سیستم TPMS هشدار فشار باد تایر

به گزارش مکاترونیک نیوز،فشار و دمای بیش از اندازه کم یا زیاد تایرها می تواند خطرات احتمالی به همراه داشته باشد. سیستم TPMS در زمانی که  تایرها در معرض کم باد شدن قرار میگیرند شروع به هشدار دادن میکند. شاخص سیستم TPMS علامت زردرنگی است که به روی پنل ابزار داشبورد قرارگرفته است و شامل شکل نعل اسب به همراه نقطه‌ی هشداردهنده است.

اهمیت وجود سیستم TPMS زمانی مشخص می شود که بدانیم، سالیانه حداقل 40% از صاحبان خودرو، فشار تایرها را یک بار هم چک نمی‌کنند، بنابراین احتمالاً 40% از خودروهایی که در جاده ها در حال حرکت هستند، فشار تایر مناسبی ندارند و مستعد بروز حادثه ای ناگوار هستند. یکی دیگر از دلایل اهمیت وجود سیستم TPMS ، افت فشار تایر است که موجب افزایش مصرف سوخت و کاهش عمر تایر می شود.

فشار کم، باعث مصرف بیش‌تر سوخت در سال می‌شود این میزان حدود  20،000،000 لیتر می‌باشد که در نتیجه آن، 2،000،000 تن دی‍اکسیدکربن وارد جو خواهد شد. همچنین سالانه 200،000،000 به تعداد ضایعات تایر افزوده می شود. این‍ها دلایلی است که قانون استفاده از سیستم کنترل فشار تایرها یا سیستم TPMS در برخی از کشورها مانند ایالات متحده امریکا به تصویب رسیده است.

نشت طبیعی باد تایرها – مثلا یک تایر جدید –درطول یک سال ممکن است بالغ بر 200 الی 600 میلی بار (Milli-Bars) باشد. اگر ما فرض کنیم که بیشتر از 40% صاحبان خودرو اروپا و امریکای‌شمالی باد تایرهایشان را کمتر از یک بار در سال کنترل می کنند، قابل فهم است که 40% یا بیشتر خودروهایی که در حال حاضر در آن مناطق مصرف میشود در حالت کم بادی تایرها رانده می شود، این مسئله نیز لزوم سیستم TPMS را نشان می دهد.

اگر در نظر گرفته شود که میانگین 400 میلی بار (Milli-Bars) کاهش فشار باد موجب افزایش مصرف سوخت 2% و کاهش عمر تایر 25% می‌گردد می‌توانیم محاسبه کنیم که کم‌بادی تایر مسبب بیشتر از 20،000،000 مصرف سوخت غیر ضروری و 2،000،000 تن دی‌اکسید‌کربن ( co2 )  ورودی به اتمسفر و 200،000،000 ضایعات تایر در دنیا است. به همین دلیل ایالات متحده قانون استفاده از TPMS را صادر و سایر کشورها نیز به زودی از ان پیروی خواهند کرد.

اساس طراحی و کارکرد سیستم  TPMSیا هشدار فشار باد لاستیک بر روی خودرو، بر دو اصل استوار است:

1- نظارت بر فشار وارده بر روی تایرهای خودرو

2- آگاهی دادن و هشدار به راننده در حین رانندگی که راننده را از افزایش فشار بر لاستیک‌ها، که خود را به صورت متورم شدن لاستیک‌ها نشان می‌دهد، مطلع می کند

انواع سیستم TPMS

1- سیستم TPMS غیر مستقیم

سیستم  TPMSغیر مستقیم دقیقا از سنسور‌هایی استفاده می‌کند که سیستمABS  یا ترمز ضد قفل خودرو از آن استفاده می‌کند. این سنسور‌ها میزان چرخش هر چرخ را محاسبه و با سایر چرخ‌ها و سایر داده‌های موجود مثل سرعت مقایسه می‌کند. بر اساس سرعت چرخش هر چرخ، کامپیوتر خودرو می‌تواند سایز هر چرخ را تخمین بزند و در صورتی که چرخی سریع‌تر از حد انتظار دوران کند کامپیوتر راننده را از کم بودن فشار باد آن تایر مطلع می‌کند.

2- سیستم TPMS مستقیم

درنوع مستقیم از یک سنسور که در چرخ نصب شده استفاده می‌شود. این سنسور داده ها را به کامپیوتر وسیله نقلیه انتقال می‌دهد. این سنسور در نوع مستقیم، فشار هوای هر لاستیک را می‌سنجد و زمانی که فشار هوا، 25% پایین تر از سطح تعریف شده کارخانه باشد به شما هشدار می‌دهد.

سیستم iTPMS : سیستم iTPMS مخفف indirect TMPS می‌باشد که هیچگونه درگیری فیزیکی با رینگ و لاستیک خودرو نداشته و میزان باد تایرها را توسط سنسور هایی که بر روی سیستم ترمز EBD و ABS نصب شده اندازه‌گیری می‌نماید.

نحوه کار این سنسور به این شکل است که میزان دور و سرعت هر لاستیک را بطور مجزا مورد محاسبه قرار می‌دهند و با دیگر چرخ ها مقایسه می کند.

