作者:张国斌
本文来自汽车电子系统设计网站
因为对汽车行驶安全有特别的意义,所以TPMS(汽车轮胎胎压监测系统)得到迅速普及。调研公司指出2004年全球市场对直接式TPMS产品的需求约为400万套,预计到2009年将达到4400万套,平均复合增长率为61.6%!在TPMS系统开发上,多数方案组成分为5部分,它们是整合了具有压力、温度、加速度、电压检测和后信号处理ASIC芯片组合的智能传感器SoC、4-8位单片机(MCU)、RF射频发射芯片、锂亚电池和天线等。其中智能传感器还采用了硅显微机械加工(MEMS)技术。整个系统目前的开发复杂度和成本都比较高。那幺有没有更简单更便宜的方案呢？
来自欧洲的Melexis在这方面做了有益的尝试,他们的方案有两大亮点——一是他们的TPMS置于胎内的电子装置无需电池!另一个亮点就是他们采用了一种40年发明的器件——SAW(声表面波)组件。
表面声波(Surface Acoustic Wave, SAW)是由英国物理学家瑞利在1885年发现的,他指出,在弹性晶体的表面上尚存在一种形式的波动,称为表面声波。并以波动数学理论证明其现象,故此表面声波亦称为瑞利波。只是当时他的研究结果,并没有引起任何在实务发展上的回响。直到1965年,加州大学柏克莱分校的R. M. White与F. M. Voltmer两位教授,将指状电极(Interdigital Transducers:IDT)结构制作在压晶体管的表面,并成功的产生了表面声波讯号后,才正式开启了表面声波组件的应用。
由于SAW组件可藉由不同的电极结构设计来产生不同的频率响应,故此后的30年,SAW组件被广泛的运用在各类通讯领域的振荡器、谐振器及滤波器等电路中。另外一方面,SAW在感测技术的发展上,也具有相当的潜力,因为SAW组件的敏感度高,当晶体受到扰动影响,所产生的频率漂移都在数百KH间,利用目前的量测仪器,可精确侦测到1Hz的微小变化量。Melexis的TPMS方案,正是利用了SAW的这些特性。Melexis无线通信商务部经理ANDRES LAUTE博士指出:“我们的方案在每个轮胎内放置3个SAW,然后,以发信机发射RF信号给这些SAW,由于轮胎内的压力或温度都有变化,所以SAW发射回的信号频率就有了变化,天线接收到变化的RF信号后,再送到DSP进行处理,根据特定的算法就可以知道轮胎内的压力、温度情况。由于SAW是无源器件,所以无需电池。”
而传统的TPMS的组成则是如下所示:
ANDRES LAUTE表示:“这个方案的关键就是SAW对温度、压力的变化要有对应的数据,目前Transense Technologies公司、Epcos等都提供这种元件。”他特别指出,目前很多TPMS都应用在后装市场,从未来看,TPMS将成为汽车必备的功能之一,所以前装市场必然要有很大增长。Melexis已经在和GE等公司合作,在汽车出厂前就安装该系统。
Melexis的分销商EIL公司工程总监梁福厚表示:“EIL愿意与本土供应商一起推广该方案,目前大陆已有四、五家供应商在应用这个方案。”
京公网安备 11011202001138号
