سنسور TPMS

TPMS یا «سیستم پایش فشار باد تایر» (Tire Pressure Monitoring System) یک فناوری ایمنی است که فشار باد تایرها را کنترل می‌کند و اگر یکی از چرخ‌ها کم‌باد شود یا فشار از محدوده امن خارج شود، با روشن کردن چراغ پشت آمپر یا نمایش فشار هر تایر به راننده هشدار می‌دهد. این سیستم دو نوع اصلی دارد: TPMS مستقیم که در هر چرخ یک سنسور فشار دارد و TPMS غیرمستقیم که با کمک سنسورهای سرعت چرخ سیستم ABS، کم‌بادی تایر را تشخیص می‌دهد.

این هشدار ساده می‌تواند جلوی اتفاقات مهمی مثل ترکیدن تایر، افزایش مصرف سوخت، لاستیک‌سایی و کاهش پایداری خودرو را بگیرد. در ادامه عملکرد، انواع و اجزای سنسور TPMS بررسی می‌شود.

TPMS چیست و چرا نصب آن اجباری شد؟

بسیاری از تصادفات جاده‌ای ناشی از ترکیدن تایرهای خودرو به دلیل کم‌باد بودن یا مستهلک بودن تایرهاست. به همین دلیل در ایالات متحده قانون TREAD (قانون ارتقای فراخوان، پاسخ‌گویی و مستندسازی حمل‌ونقل) در سال ۲۰۰۰ میلادی تصویب شد و بر اساس آن، از حدود سال ۲۰۰۷ همه خودروسازها ملزم شدند برای جلوگیری از رسیدن فشار باد تایر به سطح ناامن و اطلاع دادن این موضوع به راننده، سیستم پایش فشار باد تایر یا TPMS را روی خودروهای جدید نصب کنند.

تاریخچه سیستم TPMS

پیش از اینکه سیستم TPMS به‌عنوان یک واحد مهم در خودروهای امروزی در نظر گرفته شود، سال‌ها به‌عنوان یک سیستم تجملی در خودروها استفاده می‌شد. اولین خودرویی که از این سیستم استفاده کرد، پورشه ۹۵۹ در سال ۱۹۸۶ بود (شکل ۱).

شکل 1- خودرو پورشه 959 – واحد چرخ

بعد از پورشه، شرکت‌های رنو و پژو به‌عنوان پیشگامان استفاده از سیستم اندازه‌گیری فشار باد تایر در خودرو مطرح هستند.

چرا کنترل فشار باد تایر اهمیت دارد؟

سیستم TPMS همان‌طور که از نامش برمی‌آید، وظیفه بررسی میزان فشار باد تایر را بر عهده دارد؛ چون تغییر فشار باد تایر تأثیر زیادی بر کیفیت رانندگی دارد.

فشار بیش از حد باعث می‌شود سطح تماس تایر با جاده کم شود. در این حالت اگرچه فرمان‌پذیری خودرو به دلیل نیروی مقاوم کمتر به‌ظاهر بهتر می‌شود، اما پایداری خودرو کاهش پیدا می‌کند؛ یعنی هنگام فرمان دادن احتمال انحراف و لغزش خودرو بیشتر می‌شود.

در نقطه مقابل، وقتی فشار باد تایر کمتر از حد استاندارد باشد، سطح تماس بین تایر و جاده افزایش می‌یابد. در نتیجه اصطکاک در این ناحیه بیشتر می‌شود و برای غلبه بر آن به نیروی بیشتری نیاز است؛ بنابراین در کنار استهلاک بیشتر تایر (برای آشنایی با فرم‌های ساییدگی می‌توانید به مقاله انواع خرابی تایر مراجعه کنید)، مصرف سوخت نیز بالاتر می‌رود. تایر کم‌باد در جاده خیس هم آب را کمتر تخلیه می‌کند و خطر هیدروپلنینگ را افزایش می‌دهد.

