نظام مراقبة ضغط الإطارات المباشر

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

يشير نظام مراقبة ضغط الإطارات المباشر ( TPMS) إلى استخدام مستشعر ضغط مُثبَّت مباشرةً على عجلات أو إطارات المركبة. [ 1 ] يُقاس الضغط داخل الإطار باستخدام محول ضغط ، ثم تُرسَل معلومات الضغط إلى المركبة لتنبيه السائق في حال انخفاض ضغط الإطار أو زيادته عن الحد المطلوب. تُرسَل معلومات الضغط عادةً إلى المركبة باستخدام تقنية الترددات الراديوية (RF)، مع العلم أنه تم استخدام أنظمة تعتمد على طرق ميكانيكية أو كهربائية أو مغناطيسية في السنوات الأخيرة. [ 2 ]

النظام النموذجي

مستشعر مراقبة ضغط الإطارات المباشر مُثبّت في نظام الصمامات، من إنتاج شركة VDO.

في معظم التصاميم الحالية لأنظمة مراقبة ضغط الإطارات المباشرة، تقوم وحدة إلكترونية صغيرة متينة بما يكفي لتركيبها داخل الإطار بقياس الضغط باستخدام مستشعر ضغط يعمل بنظام كهروميكانيكي دقيق (MEMS) [ 1 ] ، ثم ترسل هذه البيانات ومعلومات أخرى إلى جهاز استقبال واحد أو أكثر داخل المركبة . [ 1 ] قد تتضمن المعلومات الأخرى الرقم التسلسلي، ودرجة الحرارة ، والتسارع ، واتجاه الدوران، وحالة نظام مراقبة ضغط الإطارات بالكامل. [ 3 ] يهدف الرقم التسلسلي إلى تمكين المركبة من تجاهل الإشارات الواردة من المركبات الأخرى والعمل باستخدام حقل بيانات فريد. يتكون نظام مراقبة ضغط الإطارات المباشر النموذجي (مثل أنظمة فورد [ 4 ] ، وبي إم دبليو [ 5 ] ، وتويوتا [ 6 ] ) من المكونات التالية في المركبة:

تستخدم معظم أنظمة مراقبة ضغط الإطارات المباشرة ترددات الراديو فائقة العلو (UHF) ضمن نطاقات ISM غير المرخصة (الصناعية والعلمية والطبية) لنقل البيانات، [ 7 ] وغالبًا ما يكون التردد حوالي 433 ميجاهرتز في أوروبا و315  ميجاهرتز في معظم أنحاء العالم. في بعض الأنظمة، يوجد جهاز استقبال أو هوائي منفصل بالقرب من كل عجلة، بينما في الغالب يوجد جهاز استقبال واحد يستقبل البيانات من جميع عجلات السيارة. يُستخدم هذا الجهاز عادةً أيضًا في أنظمة الدخول عن بُعد بدون مفتاح (RKE)، حيث يعتمد هذا النظام أيضًا على إرسال موجات الراديو فائقة العلو (UHF) .

يمكن تركيب مستشعرات مراقبة ضغط الإطارات على العجلات بعدة طرق. يمكن تثبيتها على الجزء الخلفي من صمام الإطار [ 8 ] أو تثبيتها باستخدام مادة لاصقة أو على شريط يتم لفه بإحكام حول حافة الإطار من الداخل، عادةً في منطقة انخفاض الضغط. [ 9 ]

ضوء تحذير نظام مراقبة ضغط الإطارات المباشر

عند إضاءة مؤشر تحذير نظام مراقبة ضغط الإطارات المباشر (TPMS)، فهذا يعني إما أن أحد الإطارات منخفض الضغط، أو مرتفع الضغط بشكل كبير، أو أن هناك عطلاً في النظام. [ 1 ] إذا كان المؤشر مضاءً باستمرار، فإن نفخ الإطار إلى الضغط الصحيح المذكور على الملصق سيؤدي إلى إطفائه. إذا لم يحدث ذلك، فهذا يشير إلى وجود ثقب. أما إذا كان المؤشر مضاءً بشكل متقطع، أو إذا ظل مضاءً بعد نفخ الإطار بشكل صحيح أو استبدال الإطار المثقوب، فهذا يشير إلى وجود عطل في نظام مراقبة ضغط الإطارات المباشر (TPMS). [ 1 ]

