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TPMS directo

El TPMS directo , o sistema de monitoreo directo de la presión de los neumáticos (TPMS con sensor directo), se refiere al uso de un sensor de presión montado directamente en las...

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El TPMS directo , o sistema de monitoreo directo de la presión de los neumáticos (TPMS con sensor directo), 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 mediante un transductor de presión y la información de presión se envía posteriormente al vehículo para advertir al conductor sobre una presión insuficiente o excesiva. La información de presión se transmite comúnmente al vehículo mediante tecnología de radiofrecuencia (RF), aunque en los últimos años se han utilizado sistemas que emplean métodos mecánicos, eléctricos o magnéticos . [ 2 ]

Sistema típico

Sensor TPM directo instalado en el sistema de válvulas, fabricante VDO

En la mayoría de los diseños actuales de TPMS directo, un pequeño conjunto electrónico, lo suficientemente robusto como para montarse dentro de un neumático, mide la presión mediante un sensor de presión de sistema microelectromecánico (MEMS) [ 1 ] y luego transmite esta y otra información a uno o más receptores del vehículo . [ 1 ] Otra información puede incluir un número de serie, temperatura , aceleración , dirección de rotación y el estado del sistema completo de monitoreo de presión de 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:

La mayoría de los sistemas TPMS directos utilizan radio de ultra alta frecuencia (UHF) en una de las bandas ISM "sin licencia" (industrial, científica y médica) para transmitir los datos, [ 7 ] a menudo alrededor de 433 MHz en Europa y 315  MHz en gran parte del resto del mundo. En algunos sistemas hay un receptor o antena separada cerca de cada rueda, mientras que más comúnmente hay un solo receptor que recibe datos de todas las ruedas del vehículo. Comúnmente, este receptor también se utiliza para el sistema de entrada sin llave remota (RKE), ya que este también suele utilizar transmisiones de radio UHF .

Los sensores TPM se pueden instalar en las ruedas de varias maneras. Se pueden montar en la parte posterior de la válvula del neumático [ 8 ] o fijarse con adhesivo o a una banda que luego se envuelve firmemente alrededor de la llanta dentro del neumático, generalmente en la zona de caída. [ 9 ]

Luz de advertencia del sistema de monitoreo de presión de neumáticos directos

Cuando se enciende la luz de advertencia del TPMS directo, significa que uno de los neumáticos está desinflado, excesivamente inflado o que hay una falla en el sistema. [ 1 ] Si la luz permanece encendida, inflar el neumático a la presión correcta indicada en la etiqueta debería apagarla. Si esto no sucede, indica un pinchazo. Si la luz parpadea o permanece encendida después de inflar correctamente el neumático o reemplazarlo, indica una falla en el sistema TPMS directo. [ 1 ]

Registro de identificadores TPMS directos

Cuando el sistema TPMS directo se instala en fábrica, los números de identificación únicos de los sensores TPM (control de presión de neumáticos) deben registrarse junto con su posición en el vehículo en la ECU del sistema de control de presión de neumáticos. Esto también se aplica si posteriormente se cambia alguno de los componentes del sistema, por ejemplo, al 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 la identificación del 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 pueden utilizarse para comprobar si el TPMS directo presenta fallos antes de su desmontaje. Si se cambia un sensor TPMS o su posición en el vehículo sin volver a registrar las identificaciones, la luz de advertencia del TPMS se encenderá y permanecerá encendida hasta que se vuelvan a registrar las identificaciones. [ 1 ]

Localización

Si hay varias antenas o receptores, esto permite localizar el TPM de manera que el vehículo pueda determinar de qué rueda provienen los datos de presión. Como alternativa a este método, el vehículo puede programarse 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 cuentan con transmisores de radio de baja frecuencia instalados cerca de cada rueda, los cuales permiten que los módulos de monitoreo de presión de neumáticos (TPM) transmitan a voluntad. Estos suelen utilizar una tecnología similar a la de las etiquetas RFID  de 125 kHz , donde el campo transmitido es predominantemente magnético y puede detectarse fácilmente mediante una pequeña antena de baja frecuencia ubicada en el TPM. Este método de localización se conoce comúnmente como sistema de línea de alta frecuencia.