بنابراین اطلاع از فشار باد تایر باعث می‌شود راننده به‌موقع آن را اصلاح کند و از عواقب کاهش یا افزایش فشار در امان بماند. البته باید توجه داشت که هر لاستیک‌سایی به فشار باد مربوط نیست؛ سایش یک‌طرفه شانه داخلی یا بیرونی تایر معمولاً نشانه تنظیم نبودن زوایای چرخ یا استهلاک قطعات جلوبندی است. تشخیص درست این الگوهای سایش، از مهارت‌هایی است که در دوره آموزش جلوبندی‌ سازی به‌صورت عملی آموزش داده می‌شود.

سیستم TPMS چگونه کار می‌کند؟

وقتی یک یا چند تایر خودرو دچار کم‌بادی یا افت فشار می‌شود، سیستم TPMS همان‌طور که در شکل ۲ مشاهده می‌کنید، از طریق روشن شدن چراغ پشت آمپر یا دادن آلارم، موضوع را به راننده اعلام می‌کند. این هشدار از بروز حوادثی مانند ترکیدن لاستیک و حتی افزایش مصرف سوخت خودرو جلوگیری می‌کند.

شکل 2- روشن‌شدن چراغ آلارم TPMS

انواع سیستم TPMS کدام‌اند؟

سیستم TPMS را می‌توان به روش‌های مختلف دسته‌بندی کرد که یکی از بهترین روش‌های دسته‌بندی در شکل ۳ نشان داده شده است. در ساده‌ترین حالت، این سیستم به دو نوع مستقیم و غیرمستقیم تقسیم می‌شود.

شکل 3- روش دسته‌بندی سیستم اندازه‌گیری فشار باد تایر

جدول زیر تفاوت‌های اصلی دو نوع TPMS را نشان می‌دهد:

TPMS غیرمستقیم چگونه کار می‌کند؟

یک TPMS غیرمستقیم معمولاً به سنسورهای چرخ سیستم ABS متکی است؛ به این صورت که با مقایسه سرعت ۴ چرخ، تایر کم‌باد را شناسایی کرده و به راننده اطلاع می‌دهد. شکل ۴ نمونه‌ای از این روش را نشان می‌دهد. برای آشنایی بیشتر با سنسورها و یونیت این سیستم، مقاله سیستم ترمز ABS را بخوانید.

1- سنسور سرعت ABS 2- کنترل یونیت ABS 3- نشانگر هشدار ABS 4- نشانگر هشدار TPMS
شکل 4- ساختار سیستم TPMS از نوع غیرمستقیم

شاید برایتان جالب باشد که سیستم چطور متوجه کم‌بادی می‌شود. همان‌طور که در شکل ۵ مشاهده می‌کنید، وقتی چرخی کم‌باد می‌شود شعاع مؤثر تایر کاهش می‌یابد و در نتیجه آن چرخ برای طی کردن همان مسافت، باید سریع‌تر از چرخ‌های دیگر بچرخد.

1- فشار باد مناسب 2- فشار باد کم
شکل 5- تأثیر فشار باد در قطر مؤثر تایر

شکل ۶ نمونه‌ای از ارتباط اجزای مختلف در سیستم غیرمستقیم را نشان می‌دهد.

1- سنسور سرعت چرخ 2- یونیت ABS 3- جعبه فیوز 4- یونیت BCM
شکل 6- نوعی ارتباط شبکه بین یونیت ABS و سیستم TPMS

بر اساس شکل ۶، تغییر سرعت یک چرخ و تفاوت آن با چرخ‌های دیگر توسط سنسور روی چرخ (شماره ۱) اندازه‌گیری شده و به یونیت ABS (شماره ۲) می‌رسد. یونیت ABS این اطلاعات را به یونیت مرتبط با کنترل فشار باد تایر، که می‌تواند یونیت BCM (شماره ۴) یا یونیت مجزای TPMS (یا واحد پشت آمپر) باشد، ارسال می‌کند و در نهایت چراغ هشدار فشار باد تایر روشن می‌شود.

