Kako se senzori tlaka u gumama napajaju? Objašnjenje TPMS baterije i žetve

Većina vozača nikad ne razmišlja o bateriji koja održava senzor tlaka u gumama na životu. Modul koji javlja "nizak tlak u gumama" nalazi se unutar kotača, okreće se brzinom na autocesti i još uvijek ima dovoljno energije za mjerenje i emitiranje svakih nekoliko sekundi. Odgovor na pitanje kako se senzori tlaka u gumama napajaju obično je jednostavniji nego što ljudi očekuju: mala litijska ćelija u obliku kovanice, zapečaćena unutar sklopa senzora, napaja cijeli paket pet do deset godina. Ako dizajnirate TPMS modul, ta jedna baterija određuje trenutni proračun za senzor, radio i mikrokontroler.

Kako senzori tlaka u gumama dobivaju snagu u izravnom TPMS sustavu?

Svaki izravni TPMS senzor u putničkom automobilu dobiva snagu iz nepunjive litijske dugmaste ćelije.

Baterija je dio senzorskog modula koji se pričvršćuje na stablo ventila. Nije za servisiranje. Nakon što ćelija dođe do kraja životnog vijeka, cijeli senzor se mora odrezati i zamijeniti. Zbog toga je vijek trajanja TPMS senzora gotovo uvijek definiran trajanjem baterije, a ne samim senzorskim elementom.

Industrija je standardizirala nekoliko formata. CR1632 ima otprilike 130 mAh, CR2032 ima oko 220 mAh, a CR2450 gura se bliže 520 mAh. Što je ćelija veća, to dulje senzor može ostati u gumi, ali zauzima više prostora na stablu ventila. Nova ćelija od 3 V također mora izdržati vibracije, toplinu od kočenja i temperature do -40 C, tako da je kemijski sastav elektrolita jednako važan kao i kapacitet.

Koliko energije TPMS senzor koristi svaki dan?

TPMS senzor spava većinu svog životnog vijeka, a to je upravo ono što malenu bateriju čini dugim godinama.

Kontroler budi senzor za mjerenje tlaka i temperature, a zatim šalje kratki RF prasak. U stanju mirovanja uređaj troši oko 1 uA. Tijekom mjerenja skoči na oko 2-3 mA na nekoliko milisekundi. Tijekom prijenosa može povući 5-10 mA za manje od deset milisekundi. Prosječna dnevna potrošnja energije stoga je vrlo mala.

• Probudite se iz stanja mirovanja
• Izmjerite tlak i temperaturu
• Pretvorite rezultat u digitalni okvir
• Pošaljite RF paket
• Povratak na spavanje

Ovaj obrazac se pokreće tisuće puta dnevno, a da se baterija uopće ne puni.

Ćelija od 220 mAh može podržavati ovaj radni ciklus godinama, zbog čega je litijeva baterija od 3 V još uvijek zadani izbor.

Kako senzori tlaka u gumama dobivaju energiju iz prikupljanja energije?

TPMS senzori za sakupljanje energije stvarni su proizvodi, ali nisu zamijenili baterije u masovnim putničkim automobilima.

Piezoelektrični elementi hvataju vibracije iz gume, elektromagnetske zavojnice prikupljaju rotacijsku energiju, a neki prototipovi koriste RF snagu koja se emitira iz vozila. Ovi pristupi uklanjaju bateriju iz jednadžbe i obećavaju senzore bez održavanja. Ali dodaju cijenu, veličinu i složenost. Za automobil koji će biti rashodovan za deset godina, kovanica od 1 USD još uvijek ima više smisla nego kombajn od 20 USD.

• Piezoelektrično sakupljanje vibracija
• Prikupljanje elektromagnetske rotacijske energije
• Radiofrekvencijsko energetsko emitiranje

Kako senzori tlaka u gumama dobivaju snagu u sustavima ožičenog voznog parka?

Gospodarska vozila i industrijska oprema koriste žičane TPMS module koji crpe energiju izravno iz baterije šasije.

Sustavi kamiona, autobusa i prikolica usmjeravaju vodove napajanja od 12 V ili 24 V do svakog senzora. To eliminira zamjenu baterije i omogućuje kontinuirani nadzor. Kompromis je više ožičenja, više konektora i veći rizik od oštećenja kabela. Mnogi upravitelji voznih parkova to prihvaćaju jer se senzori ugrađuju jednom i nikad se više ne dodiruju. Ovi sustavi također su koristan podsjetnik kako senzori tlaka pokreću moderna vozila u široj električnoj arhitekturi.

Ožičeni moduli često koriste drugačiju senzorsku topologiju, jer nema ograničenja napajanja iz dugmaste ćelije. Senzor može raditi kontinuirano, a prijemnik ga može ispitivati ​​više puta u sekundi.

Kako trajanje baterije oblikuje dizajn MEMS senzora tlaka

Ograničenje baterije određuje električni proračun za cijeli TPMS modul, uključujući MEMS čip senzora tlaka.

