Что означает tpms в автомобиле

A tire-pressure monitoring system (TPMS) monitors the air pressure inside the pneumatic tires on vehicles.^[1] A TPMS reports real-time tire-pressure information to the driver, using either a gauge, a pictogram display, or a simple low-pressure warning light. TPMS can be divided into two different types – direct (dTPMS) and indirect (iTPMS).

TPMS are installed either when the vehicle is made or after the vehicle is put to use. The goal of a TPMS is avoiding traffic accidents, poor fuel economy, and increased tire wear due to under-inflated tires through early recognition of a hazardous state of the tires. This functionality first appeared in luxury vehicles in Europe in the 1980s, while mass-market adoption followed the USA passing the 2000 TREAD Act after the Firestone and Ford tire controversy.

Mandates for TPMS technology in new cars have continued to proliferate in the 21st century in Russia, the EU, Japan, South Korea and many other Asian countries. From November 2014 TPMS was mandatory for new vehicles in the European Union; in a survey carried out between November 2016 and August 2017, 54% of passenger cars in Sweden, Germany, and Spain were found not to have TPMS, a figure believed to be an under-estimate.^[2]

Aftermarket valve cap-based dTPMS systems, which require a smartphone and an app or portable display unit, are also available for bicycles,^[3] automobiles, and trailers.^[4]

History[edit]

Initial adoption[edit]

Due to the influence tire pressure has on vehicle safety and efficiency, tire-pressure monitoring (TPM) was adopted by the European market as an optional feature for luxury passenger vehicles in the 1980s. The first passenger vehicle to adopt TPM was the Porsche 959 in 1986, using a hollow spoke wheel system developed by PSK. In 1996 Renault used the Michelin PAX system^[5] for the Scenic and in 1999 PSA Peugeot Citroën decided to adopt TPM as a standard feature on the Peugeot 607. The following year (2000), Renault launched the Laguna II, the first high volume mid-size passenger vehicle in the world to be equipped with TPM as a standard feature.

In the United States, TPM was introduced by General Motors for the 1991 model year for the Corvette in conjunction with Goodyear run-flat tires.^{[citation needed]} The system uses sensors in the wheels and a driver display which can show tire pressure at any wheel, plus warnings for both high and low pressure. It has been standard on Corvettes ever since.

Firestone recall and legal mandates[edit]

The Firestone recall in the late 1990s (which was linked to more than 100 deaths from rollovers following tire tread-separation), pushed the United States Congress to legislate the TREAD Act. The Act mandated the use of a suitable TPMS technology in all light motor vehicles (under 10,000 lb (4,500 kg)), to help alert drivers of under-inflation events.

This act affects all light motor vehicles sold after September 1, 2007. Phase-in started in October 2005 at 20%, and reached 100% for models produced after September 2007. In the United States, as of 2008 and the European Union, as of November 1, 2012, all new passenger car models (M1) released must be equipped with a TPMS. From November 1, 2014, all new passenger cars sold in the European Union must be equipped with a TPMS. For N1 vehicles, TPMS are not mandatory, but if a TPMS is fitted, it must comply with the regulation.

On July 13, 2010, the South Korean Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs announced a pending partial-revision to the Korea Motor Vehicle Safety Standards (KMVSS), specifying that «TPMS shall be installed to passenger vehicles and vehicles of GVW 3.5 tons or less, … [effective] on January 1, 2013 for new models and on June 30, 2014 for existing models».^[6] Japan is expected to adopt European Union legislation approximately one year after European Union implementation. Further countries to make TPMS mandatory include Russia, Indonesia, the Philippines, Israel, Malaysia and Turkey.
After the TREAD Act was passed, many companies responded to the market opportunity by releasing TPMS products using battery-powered radio transmitter wheel modules.

Run-flat tires[edit]

The introduction of run-flat tires and emergency spare tires by several tire and vehicle manufacturers has motivated to make at least some basic TPMS mandatory when using run-flat tires. With run-flat tires, the driver will most likely not notice that a tire is running flat, hence the so-called «run-flat warning systems» were introduced. These are most often first generation, purely roll-radius based iTPMS, which ensure that run-flat tires are not used beyond their limitations, usually 80 km/h (50 mph) and 80 km (50 miles) driving distance. The iTPMS market has progressed as well. Indirect TPMS are able to detect under-inflation through combined use of roll radius and spectrum analysis and hence four-wheel monitoring has become feasible. With this breakthrough, meeting the legal requirements is possible also with iTPMS.

Direct versus indirect[edit]

Indirect TPMS[edit]

Indirect TPMS (iTPMS) systems do not use physical pressure sensors; they measure air pressures using software-based systems, which by evaluating and combining existing sensor signals such as wheel speeds, accelerometers, and driveline data to estimate and monitor the tire pressure without physical pressure sensors in the wheels. First-generation iTPMS systems are based on the principle that under-inflated tires have a slightly smaller diameter (and hence higher angular velocity) than a correctly inflated one. These differences are measurable through the wheel speed sensors of ABS/ESC systems. Second generation iTPMS can also detect simultaneous under-inflation in up to all four tires using spectrum analysis of individual wheels, which can be realized in software using advanced signal processing techniques.

iTPMS systems are sometimes referred to by other names, such as Ford’s
‘Deflation Detection System (DDS)’^[7] or Honda’s ‘Deflation Warning System (DWS)’.^[8]

iTPMS cannot measure or display absolute pressure values; they are relative by nature and have to be reset by the driver once the tires are checked and all pressures adjusted correctly. The reset is normally done either by a physical button or in a menu of the on-board computer. iTPMS are, compared to dTPMS, more sensitive to the influences of different tires and external influences like road surfaces and driving speed or style. The reset procedure,^[9] followed by an automatic learning phase of typically 20 to 60 minutes of driving under which the iTPMS learns and stores the reference parameters before it becomes fully active, cancels out many, but not all of these. As iTPMS do not involve any additional hardware, spare parts, electronic/toxic waste, or service (beyond the regular reset), they are regarded as easy to handle and customer friendly.^[10] As mentioned however, the sensors must be reset every time changes are done to the tire setup, and some consumers do not wish to have this added responsibility.^[11]

Since factory installation of TPMS became mandatory in November 2014 for all new passenger vehicles in the EU, various iTPMS have been type-approved according to UN Regulation R64. Examples for this are most of the VW group models, but also numerous Honda, Volvo, Opel, Ford, Mazda, PSA, FIAT and Renault models. iTPMS are quickly gaining market shares in the EU and are expected to become the dominating TPMS technology in the near future.

iTPMS are regarded as less accurate by some due to their nature—given that simple ambient temperature variations can lead to pressure variations of the same magnitude as the legal detection thresholds— but many vehicle manufacturers and customers value the ease of use.^{[citation needed]}

Direct TPMS[edit]

Direct TPMS (dTPMS) directly measures tire pressure using hardware sensors. In each wheel, most often on the inside of the valve, there is a battery-driven pressure sensor which transfers pressure information to a central control unit which reports it to the vehicle’s onboard computer. Some units also measure and alert temperatures of the tire as well. These systems can identify under-inflation for each individual tire. Although the systems vary in transmitting options, many TPMS products (both OEM and aftermarket) can display realtime, individual tire pressures whether the vehicle is moving or parked. There are many different solutions, but all of them have to face the problems of exposure to hostile environments. The majority are powered by batteries which limit their useful life. Some sensors utilise a wireless power system similar to that used in RFID tag reading which solves the problem of limited battery life. This also increases the frequency of data transmission up to 40 Hz and reduces the sensor weight which can be important in motorsport applications. If the sensors are mounted on the outside of the wheel, as are some aftermarket systems, they are subject to mechanical damage, aggressive fluids, as well as theft. When mounted on the inside of the rim, they are no longer easily accessible for battery change and the RF link must overcome the attenuating effects of the tire which increases the energy need.