مزایا و معایب TPMS غیرمستقیم

مهم‌ترین مزیت TPMS غیرمستقیم این است که چون بر پایه برنامه‌نویسی و سنسورهای موجود ABS کار می‌کند، نسبت به TPMS مستقیم به نگهداری و هزینه کمتری نیاز دارد.

در مقابل، این سیستم محدودیت‌هایی هم دارد. اگر تایر جدید با سایز بزرگ‌تر یا کوچک‌تر نصب شود، فشار باد تایرها را نمی‌تواند دقیق تشخیص دهد. در صورت لاستیک‌سایی هم مقادیری که این سیستم ارائه می‌دهد قابل‌اعتماد نخواهد بود. همچنین در صورت کم‌باد شدن یکی از چرخ‌ها و اصلاح آن، مقادیر هر ۴ چرخ باید ریست شود.

TPMS مستقیم چگونه کار می‌کند؟

همان‌طور که در شکل ۷ مشاهده می‌کنید، در این نوع سیستم در هر چرخ یک سنسور فشار TPMS قرار دارد که به‌طور مداوم اطلاعات فشار آن چرخ را از طریق امواج رادیویی به یونیت TPMS ارسال می‌کند. اگر هرکدام از تایرها کم‌باد شود، سیستم به‌صورت مجزا پایین بودن فشار همان تایر را با آلارم هشدار اطلاع می‌دهد.

1- سنسور چرخ TPMS 2- آتن دریافتی امواج سنسورها 3- یونیت TPMS 4- یونیت پشت آمپر
شکل 7-سیستم TPMS نوع مستقیم

اجزای سیستم TPMS مستقیم

سنسور TPMS چیست و باتری آن چقدر عمر می‌کند؟

سنسور فشار باد تایر، همان‌طور که در شکل ۸ مشاهده می‌کنید، از یک حسگر فشار محیط داخل تایر، یک باتری لیتیومی با طول عمر ۳ تا ۷ سال و یک مدار الکترونیکی تشکیل شده است. اطلاعات فشار باد تایر از طریق آنتن سنسور، که همان ساق بدنه والو است، به یونیت TPMS ارسال می‌شود. یک سنسور فشار می‌تواند مقادیر فشار باد تایر، دمای هوای داخل تایر، کد شناسایی حسگر و در مواردی ولتاژ باتری سنسور را به یونیت اطلاع دهد.

این سنسور به‌طور کلی دو حالت عملکردی دارد. حالت خواب زمانی است که خودرو متوقف است؛ در این حالت برای افزایش عمر باتری، اطلاعات فشار باد فقط هر چند وقت یک بار به یونیت ارسال می‌شود. در حالت هشدار، اگر فشار تایر بیش از حد افزایش یا کاهش پیدا کند، اطلاعات بلافاصله به یونیت TPMS ارسال می‌شود.

شکل 8 – سنسور فشار تایر

چگونه بفهمیم خودرو TPMS دارد؟

خودرویی که تایرهای آن سیستم TPMS مستقیم دارند را می‌توان از روی رزوه یا انتهای والو تشخیص داد. معمولاً والو تایرهای TPMS در قسمت ساق از جنس آلومینیوم است؛ اگر هم از نوع لاستیکی باشد، کمی کوتاه‌تر و گاهی ضخیم‌تر است و انتهای آن یک قسمت برنجی دارد. شکل ۹ تفاوت والوهای روی چرخ را نشان می‌دهد.

1-والو TPMS 2- والو معمولی
شکل 9- انواع والو

یونیت TPMS چیست و کجا قرار دارد؟

یونیت TPMS در واقع گیرنده اطلاعات سنسورهای چرخ است و معمولاً داخل یکی از یونیت‌های BCM، PEPS و مانند آن قرار دارد. اطلاعات از آنتن سنسور فشار با فرکانس حدود ۴۳۴ مگاهرتز به یونیت (گیرنده) ارسال می‌شود. گیرنده این اطلاعات را دریافت کرده و در نمایشگر پشت آمپر، فشار هر چرخ را به‌صورت مجزا نمایش می‌دهد. شکل ۱۰ نمونه‌ای از نحوه نمایش اطلاعات سیستم TPMS را روی صفحه پشت آمپر نشان می‌دهد.