La antena LF también suele ser utilizada por el TPM 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.

Un tercer método utiliza la intensidad de la señal UHF, que es proporcional a la distancia del sensor de presión de neumáticos (TPM) al receptor. Si el receptor está ubicado en la parte delantera del vehículo, la señal de los sensores TPM de las ruedas delanteras será más fuerte que la de las ruedas traseras.

En estos sistemas, los TPMS detectan el sentido de giro de la rueda, información que forma parte del mensaje transmitido al receptor. Esta información permite al receptor identificar desde qué lado del vehículo transmite el TPMS. Junto con la intensidad de la señal, se puede identificar la rueda correcta.

Características del sensor TPM

Los sensores TPM que actualmente se instalan en los automóviles de producción en masa en todo el mundo son unidades autónomas alimentadas por batería que miden periódicamente la presión de los neumáticos y, a menudo, también la temperatura y la aceleración. El sensor está equipado con un circuito transmisor de RF que se utiliza para emitir la presión medida, etc., dentro del neumático. [ 11 ]

El TPM está diseñado para consumir la menor cantidad de energía posible y así maximizar la duración de la batería. Esto se logra mediante el uso de circuitos de muy bajo consumo y la transmisión de datos con la menor frecuencia y potencia posibles. El transmisor UHF de un TPM suele transmitir alrededor de 250 μW (1 μW equivale a una millonésima parte (10⁻⁶ ) de un vatio ).

Los TPM no incorporan receptores UHF debido a los elevados requisitos de potencia de esta tecnología. Esto significa que no pueden detectar si están transmitiendo simultáneamente con otro TPM. La mayoría de los TPM sí cuentan con receptores LF, ya que estos consumen poca o ninguna energía.

Los sensores de presión, temperatura y aceleración generan señales analógicas que se convierten a sus equivalentes digitales mediante convertidores analógico-digitales. El sensor de aceleración mide la fuerza centrífuga generada al girar la rueda. 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 se conoce generalmente como interruptor de giro . El sensor de aceleración permite que el TPM funcione en modo de bajo consumo cuando el vehículo está parado, lo que puede prolongar la duración de la batería. La ventaja de un interruptor de giro sobre un acelerómetro es que el interruptor es puramente mecánico y no consume energía para realizar mediciones. [ 12 ]

Cuando el vehículo está parado, el sistema de monitoreo de presión de neumáticos (TPM) puede transmitir información periódicamente. Esto permite (siempre que el receptor del vehículo esté siempre encendido) que el conductor o el operador reciban una alerta de baja presión tan pronto como se encienda el sistema de encendido, en lugar de tener que esperar a que el vehículo se ponga en movimiento.

Todas las unidades TPM de un vehículo operan en la misma frecuencia de canal de radiofrecuencia 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 control. El dígito de control puede ser una suma de comprobación o una comprobación de redundancia cíclica (CRC).

El sistema de monitoreo de presión de neumáticos (TPM) generalmente no contiene información sobre la presión correcta de los neumáticos, ya que esto sería muy difícil y potencialmente peligroso de controlar. Sin embargo, puede incluir un algoritmo que detecta cambios de presión tanto lentos como rápidos. Esta condición puede transmitirse como parte del estado del TPM y también puede provocar que este transmita con mayor frecuencia.