A direct TPMS sensor consists of the following main functions requiring only a few external components — e.g. battery, housing, PCB — to get the sensor module that is mounted to the valve stem inside the tire:

• pressure sensor;
• analog-digital converter;
• microcontroller;
• system controller;
• oscillator;
• radio frequency transmitter;
• low frequency receiver, and
• voltage regulator (battery management).

Most originally fitted dTPMS have the sensor mounted on the inside of the rim and the batteries are not exchangeable. A discharged battery means that the tire must be dismounted in order to replace it, so long battery life is desirable. To save energy and prolong battery life, many dTPMS sensors do not transmit information when parked (which eliminates spare tire monitoring) or apply a more power expensive two-way communication which enables wake-up of the sensor. For OEM auto dTPMS units to work properly, they need to recognize the sensor positions and must ignore the signals from other vehicles.

Aftermarket dTPMS units not only transmit while vehicles are moving or parked, but also provide users with some advanced monitoring options including data logging, remote monitoring options and more. They are available for all types of vehicles, from motorcycles to heavy equipment, and can monitor up to 64 tires at a time, which is important for commercial vehicles. Many aftermarket dTPMS units do not require specialized tools to program or reset, making them much simpler to use.

Maintenance issues[edit]

Valve-stem corrosion[edit]

The first generation of TPMS sensors that are integral with the valve stem can suffer from corrosion.^[12][13] Metallic valve caps can become seized to their valve stems due to galvanic corrosion and efforts to remove these caps can break the stem, destroying the sensor. A similar fate may befall aftermarket brass valve cores installed in their stems by an unwary technician, replacing the original specialized nickel-coated cores. Seizure to the valve stem can complicate the repair of a tire leak, possibly requiring replacement of the sensor.

Tire sealant compatibility[edit]

There is controversy regarding the compatibility of after-market tire sealants with dTPMS that employ sensors mounted inside the tire. Some manufacturers of sealants assert that their products are indeed compatible,^[14] but others warned that the «sealant may come in contact with the sensor in a way that renders the sensor temporarily inoperable until it is properly cleaned, inspected and re-installed by a tire care professional».^[15] Such doubts are also reported by others.^[16][17] Use of such sealants may void the TPMS sensor warranty.^[14]

Benefits of TPMS[edit]

The dynamic behavior of a pneumatic tire is closely connected to its inflation pressure. Key factors like braking distance and lateral stability require the inflation pressures to be adjusted and kept as specified by the vehicle manufacturer. Extreme under-inflation can even lead to thermal and mechanical overload caused by overheating and subsequent, sudden destruction of the tire itself. Additionally, fuel efficiency and tire wear are severely affected by under-inflation. Tires do not only leak air if punctured, they also leak air naturally, and over a year, even a typical new, properly mounted tire can lose from 20 to 60 kPa (3 to 9 psi), roughly 10% or even more of its initial pressure.

The significant advantages of TPMS are summarized as follows:

• Fuel savings: According to the GITI, for every 10% of under-inflation on each tire on a vehicle, a 1% reduction in fuel economy will occur. In the United States alone, the Department of Transportation estimates that under inflated tires waste 2 billion US gallons (7,600,000 m³) of fuel each year.
• Extended tire life: Under inflated tires are the number one cause of tire failure and contribute to tire disintegration, heat buildup, ply separation and sidewall/casing breakdowns. Further, a difference of 10 pounds per square inch (69 kPa; 0.69 bar) in pressure on a set of duals literally drags the lower pressured tire 2.5 metres per kilometre (13 feet per mile). Moreover, running a tire even briefly on inadequate pressure breaks down the casing and prevents the ability to retread. It is important to note that not all sudden tire failures are caused by under-inflation. Structural damages caused, for example, by hitting sharp curbs or potholes, can also lead to sudden tire failures, even a certain time after the damaging incident. These cannot be proactively detected by any TPMS.
• Improved safety: Under-inflated tires lead to tread separation and tire failure, resulting in 40,000 accidents, 33,000 injuries and over 650 deaths per year. Further, tires properly inflated add greater stability, handling and braking efficiencies and provide greater safety for the driver, the vehicle, the loads and others on the road.
• Environmental efficiency: Under-inflated tires, as estimated by the US Department of Transportation, release over 26 billion kilograms (57.5 billion pounds) of unnecessary carbon-monoxide pollutants into the atmosphere each year in the United States alone.

Further statistics include:

The French Sécurité Routière, a road safety organization, estimates that 9% of all road accidents involving fatalities are attributable to tire under-inflation, and the German DEKRA, a product safety organization, estimated that 41% of accidents with physical injuries are linked to tire problems.^{[citation needed]}

The European Union reports that an average under-inflation of 40 kPa produces an increase of fuel consumption of 2% and a decrease of tire life of 25%. The European Union concludes that tire under-inflation today is responsible for over 20 million liters of unnecessarily-burned fuel, dumping over 2 million tonnes of CO₂ into the atmosphere, and for 200 million tires being prematurely wasted worldwide.^{[citation needed]}

In 2018, a field study on TPMS and tire inflation pressure was published on the UN ECE Working Party on Brakes and Running Gear (GRRF) homepage.^[18] It covered 1,470 randomly selected vehicles in three EU countries with dTPMS, iTPMS and without TPMS. Main findings are that TPMS fitment reliably prevents severe and dangerous underinflation and hence yields the desired effects for traffic safety, fuel consumption and emissions. The study also showed that there is no difference in effectiveness between dTPMS and iTPMS and that the TPMS reset function does not present a safety risk.

Privacy concerns with direct TPMS[edit]

Because each tire transmits a unique identifier, vehicles may be easily tracked using existing sensors along the roadway.^[19] This concern could be addressed by encrypting the radio communications from the sensors but such privacy provisions were not stipulated by the NHTSA.

