基于ZigBee技術的新型TPMS設計
加入技術交流群
2 避免發送沖突
IEEE 802.15.4介質訪問控制層協議規定采用CSMA/CA競爭性接入方式以避免訪問沖突。而CSMA/CA方式會使得大多數目的地址不符的節點由于接收信標幀造成無謂的能耗。為此，采用了一種基于素數的動態時延算法，上電后各輪胎監測節點先采集數據，數據采集完成后按素數進行延時，延時一到再把數據發送出去，發送完關閉無線收發器，開始新一輪數據采集。例如，地址為0x01的輪胎監測器延時按150ms×N1（N1=2，19）周期變化。四個輪胎N1、N2、N3、N4分別取不同的素數，這種基于素數動態延時的算法既能有效避免各監測節點發送沖突，又能降低能耗，延長網絡壽命。本文引用地址：http://www.j9360.com/article/157804.htm
3 如何節能
一個輪胎監測器節點要在一節鋰電池下工作2～5年。射頻發送數據幀時耗電最大，因此在保證數據傳輸正確的前提下應盡量減少發送次數。監測器節點上電初始化之后就開始數據采集，把測量的數據與設定閥值相比較，如果超過或低于設定值就立刻進行數據發送，反之計數器減1，采取測量10次（約60s）上傳一次數據。這樣既能降低功耗又能及時應對輪胎壓力和溫度的異常變化。數據包發送控制算法流程如圖3所示。
圖3 數據包發送控制流程圖
性能測試
根據上述方案設計了一套測試用樣品，包括四個輪胎監測器和一個車載監視器。將四個輪胎監測器放在同一個輪胎中，進行充放氣實驗。當氣壓值從正常到低壓或高壓時，車載監視器能夠準確顯示氣壓值，氣壓低或氣壓高時LCD屏對應狀態圖標閃動，蜂鳴器同時發出報警，經反復測試得出具體性能指標如下。
● 可監測胎壓范圍為100～450kPa，精度1.4kPa，通常轎車的輪胎氣壓在220～280kPa之間。
● 可監測溫度范圍為-40℃～125℃，轎車的輪胎溫度一般在75℃左右。
● 利用SmartRF評估平臺測得室內點對點數據傳輸速率最大約250Kb/s。
● 監測網絡的工作壽命可達到2年以上。由于數據在收發的時候功耗最大（可達到10mA以上），為使整個網絡的工作壽命達到2年以上，一方面在體積允許的條件下選用了較大容量的鋰電池（1700mA?h），另一方面通過提高動態時延的基數值以減小數據收發的時間和頻率。
結束語
本文提出一種基于ZigBee網絡的TPMS設計方案。該系統不僅成本低廉而且性能安全可靠。經實際測試，該TPMS系統在低功耗、氣壓異常報警等各項性能指標均達到設計要求，同時配有直觀的操作界面方面用戶使用。
本設計的創新之處在于實現了輪胎識別的唯一性，采用一種基于素數的動態時延算法有效解決了發送數據的沖突，提出的節能算法既實現了功耗控制又兼顧了數據發送的實時性。
評論