Sistemas de monitoreo directo de la presión de los neumáticos

Actualmente se utilizan dos tipos principales de sistemas de monitoreo 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, puede utilizarlos para forzar la transmisión de los sensores. En este caso, el TPM podría no transmitir por sí solo, pero el vehículo ordenará periódicamente a los sensores que envíen su información. [ 14 ]

Además, los sensores de presión de los neumáticos (TPM) se activarán automáticamente al encender el contacto. Esto permitirá detectar la baja presión con antelación, sin necesidad de tener el receptor del vehículo encendido cuando este no esté en uso. Los transmisores se activan secuencialmente, uno a uno, para que el vehículo pueda informar al conductor de la ubicación de la rueda con baja presión. Esta información se puede utilizar posteriormente para la localización, comparando la identificación única del TPM con su posición, detectada mediante esta activación secuencial. Este método se emplea en algunos sistemas de alta tensión donde el TPM también transmite periódicamente.

En algunos vehículos, solo se utilizan tres transmisores de baja frecuencia (LF) para ahorrar costes. El vehículo asume que las transmisiones de un módulo de gestión de tráfico (TPM) cercano que no haya sido activado por el transmisor LF pertenecen al TPM ubicado donde no hay ningún transmisor LF.

Los sistemas de alta tensión son inherentemente más caros que los de baja tensión, pero tienen la ventaja de que el vehículo conoce la presión al arrancar sin agotar la batería principal y proporciona localización precisa. Estos sistemas suelen utilizarse en modelos de gama alta.

Sistema de línea baja

En este sistema, las unidades TPM transmiten de forma autónoma a intervalos fijos o aleatorios. Dado que las unidades TPM individuales del vehículo desconocen si otra unidad TPM está transmitiendo simultáneamente, es posible que se produzcan colisiones entre los mensajes transmitidos. Es necesario tomar 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 (de comunicación) . El patrón de transmisión puede ser aleatorio o pseudoaleatorio para reducir la probabilidad de colisiones entre las transmisiones de los sensores del vehículo. [ 14 ]

Otro método para intentar evitar colisiones consiste simplemente en transmitir con mayor frecuencia, por ejemplo, una vez por minuto. Además, si el sistema de monitoreo de presión de neumáticos (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 los vehículos debido a su menor costo.

TPMS de posventa

Los sistemas TPMS del mercado de repuestos están diseñados para ser adaptados a vehículos que no venían equipados de fábrica con esta tecnología. Estos sistemas están disponibles para una amplia gama de vehículos, desde bicicletas y remolques hasta camiones de servicio pesado. [ 15 ]

En flotas comerciales, el TPMS del mercado de repuestos se puede integrar en un sistema telemático de flotas y en la digitalización de flotas . Como parte de un sistema de seguimiento de vehículos , los sensores en cada neumático transmiten de forma inalámbrica datos de presión y temperatura en tiempo real a una unidad de control telemático central o una unidad de seguimiento GPS en el vehículo. [ 16 ] Estos datos telemáticos se pueden combinar con datos GPS para la localización automática del vehículo y operaciones de seguimiento y localización . Los datos se transmiten a una plataforma de gestión de flotas , lo que permite a los gestores de flotas supervisar de forma remota el estado de los neumáticos como una forma de seguimiento de activos . Esta supervisión ayuda a prevenir reventones y puede mejorar el ahorro de combustible al garantizar el inflado correcto de los neumáticos; esto a menudo se combina con datos de un sensor de nivel de combustible para ayudar a supervisar el consumo general de combustible. [ 17 ] Algunos sistemas integran datos TPMS con telemática de vídeo de una cámara de salpicadero como parte de un modelo de puntuación del conductor .

Estados Unidos

El uso del TPMS en vehículos en los EE. UU. fue obligatorio en 2008 por la Ley de Mejora, Responsabilidad y Documentación de Retirada de Vehículos (TREAD). Esta ley establece que el conductor de un vehículo debe ser advertido de una presión de inflado inferior al 25 %. [ 18 ] La advertencia se muestra al conductor de acuerdo con la Parte 571 del Título 49 del Código de Regulaciones Federales (49 CFR Parte 571) de las Normas Federales de Seguridad de Vehículos Motorizados (FMVSS). El requisito mínimo para la advertencia es un símbolo luminoso simple en el tablero, que a menudo se complementa con 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 nuevos del año modelo 2008 deben tener instalado un TPMS (directo o indirecto) capaz de detectar cuando uno o más de los neumáticos del vehículo, hasta los cuatro, tienen una presión de inflado inferior al 25 % o más a la presión recomendada por el fabricante (presión indicada en la placa) o a una presión mínima de activación especificada en la norma, la que sea mayor. [ 19 ]