Heavy-duty vehicles[edit]

U.S. National Highway Traffic Safety Administration regulations^[20] only apply to vehicles under 10,000 pounds. For heavy-duty vehicles (Classes 7 and 8, gross vehicle weight greater than 26,000 pounds), most of the above-mentioned systems don’t work well, requiring the development of other systems.

The US Department of Transportation has commissioned several studies to find systems that work on the heavy-duty market specifying some goals that were needed in this market.^[21][22]

The SAE has tried to disseminate best practices since legal regulations for heavy vehicles has been lagging.^[23]

Compulsory[edit]

United States[edit]

The first country to have TPMS mandatory was the United States of America. In the early 2000s, numerous traffic accidents such as rollovers and tire blowouts occurred due to insufficient air pressure level. NHTSA regarded flat tires as a potential threat to safety which was soon followed by the enactment of FMVSS 138 on attaching TPMS for every vehicle by September 2007.^[24]

South Korea[edit]

TPMS became obligatory for every vehicle under 3.5t sold after 2013. Later in 2015, every vehicle had to have TPMS regardless of its size. In 2011, Hyundai Mobis successfully developed the TPMS and first applied it in the Veloster. As a result, the sensor’s power usage is about 30% lower than that of existing products, reducing battery size and reducing sensor weight by more than 10%.^[25]

Icons[edit]

See also[edit]

• Central tire inflation system
• Cold inflation pressure
• Nira Dynamics AB
• Tire-pressure gauge
• Loose wheel nut indicator

References[edit]

External links[edit]

• Media related to Tire-pressure monitoring systems at Wikimedia Commons

• Введение
• Что такое TPMS

• Косвенная TPMS

• Прямая система TPMS
  1. Механическая система прямого контроля
  2. Электронная система прямого контроля
• Как настроить электронные датчики TPMS
• Рекомендации по использованию TPMS
• Выводы

Введение

• вес автомобиля вместе с грузом и пассажирами;
• температура за бортом;
• длительность поездки;
• манера вождения автолюбителя.

Удобный и быстрый способ следить за снижением или повышением допустимых для шин параметров 一 с помощью TPMS 一 системы контроля давления в шинах. Как она устроена и стоит ли внедрять ее в своей машине, разберем в статье.

Что такое TPMS

TPMS (tire pressure monitoring system) 一 система контроля давления в шинах, которая с помощью специальных датчиков мониторит уровень давления воздуха в колесах. Некоторые разновидности системы позволяют отслеживать сразу несколько параметров: давление и температуру, а также состояние батареек установленных датчиков. Электронные системы оповещают о неполадках на бортовой компьютер авто или специальный монитор.

Сначала такую опцию ставили в автомобилях премиум-сегмента, а позже ее стали внедрять в марки авто среднего и бюджетного уровня. В США и странах Европы закон обязывает автопроизводителей устанавливать систему в каждый автомобиль. Некоторые российские автомобили тоже выпускают с уже встроенной системой контроля.

Есть несколько видов системы контроля. Они различаются по способу приема и передачи информации, методу крепления датчиков.

По способу мониторинга показателей разделяют системы прямого и косвенного контроля. По-другому их еще называют direct и indirect. Подробнее об этих видах систем и датчиков для них, их преимуществах и недостатках расскажем ниже.

Косвенная TPMS

Прямая TPMS

• точно измеряют давление, по сравнению с механическими аналогами;
• легко монтируются на вентиль 一 это не требует особого мастерства;
• можно быстро переставить устройства с одной машины на другую или с одного комплекта колес на другой;
• работают от батарейки, которую можно заменить, в отличие от элемента питания в датчиках внутреннего типа.

• измеряют параметры точнее;
• оперативно выводят показания об отклонениях от нормы на монитор;
• надежно спрятаны от воздействия внешних сил;
• внутренний датчик незаметен и не портит внешний вид колеса, не нужно его демонтировать при накачивании колеса;
• такое устройство невозможно украсть 一 только вместе с колесом;
• некоторые модели могут выводить информацию на смартфон.

Как настроить электронные датчики TPMS

Датчики давления внутреннего типа монтируют на многие модели авто прямо на заводе. Но можно также приобрести датчики давления отдельно. В BlackTyres есть услуги 一 установка и адаптация датчиков давления. Наши специалисты шинных центров помогут наладить работу устройств.

Если автолюбитель меняет шины в сезон и хочет переставить датчики на новый комплект, сотрудник шинного центра адаптирует устройства к системе в автомобиле. В процессе программирования важно учесть нюансы, свойственные для автомобилей производства разных стран. Так, например, американским машинам подходят одни устройства, а европейским другие. Частота передачи у американских датчиков 一 315 МГц, а у европейских 一 434 МГц.

Расскажем, как специалист помогает сделать установку и запрограммировать новые датчики с помощью специального сканера.

1. Сначала монтируют датчики на диск колеса до шиномонтажа.

2. Специальный сканер помогает мастеру определить, подходят эти датчики вашему автомобилю или нет.

3. Мастер подносит к диску с датчиком специальное сканирующее устройство на расстояние 50 см. Затем он копирует в базу данные с датчиков всех четырех колес и сохраняет информацию. У каждого датчика есть номер, установленный заводом.

В машине каждое колесо для системы TPMS имеет свой код и должно находится на своем месте. Если колеса переставить местами, нужно будет перепрограммировать систему. У дорогих марок автомобилей над каждым колесом установлена антенна, которая передает информацию о состоянии параметров шин на дисплей.

4. С помощью диагностического прибора, подключенного к транспортному средству, мастер прописывает идентификаторы датчиков в систему TPMS в автомобиле. Другой вариант установки: специалист вручную выставляет данные на приборной панели.

Рекомендации по использованию TPMS

Если собираетесь внедрить прямую систему TPMS в машину или уже пользуетесь датчиками давления, обратите внимание на наши советы и рекомендации:

• Если поставили датчики, не забудьте еще раз отбалансировать колеса.
• При смене сезона предупреждайте работников шинных центров аккуратно переобувать автомобиль, чтобы не повредить датчики.
• Если у вас два комплекта дисков для сезонных шин, и на одном уже стоят оригинальные датчики, рекомендуем на второй комплект дисков также установить приборы контроля, чтобы не пришлось каждый раз их переставлять и программировать.
• Когда переставляте датчики, например, с зимнего комплекта колес на летний, нужно будет сделать специальные настройки, чтобы система «увидела» устройства.
• Напомним, батарейка в устройствах внутреннего типа работает 5-7 лет. По истечении срока годности приборы подлежат замене.
• В случае, если приборы контроля начали показывать неверные данные, можно обратиться в шинный центр, чтобы их там перепрошили в соответствии с вашей системой TPMS. Но бывает, что у датчиков просто закончился срок службы, и необходимо приобрести новые.

Выводы

Как мы уже писали раньше, следить за давлением воздуха в шинах важно по многим причинам. Напомним, почему плохо ездить на спущенных колесах:

• увеличивается расход топлива 一 примерно на 0,5 л на 100 км;
• резина стирается больше, чем надо, причем неравномерно;
• автомобиль хуже управляется, повышается риск заноса.

