El TPMS directo , o sistemas de control directo de la presión de los neumáticos (sensor directo TPMS) se refiere al uso de un sensor de presión montado directamente en las ruedas o neumáticos de un vehículo. [1] La presión dentro del neumático se mide utilizando un transductor de presión y la información de presión se envía posteriormente al vehículo para advertir al conductor de un inflado insuficiente o excesivo de un neumático. La información de la presión se transmite comúnmente para el vehículo con frecuencia de radio (RF), aunque los sistemas que utilizan mecánicos, eléctricos o magnéticos métodos se han utilizado en los últimos años. [2]
Sistema típico
En la mayoría de los diseños actuales de TPMS directo, un pequeño conjunto electrónico que es lo suficientemente resistente para montarse dentro de un neumático, mide la presión utilizando un sensor de presión del sistema microelectromecánico (MEMS) [1] y luego transmite esta y otra información a uno o más vehículos receptores . [1] Otra información puede incluir un número de serie, temperatura , aceleración y el estado del sistema completo de control de la presión de los neumáticos. [3] El propósito del número de serie es permitir que el vehículo ignore las transmisiones de otros vehículos y opere con un campo de datos único. Un TPMS directo típico (por ejemplo , Ford , [4] BMW [5] o Toyota [6] ) comprende los siguientes componentes en un vehículo:
- Un sensor de TPM directo instalado en la parte posterior del vástago de la válvula en cada rueda
- Una luz de advertencia de TPM
- Identificador único (ID) para el que el neumático proporciona los datos, incluida la velocidad y la dirección de rotación
- Una unidad de control electrónico (ECU) del monitor de presión de los neumáticos
- Antena (s)
- Controlador para mediciones periódicas
- Fuente de poder
- Sistema de diagnóstico y despertador
La mayoría de los sistemas TPMS directos utilizan radio de frecuencia ultra alta (UHF) en una de las bandas ISM 'sin licencia' (industrial, científica y médica) para transmitir los datos, [7] a menudo alrededor de 434 M Hz en Europa y 315 MHz en gran parte de los resto del mundo. En algunos sistemas hay un receptor o antena separado cerca de cada rueda, mientras que más comúnmente hay un solo receptor que recibe datos de todas las ruedas del vehículo. Por lo general, este receptor también se utiliza para el sistema de entrada sin llave a distancia (RKE), ya que también suele utilizar transmisiones de radio UHF .
Los sensores TPM se pueden instalar en las ruedas de varias formas. Pueden montarse en la parte posterior del vástago de la válvula del neumático [8] o unirse con adhesivo o una banda que luego se envuelve de forma segura alrededor de la llanta dentro del neumático, generalmente en la zona de caída. [9]
Luz de advertencia del sistema de control directo de la presión de los neumáticos
Cuando se enciende la luz de advertencia directa del TPMS, uno de los neumáticos está inflado insuficientemente, muy inflado en exceso o hay una falla en el sistema. [1] Si la luz es constante, inflarla a la presión correcta de la placa debería apagarla. Si este no es el caso, esto indica un pinchazo. Si la luz es intermitente o si permanece encendida después de inflar correctamente o reemplazar un neumático pinchado, esto indica una falla en el sistema TPMS directo. [1]
Registro de ID de TPMS directos
Cuando el sistema TPMS directo se instala en la fábrica, los números de identificación únicos de los sensores TPM (monitoreo de presión de los neumáticos) deben registrarse junto con su posición en el vehículo con la ECU del monitor de presión de los neumáticos. Este también es el caso si alguno de los componentes del sistema se cambia posteriormente, por ejemplo, en el caso de rotar los neumáticos, cambiar los sensores, reemplazar la ECU, etc. [4]
Este proceso requiere la activación del sensor TPMS directo mediante radio de baja frecuencia (LF) y la captura de los datos UHF transmitidos. Estos datos incluyen el ID de TPMS directo, la presión y la temperatura. En las plantas de fabricación de automóviles , la activación se realiza mediante grandes sistemas de antenas, mientras que en los concesionarios y talleres de neumáticos se utilizan herramientas manuales. Estas herramientas también se pueden usar para verificar si el TPMS directo tiene fallas antes del desmontaje. Si se cambia un sensor de TPM o su posición en el automóvil sin volver a registrar los ID, la luz de advertencia del TPMS se encenderá y permanecerá encendida hasta que se vuelvan a registrar los ID. [1]
Localización
Si hay varias antenas o receptores, esto permite la localización del TPM de modo que el vehículo pueda saber de qué rueda provienen los datos de presión. Como alternativa a este método, el vehículo se puede programar en el momento de la fabricación con la posición del neumático junto con su número de serie TPM. Esto permite que el vehículo muestre qué neumático tiene baja presión. [10]
Además, algunos vehículos tienen transmisores de radio de baja frecuencia montados cerca de cada rueda que se pueden usar para obligar a los TPM individuales a transmitir a voluntad. Por lo general, utilizan una tecnología similar a las etiquetas RFID de 125 kHz donde el campo transmitido es predominantemente magnético y puede detectarse fácilmente con una pequeña antena LF ubicada en el TPM. Este método de localización a menudo se denomina sistema de línea alta.
