-C高性能的低电流收发器 数据手册 详情>>>

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最新评论

  • Albert Lv4 . 资深工程师 2017-09-26
    SI的东西功耗还是有点偏高呢,用在低功耗场景不是很合适的,除非对灵敏度要求比较高。
  • howic Lv1 . 初级工程师 2017-07-29
    学习下新的知识
  • 期待 Lv4 . 资深工程师 2017-07-27
    学习了
  • Joyje Lv1 . 初级工程师 2017-07-26
    用过si4438,还可以
  • 黑仔杰 Lv3 . 高级工程师 2017-07-26
    学习
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