Кстати, перекачанные шины тоже не лучшим образом сказываются на состоянии резины и управляемости машины. Какие проблемы это может вызвать, можно прочитать в нашей статье о давлении в шинах.

Обязанность автолюбителя перед собой, своим авто и другими участниками движения 一 контролировать состояние шин и подкачивать или, в случае необходимости, подспускать их вовремя. Это позволит избежать многих проблем на дороге и продлит шинам срок службы.

Система TPMS, особенно электронная, 一 удобный способ контроля: всегда на экране актуальная информация о состоянии колес, и вовремя можно принять меры.

Автовладельцам, однако, не следует забывать: одного удобного мониторинга мало. Нужно вовремя накачать колеса, если система подсказала, что с давлением не все в порядке.

Постепенная потеря давления или резкая не имеет большого значения. В любом случае это крайне опасно. Только при постепенной потере есть шанс не только избежать аварийной ситуации, но и уберечь шину от полного разрушения.  Вот почему система контроля давления в шинах, или TPMS, является важным дополнением для обеспечения безопасности. Эта технология может предоставить вам информацию, которая поможет сохранить ваши шины в исправном состоянии и предотвратить аварийную ситуацию. 

Датчик TPMS, или датчик давления в шинах, является неотъемлемой частью этой системы. Сегодня мы разберём, как работают датчики давления в шинах автомобиля.

Что такое датчик TPMS?

Датчик TPMS — это электронное устройство, которое отслеживает давление в шинах автомобиля.  Если давление воздуха падает до опасно низкого уровня, выдаётся стандартное предупреждение.
В некоторых странах наличие датчиков TPMS являются стандартным оборудованием для всех новых автомобилей. Даже если ваш автомобиль не оснащён датчиками давления, их можно установить дополнительно, что многие и делают. 

Как работают датчики давления в шинах автомобиля?

Существует два типа систем контроля давления в шинах: прямая и непрямая. У каждой свой метод работы.

Прямая система мониторинга TPMS: С помощью этой системы на каждом колесе автомобиля установлены датчики. Эти датчики контролируют давление воздуха в каждой шине. Если давление воздуха в одной или нескольких шинах падает ниже 25% от нормы, рекомендованного автопроизводителем, датчик отправляет эту информацию на компьютер вашего автомобиля, что приводит к загоранию предупреждающей лампочки на приборной панели.

Непрямая система мониторинга TPMS: эта настройка работает с датчиками скорости вращения колёс в антиблокировочной системе тормозов вашего автомобиля (ABS). Если в шине мало воздуха, она будет катиться медленнее, чем шина с достаточным давлением воздуха. Если датчики обнаруживают разницу в скорости вращения колёс, система предполагает, что проблема вызвана недостатком воздуха в шине. Система предупреждает компьютер вашего автомобиля, который загорается контрольной лампочкой на приборной панели.
Как датчики TPMS получают питание?

Срок службы датчиков.

Датчики TPMS получают питание от аккумуляторов, рассчитанных на несколько лет работы. Однако эти аккумуляторы не будут работать вечно и со временем потеряют заряд. Обычно аккумулятор подключается к датчику TPMS в сборе, поэтому его часто невозможно заменить. По этой причине в случае разряда аккумулятора необходимо заменить всю систему контроля давления в шинах.

Датчики TPMS предназначены для конкретного автомобиля?

В автомобилях с установленными на заводе датчиками TPMS датчики всегда зависят от конкретного автомобиля. Автопроизводители приобретают эти системы у конкретных поставщиков, и поставщик может варьироваться от модели к модели. Если вы используете несовместимый датчик TPMS, он, скорее всего, не будет работать с системой вашего автомобиля.

Время на прочтение
14 мин

Количество просмотров 25K

Система дистанционного контроля давления воздуха в шинах автомобиля (англ. аббревиатура TPMS — Tyre Pressure Monitoring System) предназначена для оперативного информирования пользователя о снижении давления в шинах и о критической температуре шин.

Датчики имеют внутреннее или внешнее исполнение. Внутренние устанавливаются внутрь покрышки бескамерного колеса, внешние навинчиваются на штуцер колеса. Колесо с внутренним датчиком на внешний вид совершенно идентично колесу без датчика. Такое колесо просто накачивать. Внешний датчик заметен, его можно украсть и при накачивании колеса его надо предварительно открутить. Также он подвергается влиянию атмосферных явлений.

Исследовать протокол работы системы TPMS меня побудила идея установить такую систему на детскую коляску для оперативного слежения за давлением в шинах.

Рис.1. Внешний вид системы TPMS

Рис.2. Плата контроллера системы TPMS

Просто так установить штатный приемный блок не было возможности, так как минимальное допустимое значение давления у него 1.1 Bar, а в детской коляске меньше. Поэтому модуль постоянно пищит, информируя о низком давлении в шинах. Почитать про разработку контроллера для «Умной» детской коляски «Максимка», в которой как раз и применены результаты исследования, можно в моей статье [1].

Сбор информации о работе TPMS начал с поиска статей в Интернет. Но, к сожалению, информации мало. Да и она касается обычно штатных систем автомобилей, которые немного сложнее и много дороже. А мне надо было информацию о простой китайской дешевой системе. Какое-то минимальное понимание у меня сложилось, теперь надо было приступить к экспериментам.

Итак, вооружаемся USB-свистком DVB-тюнера, запускаем RTL-SDR и смотрим эфир. Датчики работают на частоте 433.92 МГц в модуляции FSK. Изначально я записывал эфир и потом вручную разбирал протокол. Тут начались сложности. Ранее сталкивался только с OOK-модуляцией. Там все просто. Здесь немного сложнее. Информация кодируется двумя частотами. Поэтому изучал примеры, теорию по модуляциям. Потом увидел как применяют программу URH-Universal Radio Hacker [2, 3]. Пробовал поставить, но на мою WinXP 32bit она не идет. Пришлось искать компьютер с win8 64bit и тогда программа установилась. Подробнее о ее работе можно почитать на сайте разработчика. URH-мне в чем-то облегчила процесс, т.к. она производит захват сигнала с эфира, отображает его осциллограммой и сразу декодирует в сырой цифровой вид как в двоичном, так и в hex-виде.

Рис.3. Screenshot программы с захваченным кадром посылки TPMS

Датчик шлет несколько посылок друг за другом за один сеанс. Период между сеансами может достигать минуты или даже более. Если случается тревожная ситуация, то датчик немедленно начинает слать пакеты данных. Звуковой файл посылки от датчика [8]. Пример одной посылки от датчика взятый из программы URH:

010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101011001100110100110101001011001011010011010100110101001100101010101011010010101010101010110101001011001101010010101100101101001010101011001011001100110101001

В шестнадцатиричном виде эта посылка примет вид:

5555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555556669a965a6a6a6555a5555a966a565a556599a9

Видно было что все 4 посылки за одну сессию имели одни и те же данные, а значит пакет принялся верно и можно приступать к его анализу.

