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Articoli - Archivio

02/03/2015
TPMS: IL CONTROLLO DELLA PRESSIONE PARTE TERZA

Le caratteristiche del sistema diretto

 

Riprendiamo l’informazione generale sul tema, in particolare sui TPMS diretti, trattando più in dettaglio alcuni aspetti significativi dei due componenti principali: sensori e centraline (Electronic Control Unit)  

Donaldo Labò

Caratteristiche di funzionamento dei sistemi diretti

I sistemi diretti monitorano la pressione del pneumatico con una risoluzione media di 0,025 bar a intervalli regolari. Il controllo viene svolto ogni 5 secondi in caso di allarme, ogni 30 secondi a veicolo in movimento e in qualche minuto a veicolo fermo.

Possono localizzare la singola gomma sotto-gonfiata e monitorare anche quella di scorta.

 

Operatività

La ECU deve riconoscere i sensori con i quali comunica. In fase di smontaggio/montaggio pneumatici sussiste il rischio di danneggiare i sensori e doverli sostituire. I tempi di manutenzione del veicolo possono aumentare fino a oltre 20 minuti, ad esempio in caso di montaggio sensori a “container” (vedi foto sotto) applicati all’interno del pneumatico, e procedure di reset ECU: manuale o attivazione (trigger).               

 

Vita della batteria

La batteria, non sempre sufficiente a coprire la vita del veicolo, è a basso consumo (3V) e prevede una durata di alcuni anni o almeno 160.000 km. Una volta esaurita la batteria non è sostituibile, va quindi sostituito il sensore.

 

Sensori

Funzionamento

I sensori possiedono generalmente tre modalità di funzionamento che influiscono sulla durata della batteria: eccole descritte di seguito.

1) Modalità dormiente (magazzino):

            il sensore non è montato sul veicolo ed è come spento. Il consumo della batteria è ridotto al minimo. Non emette impulsi. Il sensore esce da tale modalità dopo l’attivazione sul veicolo.

2) Modalità parcheggio:

            il sensore è montato sul veicolo ma non rileva movimento (velocità minima di rilevamento: 15 km/h). Emette impulsi a intervalli di qualche minuto.

3)        Modalità in marcia:

            il sensore è montato sul veicolo in movimento ed emette segnali ogni 30 secondi, o ogni 5 secondi in caso di calo di pressione. Se non viene rilevato movimento per 10 minuti, il sensore ritorna in modalità parcheggio.

 

Attivazione

Il sensore si attiva sul veicolo quando rileva due grandezze contemporaneamente per la prima volta: pressione e movimento (velocità superiore a 15 km/h).

Una volta attivato, si blocca e non può più tornare in modalità dormiente (vita della batteria).

Nel caso di sensore programmabile, una volta attivato, se il veicolo viaggia per alcune ore (indicativamente 15 ore) il sensore non può più essere riprogrammato per un veicolo diverso.

 

Tipologie 

Sensori non programmabili

I sensori sotto descritti non necessitano di programmazione e sono dotati di ID. Comportano un’elevata disponibilità di magazzino per far fronte ai vari tipi di veicoli.

 

Originali OE (original equipment)

Hanno un solo protocollo software SW e possono comunicare con un solo veicolo o una classe specifica di veicoli. Nel mercato sono presenti oltre 150 modelli diversi. 

 

Single One-to-One (copia OE)

Sono la copia esatta di un sensore OE. Essi hanno lo stesso protocollo SW dell’originale OE ma un ID (codice identificativo elettronico) differente. 

 

Multi-Sensor (multi protocollo)

Hanno alcuni protocolli SW installati (massimo 6) emessi in simultanea, il che comporta per la batteria una vita ridotta del 20%.  Sono utilizzabili per diverse auto o gruppi di auto. La centralina del veicolo normalmente individua e interfaccia il flusso di dati corretto.

 

Sensori programmabili

Questi sensori necessitano di programmazione, più o meno rapida. La necessità di magazzino è molto limitata.

 

Configurabili                                                                                     

Hanno parecchie decine di protocolli SW installati, quindi con alta copertura veicoli, ma non hanno ID.                                                             

Solo un protocollo viene attivato e associato a un ID in fase di configurazione. La programmazione può richiedere al massimo 30 secondi.