تسجيل معرفات نظام مراقبة ضغط الإطارات المباشرة

عند تركيب نظام مراقبة ضغط الإطارات المباشر في المصنع، يجب تسجيل أرقام التعريف الفريدة لمستشعرات مراقبة ضغط الإطارات، بالإضافة إلى مواقعها على المركبة، لدى وحدة التحكم الإلكترونية الخاصة بنظام مراقبة ضغط الإطارات. وينطبق هذا أيضًا في حال تغيير أي من مكونات النظام لاحقًا، مثلاً عند تدوير الإطارات، أو تغيير المستشعرات، أو استبدال وحدة التحكم الإلكترونية، إلخ. [ 4 ]

تتطلب هذه العملية تفعيل مستشعر نظام مراقبة ضغط الإطارات المباشر باستخدام ترددات الراديو المنخفضة (LF) والتقاط بيانات الترددات العالية جدًا (UHF) المرسلة. تشمل هذه البيانات معرّف نظام مراقبة ضغط الإطارات المباشر، والضغط، ودرجة الحرارة. في مصانع تصنيع السيارات ، يتم التفعيل باستخدام أنظمة هوائيات كبيرة، بينما في وكالات البيع ومتاجر الإطارات، تُستخدم أدوات يدوية. يمكن أيضًا استخدام هذه الأدوات لفحص نظام مراقبة ضغط الإطارات المباشر بحثًا عن أي أعطال قبل فكه. إذا تم تغيير مستشعر نظام مراقبة ضغط الإطارات أو موضعه في السيارة دون إعادة تسجيل المعرّفات، فسيضيء مؤشر تحذير نظام مراقبة ضغط الإطارات ويبقى مضاءً حتى تتم إعادة تسجيل المعرّفات. [ 1 ]

التوطين

في حال وجود عدة هوائيات أو أجهزة استقبال، يسمح ذلك بتحديد موقع وحدة مراقبة ضغط الإطارات (TPM) بحيث تستطيع المركبة معرفة العجلة التي وردت منها بيانات الضغط. وكبديل لهذه الطريقة، يمكن برمجة المركبة أثناء التصنيع بتحديد موقع الإطار بالإضافة إلى الرقم التسلسلي لوحدة مراقبة ضغط الإطارات. وهذا يسمح للمركبة بعرض الإطار ذي الضغط المنخفض. [ 10 ]

كذلك، تحتوي بعض المركبات على أجهزة إرسال لاسلكية منخفضة التردد مثبتة بالقرب من كل عجلة، والتي يمكن استخدامها لإجبار وحدات التحكم في درجة الحرارة (TPM) على الإرسال حسب الحاجة. وتستخدم هذه الأجهزة عادةً تقنية مشابهة لتقنية تحديد الهوية بترددات الراديو (RFID)  بتردد 125 كيلوهرتز ، حيث يكون المجال المرسل مغناطيسيًا في الغالب، ويمكن رصده بسهولة بواسطة هوائي صغير منخفض التردد موجود في وحدة التحكم في درجة الحرارة. وتُعرف هذه الطريقة في تحديد الموقع غالبًا بنظام الخط العالي.

كما يتم استخدام هوائي التردد المنخفض في كثير من الأحيان بواسطة وحدة التحكم في الطاقة (TPM) للتكوين ولفرض الإرسال بحيث يمكن إعادة تعلم تحديد الموقع بواسطة السيارة في حالة تغيير المستشعر أو تدوير العجلات.

