آشنایی با TPMS یا سیستم نمایش فشار لاستیک ها

در سال های اخیر پیشرفت های بسیار زیادی در زمینه صنعت الکترونیک در خودروها ایجاد شده است

مقدمه

در سال های اخیر پیشرفت های بسیار زیادی در زمینه صنعت الکترونیک در خودروها ایجاد شده است. BCM و یا همان ماژول کنترل بدنه به تکنولوژی اطلاق می شود که در آن یک مدار الکترونیکی وظیفه مانیتور کردن و کنترل بخش های مختلف الکترونیکی خودرو را بر عهده دارد. هدف اصلی در این مقاله معرفی TPMS یا همان سیستم مانیتورینگ فشار باد لاستیک ها می باشد که در بیشتر موارد به صورت مستقیم با BCM در ارتباط است. در این مقاله آشنایی مقدماتی با این نوع سنسورها را ارائه می دهیم و در مقاله بعدی تلاش های صورت گرفته توسط این نگارندگان در جهت ساخت این نوع سیستم ها در ایران را به انتشار خواهیم رساند.

TPMS چیست؟

در خودروهای امروزه سلامت سرنشینان نقش بسیار مهمی را در طراحی اولیه خودروها ایفا می کند. همانند کمربند ایمنی که مدت زمان زیادی است که نصب آن بر روی خودروها اجباری شده است، دیگر محصولات حفاظت از جان سرنشینان نیز در دنیا به صورت اجباری در حال اجرایی شدن می باشند. یکی از مواردی که در اغلب کشورهای دنیا به صورت اجباری در حال نصب است، TPMS می باشد.اغلب کشورها چه سازنده خودرو و چه واردکننده، این قانون را از بیش از 5 سال پیش اجرایی کرده اند. ایالات متحده نیز از سال 2005 این قانون را اجباری نموده است. بدین ترتیب کلیه سازندگان خودروهای آمریکایی و نیز واردکنندگان خودرو به آمریکا از 13 سال پیش با این سیستم آشنایی کامل دارند. کشورهای همجوار نیز همانند ترکیه از سال 2014 این قانون را اجرایی نموده اند. حتی کشور چین نیز که ما استانداردهای آنها را گاهی به سخره می گیریم از 4 سال پیش نصب TPMS در خودروهای موجود در داخل کشور را الزامی نموده است. در ایران نیز TPMS به عنوان یک کالای لوکس در برخی خودروها دیده می شود و کم کم در حال شنیدن زمزمه هایی از اجباری شدن نصب این سیستم در خودروها هستیم.

مزایای TPMS:

1. قابلیت استفاده در همه خودروها

• - قابلیت استفاده در هر نوع خودرو سبک و سنگین

• - رنج فشار قابل تنظیم

• - فرکانس کاری متفاوت

• - عدم نیاز به سیم کشی

• - عمر طولانی لاستیک

2. جهانی پاک تر برای همه

• - کاهش درصد پنچری و تنظیم فشار باد لاستیک ها و در نتیجه کاهش مصرف سوخت و CO2

• - افزایش عمر لاستیک ها

• - نزدیک شدن به استانداردهای جهانی

3. امنیت برای همه سرنشینان

• - پیشگیری از پنچری لاستیک و ترافیک احتمالی

• - کاهش تصادفات جاده ای و درون شهری

• - امکان ارسال داده ها بر روی بسترهای خودرویی پیشرفته آینده

4. اتصال همیشگی با راننده (اینترنت اشیا)

• - نمایش دقیق وضعیت فشار و دمای تایرها به راننده

• - مدیریت بهتر لاستیک های خودروهای سنگین

• - قابلیت اتصال به اپلیکیشن های تلفن همراه

انواع TPMS:

- iTPMS: این نوع TPMS به نوع غیرمستقیم معروف است. در این نوع سیستم ها سرعت چرخش هر یک از تایرها مورد بررسی قرار می گیرد. بنابراین فشار و یا دمای تایرها با سنسور جداگانه ای خوانده نمی شوند که دقت بالایی داشته باشد. سرعت چرخش هر یک از لاستیک هایی که کم بادتر می باشد، از دیگر لاستیک ها بیشتر است. در نتیجه می توان این تغییر را از طریق سنسور ABS/ECS به کابین راننده منتقل کرد. در حقیقت iTPMS فشار لاستیک را اندازه گیری نمی کند و فقط به صورت تقریبی می تواند بگوید کدام لاستیک کم بادتر است. همین امر باعث می شود که برای رانندگان مشکلاتی پیش آید. بطور مثال اگر هر 4 لاستیک کم باد باشند این سنسورها تشخیص کم باد بودن را نمی دهند. به همین دلیل باید رانندگان این سنسورها را هر از چندی ریست کنند و باد لاستیک ها را تنظیم نمایند و پس از رانندگی 20 الی 60 دقیقه ای این سنسورها به حالت اولیه برای نمایش مناسب باز می گردند. به همین دلیل استفاده از این تکنولوژی در تشخیص لاستیک کم باد به شدت رو به کاهش می باشد.

- dTPMS: در اینجا با نوع مستقیم TPMS سروکار داریم. سنسور فشار در داخل تایر و یا روی والف (valve) قرار می گیرد. نه تنها فشار تایرها بلکه اطلاعات دمایی آنها نیز به صورت بیسیم از طریق RF به واحد مرکزی داخل خودرو جهت نمایش ارسال می گردد. دو نمونه از این نوع سنسورها اغلب مورد استفاده قرار می گیرند که به نوع داخلی و خارجی معروفند. در نوع داخلی سنسور در زیر والف قرار می گیرد و در نوع خارجی سنسور در خارج از لاستیک و بجای سروالف بسته می شود (شکل1). همه ی این سنسورها دارای آنتن گیرنده و فرستنده می باشند که ارسال و دریافت اطلاعات را به سهولت امکانپذیر می کنند.

شکل 1: سنسور TPMS داخلی و خارجی

این سنسورها قابلیت گزارش دهی آنلاین بر روی تلفن همراه را نیز دارا می باشند (شکل 2).

شکل 2: نمایش فشار و دمای لاستیک ها بر روی تلفن همراه

همچنین در بسیاری موارد بر روی ال سی دی خودروها (مولتی مدیا) نمایش داده می شوند (شکل 3).

شکل 3: نمایش فشار و دمای لاستیک ها در مولتی مدیا

برای صاحبان وسایل نقلیه ای که می خواهند در داشبورد این اطلاعات را مشاهده نمایند ولی خودرو آنها به سیستم مولتی مدیا یا ال سی دی مجهز نمی باشد، سه نوع فندکی (شکل 4)، انرژی خورشیدی (شکل 5) و اتصال به برق خودرو (شکل 6) در نظر گرفته شده اند.

شکل 4. شارژر فندکی

شکل 5. استفاده از انرژی خورشیدی بدون سیم کشی

شکل 6. نوع نصب شده در مکان ثابت با نیاز به اتصال به برق خودرو

علیرضا بهادری مهر، دکترای مهندسی برق-الکترونیک

کبری کریمی، دکترای ریاضیات کاربردی