關(guān)于胎壓檢測(cè)的方案介紹和分析

近年來隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，群眾生活水平提高，汽車走進(jìn)了千家萬戶。我國汽車產(chǎn)銷量連年增長(zhǎng)，2014年的汽車總產(chǎn)量增加到2001年的十倍——達(dá)到將近2400萬輛，汽車工業(yè)已經(jīng)成為國家重要經(jīng)濟(jì)支柱。而汽車電子行業(yè)更是蓬勃發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前汽車電子成本占整車成本的比例約為20%。而在汽車電子部件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，鑒于安全性考慮，質(zhì)量控制要求非常嚴(yán)格，而能保障質(zhì)量的就是測(cè)試。因此各個(gè)汽車電子廠商對(duì)測(cè)試設(shè)備和方案的要求非常高，在接下來的文章中我們就陸續(xù)為大家介紹RIGOL產(chǎn)品在各種汽車電子部件廠商的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中的應(yīng)用案例。

圖一 我國歷年汽車總產(chǎn)量（單位：萬輛）

胎壓監(jiān)測(cè)

汽車輪胎作為整個(gè)汽車中唯一高速運(yùn)轉(zhuǎn)且地面直接接觸的部件，一旦發(fā)生故障，將會(huì)引發(fā)極為嚴(yán)重的后果，因此在整個(gè)汽車安全性設(shè)計(jì)中，保障輪胎的安全是重中之重。而車輪最為常見和最危險(xiǎn)的故障就是高速運(yùn)動(dòng)中發(fā)生爆胎，排除道路等因素造成的爆胎，胎壓不足是輪胎故障的最重要誘因。而胎壓監(jiān)測(cè)裝置就是用來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)胎壓的部件，是保障汽車安全的重要裝置之一。

圖二 某型號(hào)胎壓傳感器

胎壓傳感器一般置于汽車四個(gè)輪胎的內(nèi)部，傳感器受到接收裝置信號(hào)喚醒后，會(huì)將當(dāng)前輪胎氣壓數(shù)據(jù)調(diào)制后通過無線近距離傳輸方式發(fā)送給接收裝置，接收裝置將收到的信號(hào)解析，得到各個(gè)輪胎的胎壓。而整個(gè)傳輸中所采用的無線傳輸協(xié)議有多種，一般使用的是FSK方式，下面就以某型號(hào)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例展示系統(tǒng)測(cè)試方案。

圖三 胎壓傳感器工作示意圖

發(fā)射測(cè)試

傳感器發(fā)射信號(hào)測(cè)試和一般的無線信號(hào)測(cè)試要求一樣主要關(guān)注三個(gè)參數(shù)：頻率，功率和譜線。而這種無線信號(hào)都有一個(gè)特性：間歇性發(fā)射，因此使用掃頻式頻譜儀測(cè)試都存在一個(gè)技術(shù)難題：信號(hào)并不能100%被完美捕獲，如下圖四所示，頻譜儀捕獲某設(shè)備發(fā)射的FSK信號(hào)，雖然捕獲到了，但是譜線不對(duì)稱，沒有完整顯示。而FFT式頻譜儀成本高昂。

圖四 普通模式下捕獲無線發(fā)射信號(hào)效果

為了解決這個(gè)問題，RIGOL研發(fā)人員專門為DSA815頻譜儀研發(fā)了“2FSK”功能，經(jīng)過實(shí)際測(cè)試對(duì)無線發(fā)射信號(hào)捕獲概率基本為100%，而對(duì)FSK信號(hào)，該功能不僅可以捕獲信號(hào)，還可以計(jì)算出頻偏和載波頻率偏移等參數(shù)，極大提高了產(chǎn)線測(cè)試各類無線發(fā)射器件的效率。借助該功能，RIGOL DSA815成功進(jìn)入OMRON。