На примере выше видно преамбулу (последовательность 01010101….), потом идут данные. Почитав Интернет, понимаем, что перед нами посылка, закодированная кодировкой Манчестер (G. E. Thomas). Каждый бит кодируется двумя битами 01 или 10. Я изначально кодировал вручную, тем самым, закрепляя теорию кодирования/декодирования. Но потом решил обратиться к онлайн декодировщику [4,5,6] что очень ускорило процесс.

Итак, декодировав исходную посылку от датчика кодом Манчестер, получим

000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000010101101110010011011101110100000011000000001110010111000100110000010010101110

Первые 136 нулей это преамбула, ее можно отбросить. Нас интересуют только данные.

Переведя их в шестнадцатиричный вид, получим: 0x15B937740C03971304AE

Это уже есть красивые исходные данные, в которых где-то кроется идентификатор, давление в шинах и температура.

Для дальнейшего исследования необходимо набрать статистику данных. Для этого я накрутил один датчик к колесу и захватывал эфир, параллельно записывая что показывает оригинальное табло системы. Спускал давление, накачивал, клал колесо в морозилку для отрицательной температуры, нагревал. Потом добивался тех же условий для другого датчика, чтобы выяснить байты температуры и давления.

Вся посылка занимает 10 байт. Если выстроить полученные декодированные данные в столбец, то видно постоянные данные и изменяющиеся.

15B937740C03971304AE
15B937740C03A1FC00A4
15B937740C03A700087B

На датчиках на корпусе имеется наклейки. На каждом датчике разные: 0A, 1B, 2C, 3D.

Стереотипность мышления тут сыграло не на пользу. Я подумал что это и есть ID-датчика.
Засомневался, почему ID занимает всего 1 байт, но потом забыл про это и пытался в потоке искать эти идентификаторы. Потом в меню оригинального приемника системы увидел что к этому приемнику можно привязывать другие датчики, а сам приемник показывает идентификатор датчика на каждом колесе. И, о чудо, обнаружил что датчик четвертого колеса имеет ID=3774.

15B937740C03971304AE

Значит 3-й и 4-й байты посылки это идентификатор колеса. Сравнил с другими датчиками и также идентификаторы совпали с теми что отображает штатная панель.

1-й байт я посчитал за префикс начала данных, а 2-й байт как идентификатор подсистемы TPMS.
Ниже привел для сравнения посылки от разных датчиков.

15B9F3FA2300BE1B007B Датчик 0A ID=0xF3FA
15B91AA43201B71B002A Датчик 1B ID=0x1AA4
15B9ABFF32027B1B029B Датчик 2C ID=0xABFF
15B937740C03971304AE Датчик 3D ID=0x3774

И понял что надписи на датчиках (0A, 1B, 2C, 3D) это всего лишь нумерация колес в цифровом виде и в буквенном, а не шестнадцатиричный идентификатор колеса. Но, тем не менее, 6-й байт в посылке очень сходится с порядковым номером датчика. Для себя сделал вывод что это идентификатор колеса. А значит, еще один байт декодирован.

Последний байт, скорее всего, контрольная сумма, которую пока не знаю как считать. Это для меня оставалось загадкой до последнего.

Следующий декодированный байт это температура колеса. Тут повезло. Температура занимает 1 байт и представлена в целых градусах. Отрицательная температура в дополнительном коде. Значит в байт уместится температура -127…128 градусов Цельсия.

В нашей посылке температура это 8-й байт

15B9F3FA2300BE1B007B 0x1B соответствует +27 градусам
15B937740C03A1FC00A4 0xFC соответствует -4 градусам

Осталось три нераспознанных байта 5-й, 7-й, 9-й. Судя по динамике изменения давление в шинах скрывается в 7 байта, а в 9-ом байте, скорее всего, статусные биты датчика. По разным источникам информации в Интернет, а также по функционалу моей системы TPMS там должен быть бит разряженной батареи, бит быстрой потери давления и еще пару бит, которые не ясно для чего.

Итак, будем анализировать 7-й байт, т.к. подразумеваем, что давление прячется в нем.
Набрав статистику по разным датчикам с разным давлением, я не смог четко определить формулу, пересчитывающую давление. Да и не ясно в каких единицах по умолчанию датчик передает давление (Bar, PSI). В итоге таблица, построенная в Excel, не давала точное соответствие со штатным табло TPMS. Можно было бы пренебречь этой разницей в 0.1 Bar, но хотелось понятия протокола до последнего бита. Азарт брал верх.

Если не получается понять как формируется байт давления, то надо сделать эмулятор датчика давления и, меняя значение давления, смотреть что отображает штатная панель.

Оставалось выяснить назначение 5-го и 9-го байтов пакета, но они редко меняются, поэтому можно принять их значения как в оригинальном пакете, меняя только байт давления. Теперь вопрос только в расчете контрольной суммы. Без нее штатная панель проигнорирует мой пакет и ничего не покажет.

Для эмуляции датчика надо было передать пакет. Для этого у меня имелся трансивер SI4432 подключенный к PIC16F88, когда-то использовавшийся для других целей.

Рис.4. Фото тестовой платы

Воспользовавшись старыми наработками по передаче данных, я набросал программу для PIC, которая передает один из пакетов, принятых мною программой URH. Спустя некоторое время после включения передатчика панель отобразила данные что передал в нее! Но это готовый пакет с готовой CRC, а чтобы мне менять байт давления, надо и CRC пересчитывать.

Начал читать, искать информацию о том какие CRC используются, пробовал разные Xor, And и прочее, но ничего не получалось. Уже думал, что ничего не получится и придется довольствоваться давлением, которое получил по своей таблице, но немного не сходящееся с оригинальным табло. Но вот на просторах Интернет увидел статью про подбор CRC. Там была программа, которой даешь несколько пакетов, а она пытается подобрать контрольную сумму и, в случае успеха, выдает величину полинома и значение инициализации CRC. [7]

Задаем программе несколько пакетов:

reveng -w 8 -s 15B9ABFF3202AA1B0017 15B9ABFF3202AA1B0249 15B9F3FA2300D01A00D8 15B937740C037B130089 15B937740C03BD18025E 15B9ABFF32028F150834

Программа выдает:

width=8  poly=0x2f  init=0x43  refin=false  refout=false  xorout=0x00  check=0x0c  residue=0x00  name=(none)

Написал программу расчета CRC с учетом этих данных и прогнал по пакетам, что получил ранее – все сошлось!