شکل 10- نوعی نمایشگر TPMS

در سیستم‌هایی که فشار هر چرخ را جداگانه نمایش می‌دهند، یونیت محل هر سنسور را می‌شناسد؛ بنابراین پس از جابه‌جایی چرخ‌های خودرو یا تعویض سنسور، ممکن است نیاز به بازشناسی (Relearn) سنسورها باشد تا فشار هر تایر در جای درست نمایش داده شود.

در این مقاله انواع و اجزای سیستم اندازه‌گیری فشار باد تایر بررسی شد. برای آشنایی با دلایل روشن شدن چراغ TPMS، علائم خرابی و روش عیب‌یابی این سیستم، به مقاله علائم خرابی TPMS مراجعه کنید.

جمع‌بندی نهایی

TPMS یک سیستم ایمنی و نگهداری بسیار کاربردی است که با تشخیص کم‌باد شدن تایر، از ترکیدگی لاستیک، افزایش مصرف سوخت، لاستیک‌ سایی و افت پایداری خودرو جلوگیری می‌کند. نوع مستقیم با سنسور داخل هر چرخ فشار واقعی را اندازه می‌گیرد و نوع غیرمستقیم با مقایسه سرعت چرخ‌ها از طریق سنسورهای ABS، کم‌بادی را تشخیص می‌دهد.

اگر خودرو شما TPMS مستقیم دارد، وضعیت سنسورها، باتری آن‌ها و سلامت والوها اهمیت بالایی دارد؛ و اگر TPMS غیرمستقیم دارید، بعد از تعویض تایر یا تنظیم باد، ریست یا کالیبراسیون را جدی بگیرید تا هشدارها دقیق باشند.

سوالات متداول

TPMS دقیقاً چه کاری انجام می‌دهد؟

فشار باد تایرها را پایش می‌کند و در صورت خروج از محدوده امن، به‌خصوص افت فشار، با چراغ پشت آمپر یا نمایش فشار هر چرخ به راننده هشدار می‌دهد.

تفاوت TPMS مستقیم و غیرمستقیم چیست؟

نوع مستقیم روی هر چرخ یک سنسور فشار دارد و فشار هر چرخ را دقیق‌تر گزارش می‌دهد؛ نوع غیرمستقیم با سنسورهای ABS و اختلاف سرعت چرخ‌ها، کم‌باد شدن تایر را تشخیص می‌دهد.

یونیت TPMS کجاست؟

یونیت یا گیرنده TPMS معمولاً داخل یکی از یونیت‌های BCM، PEPS یا واحد پشت آمپر قرار دارد و اطلاعات سنسورهای چرخ را با امواج رادیویی دریافت می‌کند. محل دقیق آن در هر خودرو متفاوت است.

چرا کم‌باد بودن تایر خطرناک است؟

باعث افزایش تغییر شکل و دمای تایر، افزایش احتمال آسیب و ترکیدگی، افزایش مصرف سوخت و کاهش پایداری خودرو می‌شود.

عمر باتری سنسور TPMS چقدر است؟

بسته به مدل و شرایط رانندگی، معمولاً حدود ۳ تا ۷ سال.

آیا باتری سنسور TPMS قابل تعویض است؟

در بیشتر سنسورهای TPMS، باتری داخل بدنه سنسور آب‌بندی شده است؛ بنابراین با تمام شدن عمر باتری، معمولاً کل سنسور تعویض و سپس به یونیت معرفی می‌شود.

چرا TPMS غیرمستقیم بعد از تعویض تایر یا کم‌باد شدن نیاز به ریست دارد؟

چون سیستم باید مبنای مقایسه سرعت چرخ‌ها را دوباره کالیبره کند تا اختلاف‌های طبیعی یا جدید را به‌عنوان خطا تشخیص ندهد.