 

Riprogrammabili

Non hanno né protocollo SW né ID, e sono utilizzabili per tutte le auto, previa verifica compatibilità con il veicolo.

Necessitano di tempi di programmazione più alti (mediamente più di 30 secondi) per installare il protocollo specifico dell’auto di destinazione.

 

Centralina (ECU) TPMS del veicolo

Localizzazione ruote

Possibili modalità di localizzazione della posizione dei sensori nella ECU.

 

Nessuna localizzazione

In caso di sotto-gonfiaggio di un pneumatico viene indicato un generico ‘‘ruota sgonfia’’.

 

Auto-Localizzazione (WAL)

Un ricevitore riconosce i sensori anteriori/posteriori dalla distanza dal ricevitore (intensità del segnale), e dx/sx tramite elaborazione dei campi magnetici/gravitazionali terrestri (giroscopio e bussola elettronici). I sensori devono essere compatibili WAL.

 

Localizzazione Ibrida

Avviene incrociando le informazioni dei sensori ABS e ESP già posizionati nelle singole ruote.

In questi casi se si permutano le ruot e non si deve resettare la ECU del veicolo.

 

Localizzazione fissa

Avviene con l’apprendimento degli ID in posizioni fisse.

In questo caso se si permutano le ruote si deve resettare la ECU del veicolo.

 

Inizializzazione

La procedura di inizializzazione elettronica è denominata di Reset o di Relearning.

È necessario memorizzare nella ECU i nuovi ID a ogni cambio ruota/e (es. set invernale), se il veicolo viene accoppiato a uno o più nuovi sensori, e, in caso di permuta ruote, se il veicolo utilizza la localizzazione di tipo fissa. Può essere differente per ogni veicolo o serie di veicoli.

Procedure di inizializzazione

Metodo stazionario

• Manuale (Auto – Manual)

I nuovi sensori sono acquisiti seguendo le indicazioni del sistema informativo di bordo, o più raramente inserendo i codici ID dei singoli sensori (digitazione manuale diretta).

 

• Attivazione Sensori (Trigger)


I sensori devono essere registrati in sequenza nella ECU tramite uno strumento di attivazione e seguendo manualmente le indicazioni del sistema informativo di bordo.

 

• Connessione EOBD (European On Board Diagnostic)                                                                                     

Necessita di uno strumento di diagnosi collegato al veicolo per memorizzare uno o più ID nell’ECU.

La connessione EOBD quale metodo di reset offre i seguenti vantaggi:

- semplicità della procedura (Plug & Play);

- praticità: evita procedure manuali e inconvenienti (es. suono clacson) nell’ambiente di lavoro;

- tempistica: impiega qualche secondo contro una decina di minuti. 

Si stima che circa la metà dei veicoli attualmente in circolazione con sistema TPMS diretto richieda metodi di inizializzazione del tipo Trigger o OBD, e quindi l’utilizzo di uno strumento di gestione elettronica.

Le informazioni relative si trovano nelle istruzioni del veicolo o negli apparecchi diagnostici più evoluti.

La spina di collegamento EOBD, sui veicoli che ne sono dotati, si trova normalmente nella parte inferiore del cruscotto, o a volte tra i sedili anteriori.    

 

Metodo Dinamico

• Guida Veicolo (Auto – Self) 

Il veicolo può apprendere più nuovi ID contemporaneamente, senza l’uso di nessuno strumento. Richiede la guida dell’auto per una distanza e una velocità prestabilite, in funzione del veicolo.

 

Casi Speciali  

• Concessionario Auto


Per alcuni veicoli attualmente può essere necessario l’intervento presso la concessionaria per la memorizzazione dei nuovi sensori nella ECU di bordo.

 

Strumenti elettronici di gestione


Attivatore:

lo strumento forza i sensori a emettere ID e parametri di misura in modo che sia captato dalla centralina del veicolo (Trigger).