// Считаю CRC для этого
 crc=0x43;    // Начальное значение для корректного расчета
 for(j=0;j<9;j++)
 {
  crc ^= tmp[j];
  for(i=0;i<8;i++)
   crc=crc&0x80 ? (crc<<1)^0x2F : crc<<1;  // Полином 0x2F для расчета корректной CRC
 }

Руки чесались передать в эфир данные по давлению. Дополнив тестовую программу расчетом CRC, я передал первый пакет. Штатная панель приняла сигнал и отобразила давление и температуру. Небольшая проблема была в том, что штатная панель имела один разряд после запятой и, передавая значение в эфир, на экране отображалась всегда одно и тоже давление, т.к. остальные разряды были не видимы. Передавал значение байта 0..255. Но снова как-то не ясно. Оказалось, что давление 0.00 Bar начинается когда 7-й байт содержит значение 97. Не ясно почему так. Но зато далее с дискретностью 0,01 Bar все четко.

Байт P Давление, Bar
255 1,58
254 1,57
… …
107 0,10
106 0,09
105 0,08
104 0,07
103 0,06
102 0,05
101 0,04
100 0,03
99 0,02
98 0,01
97 0,00

Судя по таблице, максимальное давление, которое умещается в одном байте всего 1,58 Bar, но система позволяет замерять давление до 4 Атм. Значит где-то еще прячется 1 бит старшего разряда. Перебирать все байты и менять в них биты не было желания. Было найдено колесо от автомобиля, на него накручен датчик, произведен захват сигнала. Любопытство брало верх, я в уме делал ставки на то, в каком месте появится этот бит. И что это будет именно один бит, а не какая-то другая схема кодировки.

Декодировав пакет, я увидел этот бит. Он является 7-м битом 6-го байта. А значит, 6-й байт содержит не только номер колеса, но и старший бит давления в шинах.
15B937740C833C18025C

Старший бит от 0x83 и 0x3C дают 0x13C = 219 что соответствует давлению 2,19 Bar
Формула для пересчета давления в Bar: P=(ADC-97)/100,
Где ADC = (B7>>7)*0x100+B6, где B6 и B7 это значение байта 6 и байта 7.

При значении 511 имеем максимальное давление 4,14 Bar. Также не ясно было почему планка в 4,14 Bar, но догадываюсь что это равно 4 Атм – максимального допустимого давления для датчика.

Осталось понять, за что отвечают статусные биты. Путем стравливания давления, подключения датчика к регулируемому блоку питания и, снижая напряжение, были получены биты. Остались не выясненными 2 бита. Может, есть и еще, но они не разу не принимали значение единицы за все время экспериментов.

Для упрощения анализа была написана программа [8]

Рис.5. Внешний вид интерфейса программы для исследования пакетов TPMS

В программу можно задать сырой пакет из программы URH в шестнадцатиричном виде и программа декодирует пакет, считает контрольную сумму и отображает данные в нормальных единицах температуры и давления.

Как-то полез снова в меню штатной панели и увидел что идентификатор датчика это не два байта, а четыре. Панель имеет большой и маленький индикаторы и я сразу не обратил внимание на то что 2-й и 5-й байты тоже входят в идентификатор датчика.

15B937740C833C18025C

Тем самым нераспознанным остается только 1-й байт, но он всегда 0x15 (0b010101), а это похоже на некую преамбулу пакета или идентификатора его начала.

Также не распознаны точно биты статуса, но тех, что есть хватает.

Любопытство узнать что внутри датчика брало верх и я разобрал один из них (рис.6)

Рис.6. Датчик системы TPMS

В основе лежит микросхема Infineon SP372 с небольшой обвязкой. Поиск документации именно этой микросхемы ничего не дал. Те, что нашел либо обзорные, либо рекламные. Так что выяснить про протокол не удалось. Но в статьях упоминается про то, что это программируемый контроллер, поэтому программа может быть любой. Поэтому не рискнул купить микросхему отдельно.

Протокол

Теперь о приеме данных от датчика на трансивер SI4432. Изначально планировалось принимать сырые данные от SI4432, чтобы контроллер декодировал Манчестер и собирал байты. Но у данного трансивера есть функция обработки пакета. То есть для передачи можно настроить передатчик на нужную частоту, модуляцию, девиацию, задать длину преамбулу, кодировку, синхрослово, скорость потока, длину данных. Потом записать в буфер передатчика исходный пакет данных (например наш 15B937740C833C18025C) и запустить передачу. Трансивер сам сформирует пакет и выдаст его в эфир, соблюдая все заданные параметры, а контроллер в это время свободен для обработки другой информации.

В идеале хотелось получить от SI4432 пакетную обработку данных при приеме. Чтобы приемник принял пакет и сформировал прерывание о том, что пакет принят. Тогда контроллер просто читает буфер приема, в котором хранятся уже данные в чистом виде, тем самым освобождается процессорное время на другие функции.

Начал изучать настройку регистров для работы трансивера на прием. Это оказалось гораздо труднее, чем передать пакет. Тут надо хорошо знать теорию радиоприема, которой у меня нет. Для этого трансивера имеются таблицы расчета регистров в Excel, но они либо не работают из-за того, что Excel русский, либо урезанные. Также есть приложение от разработчика, но там тоже все не особо прозрачно. Перебрав много примеров и просмотрев расчетные таблицы, вручную считал значения регистров по документации.

Подключил на выход приемника логгер и захватывал эфир, смотря на то, что выдает приемник. В итоге удалось настроить фильтры приемника чтобы он пропустил мой пакет. Манипулировал со скоростью потока, бил в бубен. Теория, к сожалению, мне все же не ясна.

Для того чтобы приемник смог принять пакет данных, ему надо указать длину преамбулы, синхрослово, которое обязательно должно присутствовать, а также длину данных. Также можно чтобы приемник сам считал контрольную сумму, но в SI4432 алгоритм расчета не соответствует алгоритму CRC датчиков давления.

Обязательное присутствие синхрослова из двух байт могло омрачить идею приема пакета, но тут повезло, что посылка от датчика начинается на 0x15B9 (15B937740C833C18025C) и одинакова для всех датчиков. А значит, для синхрослова было задано 0x15B9. Длина пакета данных составляет 8 байт, анализ контрольной суммы отключен. Выставляем генерацию прерывания при приеме пакета и запускаем процедуру приема.

Когда приемник примет преамбулу, синхрослово 0x15B9 и 8 байт данных, то он выдаст прерывание основному контроллеру, который просто считает из буфера приемника 8 байт данных. Далее основной контроллер рассчитает контрольную сумму, сравнит ее и декодирует принятые данные. К счастью, все получилось, как было задумано!

