随着家用车的不断普及,大家对胎压监测系统肯定不再陌生。胎压监测是用于监测轮胎里的气压,在轮胎气压变动异常时会发出警告,或是在轮胎压力的实际值偏离规定值时会给出显示,当轮胎气压太低或漏气时,系统会自动报警,防止意外发生。


毫不夸张地说,胎压监测是目前汽车安全系统组成的必要条件之一,尤其现在新能源智能电动汽车产业的高速发展,胎压监测已经成为汽车的标配。所以本期爆款拆评将拆解一款市面上销量火爆的外置胎压监测方案——铁将军外置胎压监测系统。这套系统包含一个支持太阳能面板充电的显示器、4个胎压监测传感器,至于内部电路到底是什么方案,爆拆见真相。

 

 

拆解

 

  • 显示器拆解

 

胎压监测显示器的外壳结构直接通过卡扣固定,通过“大力出奇迹”的方式直接能把整个电路板取出来,具体PCB实物如下图所示。

 

 

核心主控为中颖电子的增强型8051微控制器(SH79F3283P),在同样的振荡频率下,比传统的8051微控制器运行更快,除了集成一些标准的通讯模块,这款微控制器还集成了LCD驱动,所以可以直接驱动LCD输出。

 



微控制器旁边的芯片就是胎压监测系统的无线通信系统方案中的接收方案,基于华普微电子的RFM219B芯片。它的外围电路方案比较简洁,除了一颗26MHz的晶振,其它的阻容,电感元器件的需求量也非常少,相对而言射频方案的设计会简单一些,成本也不高。

 

 

RFM219B是一款低功耗,高性能,适用于各种127至1020MHz无线应用的OOK,(G)FSK射频接收模块。可以支持多种数据包格式及编解码方式,灵活的满足各种应用对不同数据包格式及编解码的需求。支持64-byte Rx FIFO,丰富的GPIO及中断配置,Duty-Cycle运行模式,RSSI检测,低电压检测,低功耗定时输出(唤醒),手动快速跳频,静噪输出等功能,使得应用设计更加灵活,实现产品差异化设计。RFM219B工作在1.8V至3.6V,拥有-120dBm灵敏度,且消耗仅为8.5mA的电流,结合 Duty-Cycle工作模式,可以进一步降低芯片的接收功耗。


RFM219B除了胎压监测方案的应用,还可以应用在像自动抄表,家居安防及楼宇自动化,ISM 波段数据通讯,工业监控及控制,遥控及安防系统,遥控钥匙进,无线传感器节点,标签读写等等领域。

 


 

除了这两个重点芯片外,板子上其它的器件或者接口电路较为常见,包括用于有线充电的microUSB接口,太阳能充电接口,电池供电接口,充电管理芯片,合泰的LDO(HT7536-1 ),用于胎压出现问题时发出“滴滴滴”提示声的蜂鸣器等。

 

  • 传感器拆解


看完显示器的拆解,我们已经知晓了射频接收模块的方案,那么发射系统又是怎样的呢?通过拆解传感器来一探究竟。

 

传感器可以通过附赠的工具拆解到更换电池这一步,传感器在结构设计时充分考虑到了防水的需求,采用类似LED灯泡一样的灌胶封装工艺,拆解比较麻烦,拆解之后可以看到传感器采用的电池规格为CR1632。

 

看到传感器的PCB板,你似乎能明白什么叫没有最简单,只有更简单,PCB外围电路设计简单到极致,要不是还能依稀看到一个晶振,都要让人误以为这是一个连射频方案都没有的“空头支票”传感器方案。很明显,这个无线胎压监测方案肯定会在传感器端带有无线发射端,现在这个情况到底是怎么回事呢?怎么就只有一个传感器?经过仔细辨认,依稀可以看见板载的胎压传感器上的丝印为SP400。这是英飞凌第三代胎压监测器,重要的是,它很特殊,它可不仅仅是一个胎压监测器,还集成了射频发射系统。

 

 

SP400特点:

 

  • 集成绝对压力传感器,支持100 kPa 至 1400 kPa
  • 径向加速度传感器
  • 温度感应器
  • 电源电压传感器
  • 嵌入式 8 位微控制器
  • 高达 14 kB 的闪存用于应用程序代码
  • 256 字节闪存用于配置数据
  • 16 kB 保留 RAM
  • 315 和 434 MHz FSK/ASK 发射机
  • 125 kHz ASK 高灵敏度接收器
  • 系统控制器具有灵活的唤醒和电源管
  • 超低断电电流
  • 电源电压范围为 1.9 至 3.6 V
  • 工作温度从-40°C 至 125°C
  • PG-DSOSP-14-82 封装


英飞凌的这颗SP400传感器真正诠释了“麻雀虽小五脏俱全”,通过其硬件框图更直观的来了解它的内部构造。

 


可以看下上图这张硬件框图,集成了高效的电源管理和集成微控制器;集成了 LF 接收器和 RF 发射器允许无线通信; 对于有线数据传输,可以使用硬件 I²C 和 UART 接口; 可以在软件中实现更多有线接口,例如 SPI 或 PWM。

 

另外,综合基于之前显示器上的那个接收方案和现在传感器上英飞凌这个发射方案,我们也可以反推出,这个无线胎压监测方案的通信频段大概率使用的是433MHz。

 

无线胎压监测方案BOM如下。

 

厂商 器件型号 说明
中颖电子 SH79F3283P 增强型8051微控制器
华普微电子 RFM219B 适用于各种127至1020MHz无线射频接收方案
合泰 HT7536-1 LDO
英飞凌 SP400 无线胎压传感器

 

小结


拆解分析完铁将军这个无线胎压监测方案,我们还是能很明显看到它的一些优势以及改进之处:

 

优点是内置英飞凌SP400第三台高精度高集成度胎压监测方案,可靠性强,电路设计简单,尽可能减小传感器的设计空间,而集成的无线通信可以方便快捷的了解轮胎状况,我们也能自主调整胎压、温度报警阈值,真正做到随心使用;

 

而可以改进的地方,比如说像之前提到的轮胎异常只能通过滴滴滴声来提示,不够明显,如果有语音芯片及时正确的提醒,那将更能保证行车安全。又比如说虽然这种外置的胎压监测方案安装是简单了,但是相应的,如果轮胎需要补气,那么补气的时候你需要把这个胎压传感器给卸下才能继续,可以说在省事的同时在其它地方增加了额外的麻烦成本,真是鱼和熊掌不可兼得。

 

总得来说,铁将军这个外置胎压监测方案能满足基本的需求,但在体验上还不够完善,无法做到有求必应的效果,但是,这套胎压系统本身的电路方案却能让人眼前一亮,无论是作为内置还是出厂直接内装的方案,都是一套非常不错的可以供厂商参考缺的无线胎压监测方案。甚至更进一步,就像我在上面提到的,可以用语音芯片+喇叭的电路方案代替蜂鸣器达到更好的体验,甚至你可以还可以扩充功能,比如增加霍尔传感测量车速,在测量到汽车行驶速度过快时发出语音提醒,完全的保证安全行驶,当然,这就是另一回事了。想了解更多更详细的内容,欢迎点击观看由贸泽电子独家赞助的爆款拆评视频。