تعتمد طريقة ثالثة على قوة إشارة UHF، والتي تتناسب طرديًا مع بُعد جهاز مراقبة ضغط الإطارات (TPM) عن جهاز الاستقبال. فإذا كان جهاز الاستقبال مُثبّتًا في مقدمة السيارة، ستكون الإشارة الصادرة من أجهزة مراقبة ضغط الإطارات الأمامية أقوى من تلك الصادرة من العجلات الخلفية.

في هذه الأنظمة، تمتلك أجهزة مراقبة ضغط الإطارات (TPMS) آليةً لكشف اتجاه دوران العجلة، والذي يُشكّل جزءًا من الرسالة المُرسلة إلى جهاز الاستقبال. تُتيح هذه المعلومات لجهاز الاستقبال تحديد جانب السيارة الذي يُرسل منه نظام مراقبة ضغط الإطارات الإشارة. وبالاقتران مع قوة الإشارة، يُمكن تحديد العجلة الصحيحة.

ميزات مستشعر TPM

تُعدّ مستشعرات مراقبة ضغط الإطارات (TPM) المُستخدمة حاليًا في السيارات ذات الإنتاج الضخم حول العالم وحدات مستقلة تعمل بالبطارية، وتقيس ضغط الإطارات بشكل دوري، وغالبًا درجة الحرارة والتسارع. ويحتوي المستشعر على دائرة إرسال بترددات الراديو تُستخدم لبثّ بيانات الضغط المقاسة وغيرها من البيانات داخل الإطار. [ 11 ]

صُممت وحدة TPM لتستهلك أقل قدر ممكن من الطاقة لضمان أقصى عمر للبطارية. ويتحقق ذلك باستخدام دوائر كهربائية منخفضة الطاقة للغاية، ونقل البيانات بأقل تردد ممكن وبأقل استهلاك للطاقة. يُرسل جهاز الإرسال UHF في وحدة TPM عادةً حوالي 250 ميكروواط (الميكروواط الواحد يساوي جزءًا من مليون من الواط ( 10⁻⁶ ) ).

لا تحتوي وحدات TPM على مستقبلات UHF مدمجة نظرًا لمتطلبات الطاقة العالية نسبيًا لهذه التقنية. وهذا يعني أنها لا تستطيع تحديد ما إذا كانت تبث في نفس الوقت مع وحدة TPM أخرى. معظم وحدات TPM مزودة بمستقبلات LF لأنها تستهلك طاقة قليلة أو معدومة.

تُولّد مستشعرات الضغط والحرارة والتسارع إشارات تناظرية تُحوّل إلى إشارات رقمية باستخدام محولات تناظرية-رقمية. يقيس مستشعر التسارع قوة الطرد المركزي الناتجة عن دوران العجلة، وتتناسب هذه القوة طرديًا مع سرعة الدوران. قد يكون مستشعر التسارع عبارة عن مفتاح بسيط بدلًا من محوّل طاقة تناظري (مقياس تسارع)، ويُشار إليه عادةً باسم مفتاح الدوران . يسمح مستشعر التسارع بوضع وحدة مراقبة ضغط الإطارات (TPM) في وضع جهاز اتصال منخفض الطاقة عندما تكون المركبة متوقفة، مما يُطيل عمر البطارية. تتمثل ميزة مفتاح الدوران على مقياس التسارع في أن المفتاح ميكانيكي بحت ولا يستهلك أي طاقة لإجراء القياس. [ 12 ]

عندما تكون المركبة متوقفة، قد يرسل نظام مراقبة ضغط الإطارات (TPM) إشارات دورية إلى المركبة. وهذا يسمح (طالما أن جهاز الاستقبال في المركبة يعمل باستمرار) بتنبيه السائق أو مشغل المركبة بانخفاض الضغط فور تشغيل نظام الإشعال، بدلاً من الانتظار حتى تتحرك المركبة.