Рис.7. Фото штатного индикатора TPMS и дисплея «умной» коляски

Далее приведу пример инициализации трансивера SI4432 на прием:

WriteSI4432(0x06, 0x05);	   // interrupt all disable
   WriteSI4432(0x07, 0x01);	   // to ready mode
   WriteSI4432(0x09, 0x7f);	   // cap = 12.5pf
   WriteSI4432(0x0A, 0x06);	   // uC CLK: 1 MHz

   WriteSI4432(0x73, 0x00);	   // no frequency offset
   WriteSI4432(0x74, 0x00);	   // no frequency offset 
   WriteSI4432(0x75, 0x53);	   // 430-440MHz range   
   WriteSI4432(0x76, 0x62);	   // 0x621A-433.924 кГц
   WriteSI4432(0x77, 0x1A);	   // младшая часть
   WriteSI4432(0x79, 0x00);	   // no frequency hopping
   WriteSI4432(0x7a, 0x00);	   // no frequency hopping  
 
   // Настройка регистров приемника для скорости 9090/2
   WriteSI4432(0x1C, 0x81);    // 01 IF Filter Bandwidth регистр
   WriteSI4432(0x1D, 0x44);    // 44 AFC Loop Gearshift Override регистр
   WriteSI4432(0x1E, 0x0A);    // 0A AFC Timing Control
   WriteSI4432(0x1F, 0x05);    // 00 Clock Recovery Gearshift Override
   WriteSI4432(0x20, 0x28);    // 64 Clock Recovery Oversampling Ratio регистр
   WriteSI4432(0x21, 0xA0);    // 01 Clock Recovery Offset 2 регистр
   WriteSI4432(0x22, 0x18);    // 47 Clock Recovery Offset 1 регистр
   WriteSI4432(0x23, 0xD2);    // AE Clock Recovery Offset 0 регистр
   WriteSI4432(0x24, 0x08);    // 12 Clock Recovery Timing Loop Gain 1 регистр
   WriteSI4432(0x25, 0x19);    // 8F Clock Recovery Timing Loop Gain 0 регистр
   WriteSI4432(0x2A, 0x00);    // 00 AFC Limiter регистр
   WriteSI4432(0x69, 0x60);    // 60 AGC Override 1
   
   WriteSI4432(0x70, 0x26);     // Кодирование Manchester, данные в инверсии
   WriteSI4432(0x71, 0x22);	    // Модуляция FSK, FIFO
   WriteSI4432(0x72, 31);       // Девиация 31*625=19375 Гц (можно пробовать убрать в режиме приема)
   WriteSI4432(0x34,10);         // 10 - длина преамбулы в 4-битных ниблах
   WriteSI4432(0x35,0x1A);      // preambula threshold
   
   WriteSI4432(0x36,0x15);      // Синхрослово 3 равно 0x15
   WriteSI4432(0x37,0xB9);      // Синхрослово 2 равно 0xB9
   
   WriteSI4432(0x27,0x2C);      // RSSI

   // Настройки заголовков
   WriteSI4432(0x33, 0x0A);     // fixpklen=1, Synchronization Word 3 and 2
   WriteSI4432(0x32, 0x00);     // Отключаю фильтрацию заголовков
   WriteSI4432(0x30, 0x80);	    // Skip2ph, Enable Packet RX Handling=0 (можно попробовать убрать Skip2ph...)
   WriteSI4432(0x3E, 0x08);     // Длина принимаемых данных 8 байт

   WriteSI4432(0x0B, 0x12);     // настройка GPIO0 для включения режима передачи TX 
   WriteSI4432(0x0C, 0x15);     // настройка GPIO1 для включения режима приема RX

   // Сброс FIFO TX
   WriteSI4432(0x08, 0x01);//запись 0x01 в Operating Function Control 2 регистр
   WriteSI4432(0x08, 0x00);//запись 0x00 в Operating Function Control 2 регистр     
   // Сброс FIFO RX
   WriteSI4432(0x08, 0x02);//запись 0x02 в Operating Function Control 2 регистр
   WriteSI4432(0x08, 0x00);//запись 0x00 в Operating Function Control 2 регистр     
 
   //Отключение всех прерываний кроме: Прием преамбулы, Прием синхрослова, Прием пакета
   WriteSI4432(0x05, 0x02);     // Прерывание при приеме пакета
   WriteSI4432(0x06, 0x00); 
   //Чтение регистров статусов прерываний, для очистки текущих прерываний и сброса NIRQ в лог. 1
   SI4432_stat[0] = ReadSI4432(0x03); 
   SI4432_stat[1] = ReadSI4432(0x04); 
   WriteSI4432(0x07, 0x05);     // Включаю ПРИЕМ эфира

Сам прием данных будет выглядеть так:

if (si_int)		// Если пришло прерывание от приемника SI4432
   {
    //чтение статусных регистров для очистки флагов прерываний
    SI4432_stat[0] = ReadSI4432(0x03); 
    SI4432_stat[1] = ReadSI4432(0x04); 
    SI4432_RSSI = ReadSI4432(0x26); 
    if (SI4432_stat[0]&0x02)
    {
     WriteSI4432(0x07, 0x01);      // Завершаю прием. Тем самым можно потом продолжить.Если не завершить, то пакеты больше не примутся
     SI4432_ReadFIFO();            // Читаю из FIFO 8 принятых байт
     TPMS_Parsing();               // Проверка CRC и разбор данных
     // Сброс FIFO
     WriteSI4432(0x08, 0x02);      // запись 0x02 в Operating Function Control 2 регистр
     WriteSI4432(0x08, 0x00);      // запись 0x00 в Operating Function Control 2 регистр     
     //WriteSI4432(0x07, 0x05);      // Включаю ПРИЕМ эфира
    }
    else
    {
     // Сброс FIFO TX
     WriteSI4432(0x08, 0x01);//запись 0x01 в Operating Function Control 2 регистр
     WriteSI4432(0x08, 0x00);//запись 0x00 в Operating Function Control 2 регистр     
     // Сброс FIFO RX
     WriteSI4432(0x08, 0x02);//запись 0x02 в Operating Function Control 2 регистр
     WriteSI4432(0x08, 0x00);//запись 0x00 в Operating Function Control 2 регистр     
    }
    if (SI4432_stat[0]&0x80)
    {
     // Сброс FIFO RX
     WriteSI4432(0x08, 0x02);//запись 0x02 в Operating Function Control 2 регистр
     WriteSI4432(0x08, 0x00);//запись 0x00 в Operating Function Control 2 регистр     
    }
    WriteSI4432(0x07, 0x05);      // Включаю ПРИЕМ эфира
    si_int=0;
   }

Функция SI4432_ReadFIFO() просто читает 8 байт из буфера приемника, которые содержат данные от датчика.

Функция TPMS_Parsing() производит анализ контрольной суммы и декодирует информацию в конечные единицы давления и температуры, а также статусную информацию.

Проблемы

1. Читая информацию про датчики, упоминалась синхронизация датчиков между собой. Зачем-то надо спаривать датчики, что-то было про скорость движения более 20 км/ч на протяжении 30 минут. Не ясно зачем это надо. Может быть это связано с моментом передачи информации, но это моя догадка.
2. Не выяснил до конца функции статусных битов датчика давления.
3. Не ясно про настройку трансивера SI4432 на прием, про скорость передачи с применением кодировки Манчестер. У меня работает, но осознания принципа пока нет.

