基于24位高精度ADC的胎压计方案

solidic

基于24位高精度ADC的胎压计方案 [复制链接]

一、胎压计的开发背景

气压是轮胎的命门，过高和过低都会缩短它的使用寿命。气压过低，会使轮胎接地面积增大加速胎肩磨损。气压过高，会使轮胎帘线受到过度的伸张变形，胎体弹性下降，使汽车在行驶中受到的负荷增大，如遇冲击会产生内裂和爆破，同时气压过高还会加速胎冠磨损，并使耐轧性能下降。一个精准的胎压计，能时刻准确的监测胎压，更大限度的保证驾驶安全，在上高速之前最好检测下。

 

二、技术参数

1.测量范围：(1-18)Bar

2.显示方式：4位数字动态显示

3.供电电源：3V(1.5V AAA电池2节)

4.工作环境温度：(-20-50)℃

5.工作环境湿度：<=80%RH

6.接口：304不锈钢M14*1.5(外螺纹)，特殊材料及螺纹按要求定制

 

三、液晶显示界面

1.电池电量状态

2.压力值

3.压力单位

 

四、硬件原理图

硬件设计方案采用SDI5229作为主控，选用该芯片原因有以下特点：

1.芯片提供LDO输出，通过内部LDO输出电压给传感器供电，从而在低功耗模式的情况下，减少功耗的产生。提供LCD液晶驱动外设单元，不需要外接液晶驱动芯片就能控制液晶显示器。

2.在设计硬件电路的时候，测量胎压的传感器与测量温度的传感器均采用24位高精度差分ADC。测量精度远比单端方式高。

3.在采集气压时，在传感器上接有RC共模抑制和差模抑制，达到滤波效果，使ADC的读数更加稳定。在硬件电路上传感器的电源端接有一颗二极管，温度的变化使二极管PN结压降的不同。实现温度自补偿效果。

 

五、软件流程图

 

六、特点

1.主控优势

在进口芯片持续大范围缺货的情况下，本方案采用一款国产的SOC芯片——SDI5229TS作为主控制器MCU，该主控片内集成24位高精度ADC，在传感器测量方面有足够高的优势。当进入休眠模式时，该MCU主控仅1uA的电流。同时，该MCU内部集成液晶驱动模块，驱动液晶不再需要外围液晶驱动芯片。

2.性能优势

在测量胎压方面速度足够快，测量精度在1kpa的气压，测量范围1-700kpa，内有NTC实时获取外界环境温度，并对差分传感器进行温度补偿，使测量误差大大缩小，经过无数次测试，测量误差远远优于市面上其他厂商的误差率。

3.低功耗

程序采用10s内若无胎压变化，将关闭LED背光以达到节能，当气压低于5kpa时，20s后自动进入休眠模式，当进入休眠模式时电流仅有1到2个uA，大大延长了电池的使用时间。

4.液晶显示

实时显示当前气压以及电池电量，在气压显示时有四种单位可选，通过按键选择需要的单位模式显示。关机后，下次开机自动定位到上一次的单位模式。相比传统机械指针显示更加准确清晰明了。

5.串口校准

通过较为简洁可靠的方式对胎压进行标定，在标定时同时也采取了验证方式，验证标定的数据可靠性，防止串口发送错误信息。串口标定同时也支持四种单位的标定。

6.成本低

由于采用国产且高度集成的MCU，所以成本可以降到最低，不需要一些外围器件，MCU内部集成了液晶驱动，24位ADC，8位ADC，低频唤醒等硬件外设，现做的胎压计样品板子上仅有电阻电容MCU以及传感器。

 

七、使用说明

开关机说明：

电池安装后自动开机，或按下“ON”按键也能开机。在开机状态下按下“ON按键即可关机”。

注：即使在关机状态下，只要有气压也能进行低频唤醒开机测得气压，在开机状态下即使没有按下“ON”按键关机，只要气压小于5Kpa，定时20s也能自动进入关机。

单位切换说明：

按下“UNITS”按键即可切换单位，共四种单位显示，分别是Kpa、Bar、PSI、Kgf/cm²。

胎压计样品如下图一、图二所示。

图一为轮胎的气嘴连接口，当接入轮胎后，气压会进入胎压测量计。

图二为胎压计主体部分。 

                        图一 轮胎连接口

 

                              图二 胎压计样品图

 

八、总结

本胎压计方案测量精度高，可靠性好，操作简单，量程大，功耗低，成本低廉等特点。其实，充气泵方案的原理也是类似的，本胎压计方案同样对充气泵方案也有很大的参考价值。

lugl4313820

那个汽车在线胎压计，也是这个原理吗？这个产品应用前景怎么样？

Fred_1977

24位的精度确实很高，这是MCU内置的ADC? 有这么高的位数？

Gen_X

实际需要10为精度都高了，精度确实很高，能做动态分析用了，例如漏气评估/预估分析。