تعمل جميع وحدات مراقبة ضغط الإطارات (TPM) في المركبة على نفس تردد قناة الترددات اللاسلكية، وتتضمن كل رسالة بيانات الضغط، وبيانات درجة الحرارة، ورمز تعريف فريد، وبيانات حالة التشغيل، ومعلومات الحالة، وأرقام التحقق. رقم التحقق إما أن يكون مجموعًا اختباريًا أو فحصًا دوريًا للتكرار (CRC).

لا يحتوي نظام مراقبة ضغط الإطارات عادةً على معلومات حول ضغط الإطار الصحيح، إذ يصعب توفير هذه المعلومات وقد يكون ذلك خطيرًا. مع ذلك، قد يحتوي على خوارزمية داخلية ترصد التغيرات البطيئة والسريعة في الضغط. ويمكن إرسال هذه المعلومات كجزء من حالة النظام، مما قد يؤدي إلى زيادة وتيرة إرسال النظام لهذه المعلومات.

أنظمة مراقبة ضغط الإطارات المباشرة

يوجد نوعان رئيسيان من أنظمة مراقبة ضغط الإطارات المباشرة قيد الاستخدام حاليًا. وهما يُعرفان باسم "الخط العالي" و"الخط المنخفض". [ 13 ]

نظام الخط العالي

إذا كانت المركبة مزودة بأجهزة إرسال منخفضة التردد (LF) بالقرب من كل عجلة، فقد تستخدمها المركبة لإجبار الحساسات على الإرسال. في هذه الحالة، قد لا يقوم نظام مراقبة ضغط الإطارات (TPM) بالإرسال تلقائيًا، ولكن المركبة ستصدر أوامر دورية للحساسات لإرسال معلوماتها. [ 14 ]

بالإضافة إلى ذلك، ستُجبر وحدات مراقبة ضغط الإطارات (TPM) على الإرسال عند تشغيل المحرك. وهذا يُعطي مؤشرًا مبكرًا لانخفاض الضغط دون الحاجة إلى تشغيل جهاز الاستقبال في السيارة عندما تكون متوقفة. عادةً ما يتم تفعيل أجهزة الإرسال واحدًا تلو الآخر بالتتابع، بحيث تُبلغ السيارة السائق بموقع العجلة ذات الضغط المنخفض. ويمكن استخدام هذه المعلومات لاحقًا لتحديد الموقع بدقة من خلال مطابقة المعرّف الفريد لوحدة مراقبة ضغط الإطارات مع موقعها الذي تم اكتشافه من خلال هذا التفعيل المتسلسل. تُستخدم هذه الطريقة في بعض الأنظمة المتطورة حيث تُرسل وحدة مراقبة ضغط الإطارات إشاراتها بشكل دوري أيضًا.

في بعض المركبات، تُستخدم ثلاثة أجهزة إرسال بتردد منخفض فقط لتوفير التكاليف. تفترض المركبة أن الإشارات الواردة من وحدة مراقبة ضغط الإطارات القريبة، والتي لم يتم تنشيطها بواسطة جهاز الإرسال بتردد منخفض، تعود إلى وحدة مراقبة ضغط الإطارات الموجودة في مكان لا يوجد به جهاز إرسال بتردد منخفض.

تُعدّ أنظمة الخطوط العالية أغلى ثمناً من أنظمة الخطوط المنخفضة، لكنها تتميز بقدرتها على معرفة ضغط السيارة عند بدء التشغيل دون استنزاف بطاريتها الرئيسية، فضلاً عن توفيرها ميزة تحديد الموقع. وتُستخدم هذه الأنظمة عادةً في الطرازات الفاخرة.