Результаты работы

Исследования, освещенные в данной статье, заняли около месяца свободного времени.

В результате работы по исследованию протокола работы системы контроля давления в шинах затронуты вопросы передачи и приема данных по эфиру, вкратце рассмотрены кодировки сигнала, опробован трансивер SI4432 на передачу и прием. Данная задача позволила интегрировать TPMS в основной проект «умной» детской коляски. Зная протокол обмена, можно подключить большее количество датчиков и интегрировать в свою разработку. Причем контролируемое давление может находиться в широких пределах, а не как в штатной системе 1.1-3.2 Bar, т.к. давление вне этого диапазона сопровождается тревожным писком системы штатного центрального блока. Также теперь TPMS можно применять для контроля давления в шинах мотоцикла, велосипеда или, например, надувного матраса. Останется лишь физически установить датчик и написать программу верхнего уровня.

Ссылки

1. «Умная» детская коляска «Максимка»
2. github.com/jopohl/urh
3. habr.com/ru/company/neuronspace/blog/434634
4. www.rapidtables.com/convert/number/hex-to-binary.html
5. www.rapidtables.com/convert/number/binary-to-hex.html
6. eleif.net/manchester.html
7. hackaday.com/2019/06/27/reverse-engineering-cyclic-redundancy-codes
8. Мои утилиты, пример пакета, подбор CRC. Пароль архива «tPmSutiLity» dropmefiles.com/MtS9W»
9. i56578-swl.blogspot.com/2017/08/eavesdropping-wheels-close-look-at-tpms.html
10. www.rtl-sdr.com/tag/tpms

Первые системы контроля давления в шинах появились в ХХ веке у военных. Колеса всевозможных тягачей и БМП были подключены к общему пневматическому контуру автомобиля. Естественно, за давлением в нем следили механические манометры. В случае чего водитель мог, не отвлекаясь от боевой задачи, подкачать колесо дистанционно, на основании показаний приборов, открыв специальный вентиль.  

Позже часть из этих технологий в области контроля давления перекочевала и на гражданские автомобили, но уже в электронном виде. Произошло это после изобретения системы ABS. Еще в конце 80-х годов дистанционный мониторинг давления в шинах применили на люксовых европейских автомобилях. В США первым автомобилем с TPMS (Tires Pressure Monitoring System) стал Chevrolet Corvette 1997 года, после чего технология пошла в массовое производство. Первые системы были довольно просты. 

Спущенное колесо имеет меньший диаметр и в единицу времени проходит меньшее расстояние, чем накачанное. Штатные датчики антиблокировочной системы фиксировали это и в случае чего передавали информацию на блок управления ABS. Минус конструкции в том, что погрешность в данных составляет до 30%. К тому же эти цифры были не абсолютными, а лишь вычисленными на основе первоначальной калибровки каждого колеса. В случае использования шин других моделей или типоразмеров всю систему TPMS приходилось перепрограммировать, то есть задавать новые параметры для корректной работы «Блока/системы» TPMS.

Куда точнее конструкции, использующие абсолютные значения давления воздуха.  Кстати, если бы не появление в XXI веке таких беспроводных цифровых протоколов передачи данных, как Bluetooth или Wi-Fi, – ведь цифровые данные по давлению надо  как-то дистанционно передавать – то о TMPS в современном виде можно было и не мечтать. 

Но это лишь одна часть решения вопроса. Вторая заключалась в разработке компактных датчиков давления и обеспечении их энергией. Изначально приборы встраивали в центральную выемку на внутренней поверхности диска и закрепляли скотчем. Позже появились системы, соединенные с вентилем или монтируемые вместо него, но их первоначальный вес достигал немалых 50 г. 

По современным меркам много, поэтому началась борьба за уменьшение веса и габаритов датчиков, а также элементов их питания. На сегодняшний день масса устройств для каждого колеса не превышает 20 г, а в ближайшем будущем производители обещают дальнейшее ее снижение и расширение функционала.

Дело дошло до того, что, помимо штатных датчиков, установленных производителями автомобилей, на рынок вышли комплекты, которые можно установить на любой автомобиль. Стоимость их от 25 до 150 долларов. Как с внутренними датчиками, так и с внешними, которые накручиваются вместо защитного колпачка на ниппель. Любой из вариантов можно поставить в специализированных шинных сервисах или самостоятельно – при условии уверенности в своих знаниях.

Разница между штатным и нештатным устройством небольшая. В первом случае информация выводится на дисплей бортового компьютера автомобиля. Во втором ответное устройство подключается к прикуривателю или любому другому источнику питания. 

Как правило, на выносной нештатный блок передаются не только данные по давлению, но и по температуре. Еще один вариант – передача данных на смартфон. Существуют комплекты, которые работают как с Android, так и с iOS. Чаще всего это – нештатные комплекты китайского производства, что, правда, далеко не всегда говорит об их низком качестве.

Основная проблема заключается лишь в том, что каждый из датчиков нужно «поженить» с приемным блоком и откалибровать в соответствии с используемым типоразмером шин и дисков. Дело в том, что у каждого производителя автомобилей стоит своя система контроля давления и протоколы зачастую разные. Также у датчика TPMS есть свой уникальный ID номер, который должен соотносится с «Блоком управления системой контроля давления в шинах». Поэтому их требуется адаптировать и программировать для правильной работы. Чаще всего это делается с помощью специального программатора, в который вшиты параметры используемых колес для самых популярных моделей автомобилей. Но их можно ввести и вручную.

Срок службы комплекта составляет 5-10 лет, батареи – несколько лет, в зависимости от условий эксплуатации. Датчики можно менять по отдельности, главное – чтобы они соотносились с приемным устройством. Однако чтобы система работала, за датчиками нужно следить и правильно их обслуживать. В частности, периодически заменять вентиль. Также возможны такие проблемы, как ускоренный разряд батареи, повреждения датчика при езде на полностью спущенном колесе, нарушение герметичности и многое другое. Устранять неисправности лучше в специализированных сервисах.

Казалось бы, зачем все это нужно? В ведущей американской компании по выпуску систем контроля давления Schrader привели цифры исследования Национальной администрации безопасности дорожного движения США (NHTSA) от 2012 года: до обязательного появления в автомобилях TPMS ежегодно недокачанные шины провоцировали порядка 250 тысяч ДТП. В них погибали порядка 660 человек и еще около 33 тысяч получали травмы. С появлением датчиков давления число аварий из-за нарушения давления в шинах уменьшилось до 8 500, а число погибших – до 120 в год.

Но в NHTSA приводят и другие данные. Из-за сниженного давления в шинах ежедневно перерасходуется порядка 16 тысяч тонн топлива. Все это бьет не только по экологии, но и по кошельку владельцев автомобилей. Причем куда больше, чем установка комплекта датчиков TPMS.