El TPM también utiliza a menudo la antena LF para la configuración y para forzar la transmisión, de modo que el vehículo pueda volver a aprender la localización si se cambia un sensor o se giran las ruedas para nivelar el desgaste de la banda de rodadura.
Un tercer método utiliza la intensidad de la señal UHF que es proporcional a la distancia del TPM al receptor. Si el receptor está ubicado hacia la parte delantera del vehículo, la señal de los TPM de la rueda delantera será más fuerte que la de las ruedas traseras.
El TPM también tiene un método para detectar la dirección de rotación de cada rueda para identificar en qué lado del vehículo se encuentra el TPM y esta información forma parte del mensaje transmitido al vehículo. Esta combinación permite identificar la rueda correcta.
Características del sensor TPM
Los sensores TPM instalados actualmente en automóviles de producción de gran volumen en todo el mundo son unidades autónomas que funcionan con baterías y que miden periódicamente la presión de los neumáticos y, a menudo, la temperatura y la aceleración. El sensor está equipado con un circuito transmisor de RF que se utiliza para transmitir la presión medida, etc. dentro del neumático. [11]
El TPM está diseñado para usar la menor cantidad de energía posible para brindar la máxima duración de la batería. Esto se hace utilizando circuitos de muy baja potencia y transmitiendo los datos con la menor frecuencia posible y con la menor potencia posible. El transmisor UHF en un TPM generalmente transmite alrededor de 250μW (1μW es igual a una millonésima parte (10 −6 ) de un vatio ).
Los TPM no tienen receptores UHF integrados debido a los requisitos de potencia relativamente altos de esta tecnología. Esto significa que no pueden decir que están transmitiendo al mismo tiempo que otro TPM. La mayoría de los TPM tienen receptores de LF, ya que utilizan poca o ninguna energía.
Los sensores de presión, temperatura y aceleración generan señales analógicas que se convierten a sus equivalentes digitales mediante convertidores de analógico a digital. El sensor de aceleración mide la fuerza centrífuga generada cuando la rueda gira. Esta fuerza es proporcional a la velocidad de rotación. El sensor de aceleración puede ser un simple interruptor en lugar de un transductor analógico (acelerómetro). Esto generalmente se conoce como interruptor de balanceo . El sensor de aceleración permite que el TPM se coloque en un modo de dispositivo de comunicación de baja potencia , cuando el vehículo está parado, lo que puede prolongar la vida útil de la batería. La ventaja de un interruptor giratorio sobre un acelerómetro es que el interruptor es puramente mecánico y no usa energía para tomar una medición. [12]
Cuando el vehículo está parado, el TPM puede transmitirse periódicamente al vehículo. Esto permite (siempre que el receptor del vehículo esté siempre encendido) al conductor o al operador del vehículo ser advertido de baja presión tan pronto como se enciende el sistema de encendido en lugar de tener que esperar hasta que el vehículo se esté moviendo.
Todas las unidades TPM en un vehículo operan en la misma frecuencia de canal de RF y cada mensaje incluye datos de presión, datos de temperatura, un código de identificación único, datos de estado operativo, información de estado y dígitos de verificación. El dígito de control es una suma de control o una verificación de redundancia cíclica (CRC).
El TPM generalmente no tiene información sobre la presión correcta de la llanta, ya que esto sería muy difícil y posiblemente peligroso de soportar. Sin embargo, puede contener un algoritmo que detecta cambios de presión lentos y rápidos. Esta condición puede transmitirse como parte del estado del TPM. También puede hacer que el TPM transmita con más frecuencia.
Sistemas de control directo de la presión de los neumáticos
Actualmente se utilizan dos tipos principales de sistemas de control directo de la presión de los neumáticos. Estos se conocen como 'línea alta' y 'línea baja'. [13]
Sistema de línea alta
Si el vehículo está equipado con transmisores de baja frecuencia (LF) cerca de cada rueda, el vehículo puede usarlos para forzar la transmisión de los sensores. En este caso, es posible que el TPM no transmita por sí solo, pero el vehículo ordenará periódicamente a los sensores que envíen su información. [14]
Además, los TPM se verán obligados a transmitir cuando se encienda el encendido. Esto dará una indicación temprana de baja presión sin tener que encender el receptor del vehículo cuando el vehículo no esté en uso. Los transmisores generalmente se activan uno a la vez en secuencia para que el vehículo pueda informar al conductor de la ubicación de la rueda con baja presión. Esta información se puede utilizar más tarde para la localización haciendo coincidir el ID único del TPM con su posición descubierta por esta activación secuencial. Este método se utiliza en algunos sistemas de línea alta donde el TPM también transmite periódicamente.