أنظمة الخطوط المنخفضة

في هذا النظام، تُرسل وحدات TPM بياناتها بشكل مستقل على فترات زمنية ثابتة أو عشوائية. ولأن وحدات TPM الفردية في المركبة لا تعلم ما إذا كانت وحدة أخرى تُرسل بياناتها في الوقت نفسه، فمن المحتمل حدوث تصادمات بين الرسائل المُرسلة. لذا، يجب اتخاذ تدابير لضمان وصول الرسالة إلى المركبة. في بعض الأنظمة، يُعاد إرسال الرسالة عدة مرات للحد من تأثير التداخل (الاتصال) . يمكن أن يكون نمط الإرسال عشوائيًا أو شبه عشوائي لتقليل احتمالية حدوث تصادمات بين عمليات الإرسال من أجهزة الاستشعار في المركبة. [ 14 ]

تتمثل إحدى طرق تجنب الاصطدامات في زيادة وتيرة الإرسال، كأن يكون مرة واحدة في الدقيقة. إضافةً إلى ذلك، إذا رصد نظام مراقبة ضغط الإطارات (TPM) تغيرًا سريعًا في الضغط أو ارتفاعًا مفرطًا في درجة الحرارة، فسيبدأ بالإرسال بوتيرة أعلى لزيادة فرص تلقي المركبة للمعلومات. يُستخدم نظام الخط المنخفض في معظم المركبات نظرًا لانخفاض تكلفته.

نظام مراقبة ضغط الإطارات (TPMS) المُعدّل

صُممت أنظمة مراقبة ضغط الإطارات (TPMS) المُضافة لاحقًا ليتم تركيبها على المركبات التي لم تكن مُجهزة بهذه التقنية في الأصل. وتتوفر هذه الأنظمة لمجموعة واسعة من المركبات، بدءًا من الدراجات الهوائية والمقطورات وصولًا إلى الشاحنات الثقيلة. [ 15 ]

في أساطيل المركبات التجارية، يمكن دمج أنظمة مراقبة ضغط الإطارات (TPMS) المُضافة لاحقًا في نظام الاتصالات عن بُعد الخاص بالأسطول، وفي عملية رقمنة الأسطول . وكجزء من نظام تتبع المركبات ، تُرسل المستشعرات الموجودة على كل إطار بيانات الضغط ودرجة الحرارة في الوقت الفعلي لاسلكيًا إلى وحدة تحكم مركزية للاتصالات عن بُعد أو وحدة تتبع GPS داخل المركبة. [ 16 ] ويمكن دمج بيانات الاتصالات عن بُعد هذه مع بيانات GPS لتحديد موقع المركبة تلقائيًا وتتبعها . تُنقل البيانات إلى منصة إدارة الأسطول ، مما يسمح لمديري الأسطول بمراقبة حالة الإطارات عن بُعد كشكل من أشكال تتبع الأصول . تُساعد هذه المراقبة على منع انفجار الإطارات، ويمكنها تحسين كفاءة استهلاك الوقود من خلال ضمان نفخ الإطارات بشكل صحيح؛ وغالبًا ما يُقترن ذلك ببيانات من مستشعر مستوى الوقود للمساعدة في مراقبة استهلاك الوقود الإجمالي. [ 17 ] تدمج بعض الأنظمة بيانات TPMS مع بيانات الفيديو من كاميرا لوحة القيادة كجزء من نموذج تقييم أداء السائق .

الولايات المتحدة

أصبح استخدام نظام مراقبة ضغط الإطارات (TPMS) إلزاميًا في المركبات بالولايات المتحدة الأمريكية عام 2008 بموجب قانون تعزيز استدعاءات النقل والمساءلة والتوثيق (TREAD). ينص هذا القانون على ضرورة تنبيه سائق المركبة في حال انخفاض ضغط الإطارات بنسبة 25%. [ 18 ] ويُعرض التنبيه للسائق وفقًا للمعايير الفيدرالية لسلامة المركبات الآلية (FMVSS) الواردة في الجزء 571 من الباب 49 من قانون اللوائح الفيدرالية (49 CFR Part 571). ويتمثل الحد الأدنى المطلوب للتنبيه في رمز مضيء بسيط على لوحة العدادات، وغالبًا ما يُضاف إليه رسم بياني للسيارة يوضح موضع العجلة التي يشير إليها ضوء التنبيه. يجب أن تكون جميع المركبات الخفيفة الجديدة من طراز عام 2008 مزودة بنظام مراقبة ضغط الإطارات (TPMS) (مباشر أو غير مباشر) قادر على اكتشاف انخفاض ضغط إطار واحد أو أكثر من إطارات المركبة، حتى جميع الإطارات الأربعة، بنسبة 25% أو أكثر عن ضغط النفخ الموصى به من قبل الشركة المصنعة (الضغط المذكور على الملصق) أو الحد الأدنى لضغط التفعيل المحدد في المعيار، أيهما أعلى. [ 19 ]