Kada dizajner proizvoda odabere MEMS senzor tlaka za TPMS s baterijskim napajanjem, pitanja su izravna: koliki je napon napajanja, koliko struje troši most i podržava li senzor način mirovanja? MemsTech - Wuxi Mems Tech Co., Ltd., proizvođač MEMS senzora tlaka, rješava ovo projektiranjem senzora za automobilsku industriju za rad niske snage i stabilan izlaz u rasponu temperatura koji se nalaze u gumama.

Napon napajanja i struja su ključne specifikacije

Većina TPMS modula koristi 3V tračnicu iz coin cella, tako da senzor mora raditi od oko 2,1V do 3,6V. Osjetljivi element trebao bi trošiti samo nekoliko stotina mikroampera u aktivnom načinu rada i djelić mikroampera u stanju pripravnosti. Senzor koji troši 1 mA više od očekivanog skratit će trajanje baterije godinama.

MCPJ10, MCPJ11 i MCPJ12 senzori apsolutnog tlaka za automobile Ovi kalibrirani senzori apsolutnog tlaka nude analogni ili digitalni izlaz, rade od 2,1 V do 3,6 V i odgovaraju ograničenjima TPMS baterije. Njihova niska potrošnja energije pomaže u produljenju vijeka trajanja dugmastih ćelija. Pogledajte proizvod →

Serije MCPJ10, MCPJ11 i MCPJ12 su senzori apsolutnog tlaka napravljeni za automobilska okruženja, s ocjenama napona napajanja koji odgovaraju 3V baterijskom paketu koji se koristi u većini TPMS modula.

Wuxi Mems Tech Co., Ltd. također vodi 2000 četvornih metara standardiziranog proizvodnog prostora i izvještava o godišnjoj proizvodnji od 60 milijuna jedinica, pri čemu svaki senzor prolazi kalibraciju nule/pune skale, testiranje temperaturnog pomaka i dugoročne provjere stabilnosti prije otpreme.

Odabir MEMS senzora za TPMS modul

Odabir senzora za modul tlaka u gumama svodi se na tri specifikacije: raspon tlaka, napon napajanja i veličinu pakiranja.

Senzori tlaka u gumama obično mjere apsolutni tlak između 100 kPa i 450 kPa. Senzorski element se odnosi na vakuum unutar njegovog zatvorenog pakiranja, zbog čega su senzori apsolutnog tlaka standardni izbor za TPMS. Digitalni izlaz je uobičajen jer smanjuje opterećenje mikrokontrolera i izbjegava dodatni ADC šum. Veličina pakiranja je bitna jer se senzor nalazi u vrlo malom prostoru na stablu ventila. Serija MemsTech MCPJ20 dizajnirana je da ispuni ove zahtjeve.

Najbolji izbor ovisi o tome treba li modulu digitalno sučelje i koliko truda u kalibraciji korisnik želi poduzeti. MCPJ10, MCPJ11 i MCPJ12 nude opciju digitalnog izlaza, dok obitelj MCPJ20 ostaje analogna za jednostavnije lance signala. Za više informacija pročitajte sveobuhvatan vodič za tehnologiju senzora tlaka MEMS .

MCPJ20 serija analognih senzora tlaka za automobilsku upotrebu Obitelj MCPJ20 pruža kalibrirani analogni izlaz za mjerenje tlaka u usisnoj grani, s prilagodljivim rasponom i malom snagom. Odgovara automobilskim modulima kojima su potrebni jednostavni signalni lanci. Pogledajte proizvod →

FAQ

Koliko dugo traje baterija senzora tlaka u gumama?

Tipični izravni TPMS senzor koristi 3V litijevu dugmastu ćeliju i traje između 5 i 7 godina u normalnoj uporabi. Hladna klima i česta kratka putovanja mogu skratiti taj život jer se senzor češće budi.

Možete li zamijeniti bateriju u TPMS senzoru?

Ne. Potrošački TPMS senzori su zapečaćene jedinice. Baterija je oblikovana unutar modula, tako da se cijeli senzor mijenja kada ćelija umre.

Trebaju li senzori tlaka u gumama bateriju ako je vozilo ožičeno?

Žičani sustavi voznog parka ne koriste baterije. Napajaju se iz električnog sustava vozila, što omogućuje kontinuirani nadzor bez zamjene baterije.

Zašto se MEMS senzor tlaka koristi u TPMS-u?

MEMS senzor tlaka je malen, precizan i troši vrlo malo struje, što ga čini jedinim praktičnim izborom za modul s baterijskim napajanjem koji mora stati unutar ventila gume.

Ako dizajnirate TPMS modul i trebate senzor koji pouzdano radi iz male metalne ćelije, varijante MCPJ20A, MCPJ20B i MCPJ20C pokrivaju različite izlazne raspone za istu 3V opskrbnu tračnicu.

MCPJ20A, J20B i J20C senzori tlaka za 3V aplikacije Ove varijante pokrivaju različite raspone tlaka (10-1000kPa ili 10-400kPa) na 3V napajanju, nudeći fleksibilnost za TPMS module. Njihova preciznost i kompaktno pakiranje podržavaju pouzdan rad na coin-cell. Pogledajte proizvod →