Diagnostico solo sensori:

lo strumento dialoga e permette il controllo dei soli sensori (Trigger, legge, programma)

Diagnostico solo centralina:

lo strumento dialoga solo con la centralina e permette indirettamente il controllo dei sensori per tutte le operazioni di manutenzione e diagnosi del sistema (indiretta: no programmazione sensori)

Diagnostico tutto il sistema (all-in-one):

è l’insieme dei tre precedenti e permette tutte le operazioni di controllo e manutenzione, compresa la connessione EOBD.                       

 


Compatibilità ruote e istruzioni di installazione

                                       

Per assicurare il migliore accoppiamento con i sensori a valvola, in particolare nei casi di montaggio al ricambio (ruote aftermarket) è da verificare la compatibilità con le ruote.

Nel capitolo “Valvole” dello Standard ETRTO (European Tyre and Rim Technical Organisation) sono riportate raccomandazioni generali riguardanti le applicazioni dei sistemi TPMS.

Si raccomanda un montaggio che limiti l’angolo di flessione (max 25° o supporto valvola), dato che lo sforzo di flessione aumenta con il peso dei sistemi.

Per velocità del veicolo superiori a 210 km/h, sono da utilizzare solo valvole metalliche, o comunque approvate dal fabbricante della valvola e del veicolo.

Il montaggio sul cerchio, da parte di un operatore qualificato, deve rispettare le raccomandazioni del fabbricante del sensore e della ruota.

Ciò soprattutto per evidenti motivi di ingombro nella zona del foro valvola (es. piano di alloggiamento - vedi figura di seguito) e del canale del cerchio (altezza e conformazione della gola).                                                                                                                                           La compatibilità dei diversi tipi di sensore per i vari tipi di ruote viene infatti indicata in una lista (“positive/ compatibility list”) fornita dal costruttore della ruota, per assicurare integrità del sensore e tenuta del complesso montato, sia nelle fasi di montaggio/smontaggio pneumatici che durante l’impiego.         

 

La misura corretta


Il reset o inizializzazione del sistema è da effettuare - come già detto - anche a seguito di ogni intervento di montaggio/smontaggio del pneumatico, o correzione della pressione, a seguito del normale controllo periodico (da effettuarsi almeno una volta al mese).

Ciò viene chiaramente indicato nelle istruzioni di uso/manutenzione del veicolo, ove nei requisiti di funzionamento si specifica all’utente di reinizializzare sempre il sistema (tasto reset) dopo ogni correzione della pressione.

Tramite l’inizializzazione, tale pressione viene infatti memorizzata e impostata dal sistema come “master” di riferimento, cioè il valore rispetto al quale vengono segnalate le variazioni (avviso quando scende oltre il 20%).

L’affidabilità degli strumenti utilizzati risulta quindi essenziale per garantire il corretto funzionamento del sistema e quindi la sicurezza dei veicoli, sia per il TPMS indiretto (privo di sensore) sia per il diretto (certificazione del sensore non ancora prevista).

A tale proposito nel 2009, con l’uscita del Regolamento EC 661/2009 sulla sicurezza dei veicoli, che ha introdotto tra l’altro anche i sistemi TPMS, è stato dato mandato al CEN (Comitato Europeo di Normazione) di aggiornare la normativa riguardante i manometri per i pneumatici.

Ad esempio, la Direttiva 217 del 1986, peraltro non di applicazione obbligatoria, non prevedeva ancora i manometri digitali/elettronici.

È quindi stato rivisto lo standard europeo EN 12645 riguardante le caratteristiche tecniche e metrologiche dei manometri per i   pneumatici, ed è in corso anche la standardizzazione della inter-operabilità tra TPMS e manometri, nell’ottica di un sempre maggiore collegamento per la misura della pressione.

Oltre alla revisione dei requisiti tecnici, degli errori ammessi e delle modalità di verifica, vengono quindi inclusi anche i manometri digitali o elettronici (requisiti e prove), e il principio (fortemente raccomandato) della verifica periodica degli strumenti.

Un manometro rispondente alla normativa indicata, approvato e conforme allo standard secondo le prove/procedure previste, che prevedono anche verifica di taratura e il controllo metrologico del sistema di taratura (ispezioni tecniche Ministero, etc.), garantisce quindi la necessaria affidabilità. 

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