الاتحاد الأوروبي والشرق الأقصى

نظر المشرعون في الاتحاد الأوروبي والشرق الأقصى إلى نظام مراقبة ضغط الإطارات (TPMS) كوسيلة للحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون . [ 20 ] اعتبارًا من نوفمبر 2014 (توجيه ECE-R 64 الصادر عن الاتحاد الأوروبي)، يجب أن تكون جميع طرازات سيارات الركاب الجديدة المباعة في الاتحاد الأوروبي مزودة بنظام مراقبة ضغط الإطارات. [ 21 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. 1 2 3 4 5 6 هاوز، ص 1.
  2. ↑ هاوز، ص 2.
  3. ↑ هاوز، ص 123.
  4. 1 2 هاوز، ص 185.
  5. ↑ هاوز، ص 51.
  6. ↑ هاوز، ص 690.
  7. ↑ "الأسئلة الشائعة" . Itu.int. 2001-06-01 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2021-12-03 .
  8. ↑ هاوز، ص 3.
  9. ↑ هاوز، ص 459.
  10. ↑ "WO2006104484 نظام تحديد المواقع التلقائي لأنظمة مراقبة ضغط الإطارات" . Wipo.int. 2005-03-28 . تاريخ الاسترجاع 2025-06-03 .
  11. ↑ "الموقع الرسمي لشركة NXP® لأشباه الموصلات | الصفحة الرئيسية" . Freescale.com. 23 نوفمبر 2021. تاريخ الاسترجاع: 3 ديسمبر 2021 .
  12. ↑ "نسخة مؤرشفة" (PDF) . مؤرشفة من الأصل (PDF) بتاريخ 2009-02-05 . تم الاطلاع عليها بتاريخ 2009-01-15 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title ( link )
  13. ↑ هاوز، ص 361.
  14. 1 2 هاوز، ص 363.
  15. ↑ ديساناياكي، دون (28-09-2010). الموجات الصوتية . BoD – كتب حسب الطلب. ص 344. ISBN  978-953-307-111-4.
  16. ↑ أ. جنتيل؛ إس إل آر سي بينتو (يناير 2019). "نهج مبتكر لقاعدة القرار لمراقبة ضغط الإطارات" . ورقة تقنية من جمعية مهندسي السيارات . doi : 10.4271/2019-01-0731 .
  17. ↑ "التحكم في ضغط ودرجة حرارة الإطارات في الشاحنات نصف المقطورة: حل قائم على تقنية Wialon" . Wialon . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 سبتمبر 2025 .
  18. ↑ "نسخة مؤرشفة" (PDF) . مؤرشفة من الأصل (PDF) بتاريخ 21-09-2008 . تم الاطلاع عليها بتاريخ 06-11-2008 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title ( link )
  19. ↑ "القاعدة النهائية لمراقبة ضغط الإطارات" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 9 فبراير 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 يناير 2009 .
  20. ↑ "نسخة مؤرشفة" (PDF) . مؤرشفة من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 17 يناير 2009. تم الاطلاع عليها بتاريخ 15 يناير 2009 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title ( link )
  21. ↑ اللائحة رقم 64 للجنة الاقتصادية لأوروبا التابعة للأمم المتحدة

فهرس

  • هاوز، جيمس؛ فيشر، جون؛ ميرسر، تود (2008)، دليل أنظمة مراقبة ضغط الإطارات ، ميتشل 1، رقم ISBN 978-1-58718-177-1.