Page 30 - RISC-V創新百花齊放中國MCU業者積極佈局

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思維與觀點
胎壓監測系統:雞肋還是神器?
Bill Schweber，EE Times/EDN/Planet Analog資深技術編輯
最近，筆者車上儀錶盤上的胎壓警告指示燈亮了(如圖1所示)，這車行駛不到兩年，里程也不到15,000英哩。 好在這個指示燈說明了具體的問題就在輪胎上，而不像定義不明確、含混不清的「檢查引擎」指示燈那樣會 引起恐慌——從輪胎氣帽鬆動等輕微問題到可能導致災難的重大問題，「檢查引擎」指示燈可能都會亮。於 是我靠邊停車，目測輪胎，它們看起來並沒有什麼問題。
後來，當輪胎冷卻之後，我再 次用兩個不同但都相當準確的數 位壓力計重新檢查輪胎;結果再一 次顯示所有輪胎都十分接近預定 值。幾 天 之 後，我 又 檢 查 了一 次，讀 數仍然符合規格並且沒有變化。我 得出結論，輪胎沒問題，有問題的
是胎壓測量系統。 借此機會，我研究了整個輪胎
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境而容易受到內部和外部EMI 影響導致錯誤; 如果將金屬物品放在錯誤的位 置，則可能阻斷極為微弱的射頻 訊號;例如將鋁箔包裝的午餐放 在 駕 駛 座 下 面 ( 如 我 的 車 )，具 體 位置因不同車型而異; 輪胎TPMS單元中的電池壽 命只有5~10年(取決於多種因 素 )，而 且 不 可 更 換。一 旦 電 池 用盡，就必須更換整個模組。 實際上，所有四個輪胎的單元 都需要同時更換，這意味著數 百美元的花費，而且，更換的 模組類型和頻率也必須與原 件相同; 如果因故障或日常磨損而必 須更換輪胎，其更換情況與 電池用盡時相同，TPMS模組 本身也可能因撞擊路緣或坑 窪而損壞; 而且，感測器和整個TPMS需 要在模組更換之後進行自校 準，這意味著車輛需要幾小時 到幾天的時間才能穩定。更換 之後過早在高速公路上行駛，
圖1:儀錶盤上兩種指示燈中的任一個亮起，都 表示TPMS已確認車胎壓力出現問題。
TPMS的工作方法是，每個輪 胎(通常還包含備用輪胎)都透過 315MHz或433MHz鏈路(取決於 TPMS供應商)直接測量其壓力， 並定期向車輛的接收器單元報 告。汽車進而確定胎壓是否低於 標稱值的25%;如果低於預定值， 則儀錶板上的指示燈會向駕駛發 出訊號。
(來源:Tirebuyer.com LLC)
警報系統(學名為胎壓監測系統或 TPMS)及其工作原理，其結果令我 印象深刻，同時又令人擔憂。簡而 言之，每個輪胎內部都安裝了壓力 感 測 器、A / D 轉 換 器、微 處 理 器、射 頻鏈路和鈕扣電池(如圖2所示)。整 個單元被封裝為一個堅固的模組， 以適應嚴苛的操作環境條件。
圖2:TPMS中包含許多用於閥桿和氣密輪胎的機 械零件，以及左側密封模組中的所有電子元件。
(來源:CariD)
• 射頻鏈路往往採用超低功率 以延長電池壽命;但卻因訊號 微弱，以及嚴酷的汽車使用環
www.eettaiwan.com | 2021年11月
然而，與許多可能的好主意一 樣 ，「 細 節 決 定 成 敗 」， T P M S 尤 為 如此。我的研究顯示，TPMS還存 在 很 多 問 題，包 括:
OPINION