圖五 2FSK功能OMRON實(shí)測(cè)圖

接收測(cè)試

接收測(cè)試要解決的第一個(gè)問題就是加載信息的調(diào)制波模擬問題，目前胎壓傳感器大部分使用的是曼徹斯特編碼，如下圖所示。

圖六 曼徹斯特編碼

RIGOL的DG1000Z系列函數(shù)/任意波形發(fā)生器具備高達(dá)標(biāo)配8M和選配16M的任意波長(zhǎng)度，并且具備采樣率模式，可以將編輯的數(shù)據(jù)按照設(shè)置采樣率逐個(gè)生成為模擬波形，避免信息丟失。因此在選配模式下即可生成最長(zhǎng)4Mbit的數(shù)據(jù)。下圖展示的是利用DG1062Z生成曼徹斯特編碼的一串?dāng)?shù)據(jù)：0xFF 0xFE 0x06 0xA0 0xB8 0x84 0x3C 0x19 0XAA的實(shí)際測(cè)試效果。

圖七 DG1000Z模擬曼徹斯特編碼的調(diào)制信號(hào)

調(diào)制信號(hào)生成后，將信號(hào)灌入信號(hào)源的“EXT MOD IN”輸入接口中。打開相應(yīng)調(diào)制功能，并選擇調(diào)制源為“外部”。即可產(chǎn)生加載所要求信息的相應(yīng)調(diào)制信號(hào)。下圖所示的是某胎壓監(jiān)測(cè)設(shè)備生產(chǎn)商使用的一臺(tái)系統(tǒng)，用于測(cè)試接收器的性能。系統(tǒng)中各個(gè)儀器作用如下：

DP832電源為被測(cè)設(shè)備供電，該電源可以提供兩路30V/3A的電源

DG1032Z用于模擬曼徹斯特編碼的調(diào)制波形

DSG3030用于生成加載信息的FSK信號(hào)

圖八 某胎壓傳感器測(cè)試系統(tǒng)

外部信號(hào)調(diào)制功能基本上所有的射頻信號(hào)源都具備，但是各個(gè)廠家對(duì)外調(diào)制輸入信號(hào)的電壓范圍都有嚴(yán)格限制，例如RIGOL的DSG3000系列是正負(fù)500mV，國際某知名公司射頻源是正負(fù)2V等，這種設(shè)計(jì)相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，但是在實(shí)際使用中會(huì)有許多問題：

1.在使用FM、AM等模擬調(diào)制中，絕對(duì)電平的外調(diào)制信號(hào)要求客戶很難做到，而電壓偏移就會(huì)產(chǎn)生頻率和幅度不準(zhǔn)確，影響測(cè)試精度；

2.一般客戶自己制作的調(diào)制波信號(hào)發(fā)生電路所產(chǎn)生的信號(hào)幅度一般為3.3V或者5V，會(huì)高于設(shè)備要求，不但會(huì)產(chǎn)生誤差，還會(huì)損害儀器。

為了解決上述問題，RIGOL研發(fā)在新的DSG800系列射頻信號(hào)源中調(diào)整了外調(diào)制輸入電路的設(shè)計(jì)，使得DSG800對(duì)外調(diào)制信號(hào)的要求拓寬到在-6V~+6V電壓范圍內(nèi)，信號(hào)電平要求為峰峰值1VPP，超過該峰峰值的默認(rèn)為1VPP，并且輸入電平為100K歐姆。在這種設(shè)計(jì)下，用戶可以非常容易的使用其自制電路和設(shè)備產(chǎn)生的0~3.3V或者0~5V信號(hào)來作為FM外部調(diào)制信號(hào)，從而仿真出客戶希望得到的FSK信號(hào)。

圖九 DSG800外調(diào)制功能演示

“DSA815+DSG815”組合，以其優(yōu)良的性能和功能——2FSK和大電平范圍的EXTMOD IN，和無與倫比的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)勢(shì)逆襲射頻儀器設(shè)備市場(chǎng)，在編者向幾個(gè)汽車電子客戶推廣的過程中，工程師直呼“不敢相信”，這樣高性價(jià)比的儀器，您還等什么呢？趕緊聯(lián)系試用吧！