En algunos vehículos, solo se utilizan tres transmisores LF para ahorrar dinero. El vehículo asume que las transmisiones de un TPM cercano que no ha sido despertado por el LF pertenecen al TPM ubicado donde no hay transmisor LF.
Los sistemas de línea alta son intrínsecamente más costosos que los sistemas de línea baja, pero tienen la ventaja de que el vehículo conoce la presión cuando arranca sin agotar la batería principal del vehículo y proporcionar localización. Estos sistemas tienden a usarse en modelos de gama alta.
Sistema de línea baja
En este sistema, las unidades TPM transmiten por sí mismas a intervalos fijos o aleatorios. Como los TPM individuales del vehículo no saben si otro TPM está transmitiendo al mismo tiempo, es posible que se produzcan colisiones entre los mensajes transmitidos. Deben tomarse medidas para garantizar que el vehículo reciba el mensaje. En algunos sistemas, el mensaje se retransmite varias veces para reducir el efecto de la interferencia (comunicación) . El patrón de transmisión puede ser aleatorio o pseudoaleatorio para reducir la posibilidad de colisiones entre las transmisiones de los sensores del vehículo. [14]
Otro método para intentar evitar colisiones es simplemente transmitir con más frecuencia, por ejemplo, una vez por minuto. Además, si el TPM detecta un cambio rápido de presión o una temperatura demasiado alta, comenzará a transmitir con mayor frecuencia para que el vehículo tenga más posibilidades de recibir la información. El sistema de línea baja se utiliza en la mayoría de vehículos debido a su menor costo.
Estatus legal
Estados Unidos
El uso de TPMS en vehículos en los EE. UU. Fue ordenado en 2008 por la Ley de Mejora, Responsabilidad y Documentación del Retiro del Transporte (o TREAD). Esto establece que el conductor de un vehículo debe ser advertido sobre la inflación en un 25%. [15] La advertencia se muestra al conductor de acuerdo con 49 CFR Parte 571 Normas federales de seguridad de vehículos motorizados (FMVSS). El requisito mínimo para la advertencia es en forma de un simple símbolo encendido en el tablero, y esto a menudo se ve aumentado por la visualización de un gráfico del automóvil que muestra la posición de la rueda a la que corresponde la luz de advertencia. Todos los vehículos ligeros modelo 2008 nuevos deberán tener instalado un TPMS (directo o indirecto) que sea capaz de detectar cuando uno o más de los neumáticos del vehículo, hasta los cuatro neumáticos, están un 25% o más por debajo de la presión de inflado recomendada por el fabricante (cartel presión) o una presión mínima de activación especificada en la norma, la que sea mayor. [dieciséis]
UE y Lejano Oriente
Los legisladores de la Unión Europea (UE) y del Lejano Oriente consideraron los TPMS como una forma de reducir las emisiones de CO2 . [17] A partir de noviembre de 2014 (Directiva ECE-R 64 de la UE), todos los modelos de turismos nuevos vendidos en la UE deben estar equipados con un TPMS. [18]
Ver también
- Presión de inflado en frío
- Neumático antipinchazo
- Manómetro de presión de neumáticos
- Seguridad del coche
Notas
- ↑ a b c d e f Hawes, pág. 1.
- ^ Hawes, pág. 2.
- ^ Hawes, pág. 123.
- ↑ a b Hawes, pág. 185.
- ^ Hawes, pág. 51.
- ^ Hawes, pág. 690.
- ^ http://www.itu.int/ITU-R/terrestrial/faq/index.html
- ^ Hawes, pág. 3.
- ^ Hawes, pág. 459.
- ^ http://www.wipo.int/pctdb/en/wo.jsp?wo=2006104484&IA=WO2006104484&DISPLAY=DESC
- ^ http://www.freescale.com/webapp/sps/site/overview.jsp?nodeId=02Wcbf123F2D5D
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2009-02-05 . Consultado el 15 de enero de 2009 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- ^ Hawes, pág. 361.
- ↑ a b Hawes, pág. 363.
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 21 de septiembre de 2008 . Consultado el 6 de noviembre de 2008 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- ^ http://www.nhtsa.dot.gov/cars/rules/rulings/tirepresfinal/index.html
- ^ http://www.iea.org/Textbase/work/2005/EnerEffTyre/stock.pdf
- ^ https://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2010:310:0018:0040:EN:PDF
Bibliografía
- Hawes, James; Fisher, John; Mercer, Todd (2008), Guía de sistemas de control de la presión de los neumáticos , Mitchel1, ISBN 1-58718-177-0.
enlaces externos
- Vulnerabilidades de seguridad y privacidad de las redes inalámbricas en el automóvil: estudio de caso de un sistema de monitoreo de presión de neumáticos
- Archivo multimedia que presenta información sobre tpms directo, sensores tpm y herramienta de seguridad tpms
- Informe de análisis de impacto de NHTSA para tpms