از آنجا که نشت میزان کمی از باد لاستیک باعث کاهش قطر لاستیک می‌گردد ،لاستیک مورد نظر برای طی مسافت معین به اندازه دیگر لاستیک‌ها مجبور است دور بیشتر را بزند و آنجا هست که سیستم مذکور سریعا کا‌‌‌هش باد لاستیک مورد نظر را به راننده هشدار می دهد هرچقدر که میزان دور لاستیک کم باد بیشتر باشد میزان هشدار بیشتر می گردد.

 

سیستم dTPMS :  dTPMS و یا  direct TPMS که استفاده از آن متداول تر است و شامل سنسور هایی است که مستقیماً و به شکل فیزیکی در درون و بیرون لاستیک قرار گرفته اند و اعلام میزان باد لاستیک را به راننده به شکل مجزا انجام می دهند. برخی از سیستم های dTPMS  قابلیت گزارش دمای لاستیک را هم دارند.

dTPMS  خود شامل دو گروه می شود.

گروه اول dTPMS هایی که در بیرون لاستیک خودرو قرار دارند که معایبشان آسیب پذیز بودن و احتمال سرقت است.

گروه دوم dTPMS هایی اند که در درون لاستیک خودرو قرار دارند که آنها را نمی توان به راحتی تعویض و یا تعمیر کرد و این گروه از dTPMS ها با باطری کار می کنند.

اجزاء سیستم  dTPMS

1- سنسور فشار باد تایر، این سنسور دارای یک حسگر فشار محیط داخل تایر و یک باتری لیتیومی با طول عمر 3 تا 7 سال و همچنین یک مدار الکترونیکی است.

اطلاعات فشار باد تایر از طریق آنتن سنسور به یونیت TPMS ارسال می شود. یک سنسور فشار می تواند مقادیر فشار باد تایر، دمای هوای تایر، کد شناسایی حسگر و در مواردی ولتاژ باتری سنسور را به یونیت اطلاع دهد.

2- یونیت TPMS یا گیرنده، معمولا در یکی از یونیت های BCM  و PEPS  قراد درد. زمانی که اطلاعات از آنتن سنسور فشار با فرکانس حدود 434 HZ به یونیت (گیرنده) ارسال می شود. گیرنده این اطلاعات را دریافت نموده و در قسمت نمایشگر پشت آمپر خودرو به صورت مجزا نمایش می دهد.

سنسور سیستم TPMS

سنسور فشار TPMS از نوع سنسورهای پیزوالکتریک می‌باشد. سنسور پیزوالکتریک بدون نیاز به ولتاژ یا  منبع جریان خارجی قادر به تولید سیگنال خروجی است و این از طریق تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی انجام میشود.

هنگامی که ماده پیزوالکتریک تحت فشار مکانیکی قرار می گیرد، جابجایی مراکز بار مثبت و منفی در مواد صورت می گیرد، که در نتیجه یک میدان الکتریکی خارجی ایجاد می شود.

 

dTPMS  یا iTPMS

• از مزایای سیستم iTPMS می‌توان به ارزان‌تر بودن نسبت به نسخه مستقیم این سیستم، دوام بیشتر و نیاز به نگهداری و سرویس کمتر و همچنین آسان‌تر بودن نصب و استفاده در خودروها اشاره کرد. از معایب این نوع سیستم پایش فشار تایر، نیز می‌توان به عملکرد نسبتا ناصحیح و غیر دقیق در صورت تغییر تایر‌ها با تایر‌های کوچک‌تر و یا بزرگ‌تر، عملکرد ناصحیح در صورت نامتقارن بودن تایر‌ها و نیاز به بازیابی و ریست شدن بعد از تعویض دوره‌ای لاستیک‌ها و یا باد کردن لاستیک‌ها اشاره کرد.
• از مزایای سیستم dTPMS می‌توان به اندازه گیری دقیق فشار باد در هر تایر که دیگر ارتباطی به میزان دوران هر چرخ و در ادامه عدم بروز مشکل در صورت اختلال در چرخش هر چرخ، تنظیم شدن آسان در صورت تعویض هر تایر، عمر باتری طولانی (بیش از یک دهه) اشاره کرد. از معایب این نوع سیستم پایش فشار تایر نیز می‌توان به هزینه تولید بالاتر نسبت به نمونه غیر مستقیم، عدم امکان تعویض باتری در اکثر سنسور‌ها و نیاز به تعویض کل سنسور در صورت بروز مشکل و امکان خراب شدن سنسور در صورت ایجاد فشار یا ضریه غیر متعارف به تایر و رینگ خودرو اشاره کرد.

کلام آخر

وجود این سیستم از جهتی خیال راننده را از وجود میزان فشار باد مناسب در تایر‌های خودرو راحت می‌کند و از طرف دیگر به دلیل اینکه همیشه فشار باد تایر‌ها در سطح مطلوبی نگهداری می‌شوند عمر تایرها نیز افزایش خواهد یافت و از استحلاک آن‌ها کاسته خواهد شد.

نام خبرنگار: سمیه آموت سر

منبع خبر:

2014. C. R. Bowen and M. H. Arafa, “Energy harvesting technologies for tire pressure monitoring systems,” Advanced Energy Materials, pp. n/a–n/a, 2014. [Online]. Available: http://doi.wiley.com/10.1002/aenm. 01787 2014