UE y Extremo Oriente

Los legisladores de la Unión Europea (UE) y del Lejano Oriente consideraron el TPMS como una forma de reducir las emisiones de dióxido de carbono . [ 20 ] Desde noviembre de 2014 (Directiva ECE-R 64 de la UE), todos los nuevos modelos de turismos vendidos en la UE deben estar equipados con un TPMS. [ 21 ]

Véase también

Notas

  1. 1 2 3 4 5 6 Hawes, pág. 1.
  2. ↑ Hawes, pág. 2.
  3. ↑ Hawes, pág. 123.
  4. 1 2 Hawes, pág. 185.
  5. ↑ Hawes, pág. 51.
  6. ↑ Hawes, pág. 690.
  7. ↑ "Preguntas frecuentes" . Itu.int. 1 de junio de 2001. Consultado el 3 de diciembre de 2021 .
  8. ↑ Hawes, pág. 3.
  9. ↑ Hawes, pág. 459.
  10. ↑ "WO2006104484 AUTOLOCALIZACIÓN PARA SISTEMAS DE MONITORIZACIÓN DE LA PRESIÓN DE LOS NEUMÁTICOS" . Wipo.int. 28 de marzo de 2005. Consultado el 3 de junio de 2025 .
  11. ↑ "Sitio oficial de NXP® Semiconductors | Inicio" . Freescale.com. 23 de noviembre de 2021. Consultado el 3 de diciembre de 2021 .
  12. ↑ "Copia archivada" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 5 de febrero de 2009. Consultado el 15 de enero de 2009 .{{cite web}}: CS1 mantenimiento: copia archivada como título ( enlace )
  13. ↑ Hawes, pág. 361.
  14. 1 2 Hawes, pág. 363.
  15. ↑ Dissanayake, Don (28 de septiembre de 2010). Ondas acústicas . BoD – Books on Demand. pág. 344. ISBN  978-953-307-111-4.
  16. ↑ A. Gentile; SLRC Pinto (enero de 2019). "Un enfoque innovador de reglas de decisión para el monitoreo de la presión de los neumáticos" . Documento técnico de la SAE . doi : 10.4271/2019-01-0731 .
  17. ↑ "Control de la presión y la temperatura de los neumáticos en semirremolques: una solución basada en Wialon" . Wialon . Consultado el 30 de septiembre de 2025 .
  18. ↑ "Copia archivada" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 21/09/2008 . Recuperado el 06/11/2008 .{{cite web}}: CS1 mantenimiento: copia archivada como título ( enlace )
  19. ↑ "Regla final sobre el control de la presión de los neumáticos" . Archivado del original el 9 de febrero de 2009. Consultado el 15 de enero de 2009 .
  20. ↑ "Copia archivada" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 17 de enero de 2009. Recuperado el 15 de enero de 2009 .{{cite web}}: CS1 mantenimiento: copia archivada como título ( enlace )
  21. ↑ Reglamento n.º 64 de la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas

Bibliografía

  • Hawes, James; Fisher, John; Mercer, Todd (2008), Guía de sistemas de monitoreo de presión de neumáticos , Mitchel1, ISBN 978-1-58718-177-1.
  • Vulnerabilidades de seguridad y privacidad de las redes inalámbricas en automóviles: un estudio de caso de un sistema de monitoreo de presión de neumáticos.
  • Archivo multimedia que presenta información sobre TPMS directo, sensores TPMS y herramienta de seguridad TPMS.
  • Informe de análisis de impacto de la NHTSA para TPMS. Archivado el 6 de mayo de 2014 en Wayback Machine.