Ako získavajú snímače tlaku v pneumatikách energiu? Vysvetlenie batérie a zberu TPMS

Väčšina vodičov nikdy nepomyslí na batériu, ktorá udržiava senzor tlaku v pneumatikách pri živote. Modul, ktorý hlási „nízky tlak v pneumatikách“, sedí vo vnútri kolesa, točí sa diaľničnou rýchlosťou a stále má dostatok energie na meranie a vysielanie každých pár sekúnd. Odpoveď na otázku, ako napájajú snímače tlaku v pneumatikách energiu, je zvyčajne jednoduchšia, než ľudia očakávajú: malý lítiový mincový článok, utesnený vo vnútri zostavy snímača, napája celý balík päť až desať rokov. Ak navrhujete modul TPMS, táto jedna batéria určuje aktuálny rozpočet pre senzor, rádio a mikrokontrolér.

Ako získavajú snímače tlaku v pneumatikách energiu v priamom systéme TPMS?

Každý priamy snímač TPMS v osobnom aute získava energiu z nenabíjateľného lítiového gombíkového článku.

Batéria je súčasťou modulu snímača, ktorý sa prichytáva na drieku ventilu. Nie je použiteľný. Keď článok dosiahne koniec životnosti, celý snímač sa musí odrezať a vymeniť. To je dôvod, prečo životnosť snímača TPMS je takmer vždy určená životnosťou batérie, nie samotným snímacím prvkom.

Priemysel sa štandardizoval na niekoľkých formátoch. CR1632 má približne 130 mAh, CR2032 má približne 220 mAh a CR2450 sa približuje k 520 mAh. Čím väčšia je bunka, tým dlhšie môže senzor zostať v pneumatike, ale tým viac miesta zaberá na drieku ventilu. 3V mincový článok musí tiež prežiť vibrácie, teplo z brzdenia a teploty až do -40 C, takže na chémii elektrolytu záleží rovnako ako na kapacite.

Koľko energie spotrebuje každý deň snímač TPMS?

Senzor TPMS väčšinu svojej životnosti prespí, a to je presne to, vďaka čomu malá batéria vydrží roky.

Regulátor prebudí senzor, aby zmeral tlak a teplotu, a potom odošle krátky vysokofrekvenčný impulz. V režime spánku zariadenie odoberá približne 1 uA. Počas merania vyskočí na približne 2-3 mA na niekoľko milisekúnd. Počas prenosu dokáže odobrať 5-10 mA za menej ako desať milisekúnd. Priemerná denná spotreba energie je preto veľmi malá.

• Prebudenie z režimu spánku
• Zmerajte tlak a teplotu
• Preveďte výsledok do digitálneho rámu
• Odošlite RF paket
• Vráťte sa spať

Tento model sa spustí tisíckrát denne bez toho, aby sa batéria vôbec nabíjala.

220 mAh článok môže podporovať tento pracovný cyklus roky, a preto je 3V lítiová batéria stále predvolenou voľbou.

Ako získavajú snímače tlaku v pneumatikách energiu zo zberu energie?

Senzory TPMS na zber energie sú skutočnými produktmi, ale nenahradili batérie v osobných automobiloch na masovom trhu.

Piezoelektrické prvky zachytávajú vibrácie z pneumatiky, elektromagnetické cievky získavajú rotačnú energiu a niektoré prototypy využívajú vysokofrekvenčnú energiu vyžarovanú z vozidla. Tieto prístupy odstraňujú batériu z rovnice a sľubujú bezúdržbové senzory. Pridávajú však náklady, veľkosť a zložitosť. Pre auto, ktoré bude zošrotované o desať rokov, má mincovník v hodnote 1 USD stále väčší zmysel ako kombajn za 20 USD.

• Piezoelektrický vibračný zber
• Elektromagnetické získavanie rotačnej energie
• Rádiofrekvenčné vyžarovanie energie

Ako získavajú snímače tlaku v pneumatikách energiu v káblových systémoch vozového parku?

Úžitkové vozidlá a priemyselné zariadenia používajú káblové moduly TPMS, ktoré čerpajú energiu priamo z batérie podvozku.

Systémy nákladných áut, autobusov a prívesov vedú 12V alebo 24V napájacie vedenia ku každému senzoru. To eliminuje výmenu batérie a umožňuje nepretržité monitorovanie. Kompromisom je viac káblov, viac konektorov a väčšie riziko poškodenia kábla. Mnohí manažéri vozového parku to akceptujú, pretože senzory sú nainštalované raz a už sa ich nikdy nedotknú. Tieto systémy sú tiež užitočnou pripomienkou ako tlakové senzory poháňajú moderné vozidlá v širšej elektrickej architektúre.

Pevne zapojené moduly často používajú odlišnú topológiu snímania, pretože neexistuje žiadne obmedzenie výkonu mincovej bunky. Senzor môže bežať nepretržite a prijímač ho môže vyzvať niekoľkokrát za sekundu.

Ako životnosť batérie formuje dizajn tlakového snímača MEMS

Obmedzenie batérie určuje elektrický rozpočet pre celý modul TPMS vrátane čipu snímača tlaku MEMS.

Keď produktový dizajnér vyberá tlakový senzor MEMS pre TPMS napájaný z batérie, otázky sú priame: aké je napájacie napätie, koľko prúdu spotrebuje mostík a či senzor podporuje režim spánku? MemsTech – Wuxi Mems Tech Co., Ltd., výrobca tlakových senzorov MEMS, to rieši tak, že navrhuje senzory automobilovej triedy pre prevádzku s nízkou spotrebou energie a stabilný výkon v rámci teplotných rozsahov, ktoré sa vyskytujú v pneumatikách.

Napájacie napätie a prúd sú kľúčové špecifikácie

Väčšina modulov TPMS využíva 3V koľajnicu z mincového článku, takže snímač musí pracovať od cca 2,1V do 3,6V. Snímací prvok by mal odoberať iba niekoľko stoviek mikroampérov v aktívnom režime a zlomok mikroampéra v pohotovostnom režime. Senzor, ktorý odoberá o 1 mA viac, ako sa očakávalo, skráti životnosť batérie o roky.

Senzory absolútneho tlaku MCPJ10, MCPJ11 a MCPJ12 pre automobilový priemysel Tieto kalibrované snímače absolútneho tlaku ponúkajú analógový alebo digitálny výstup, fungujú od 2,1 V do 3,6 V a vyhovujú obmedzeniam batérie TPMS. Ich nízka spotreba energie pomáha predĺžiť životnosť mincových článkov. Zobraziť produkt →

Séria MCPJ10, MCPJ11 a MCPJ12 sú snímače absolútneho tlaku vyrobené pre automobilové prostredie s menovitým napájacím napätím, ktoré zodpovedá 3V batérii používanej vo väčšine modulov TPMS.

Wuxi Mems Tech Co., Ltd. tiež prevádzkuje 2 000 štvorcových metrov štandardizovaného výrobného priestoru a uvádza ročnú produkciu 60 miliónov jednotiek, pričom každý senzor pred odoslaním prešiel nulovou/úplnou kalibráciou, testovaním teplotného posunu a kontrolou dlhodobej stability.

Výber senzora MEMS pre modul TPMS

Výber snímača pre modul tlaku v pneumatikách závisí od troch špecifikácií: rozsah tlaku, napájacie napätie a veľkosť balenia.

Snímače tlaku v pneumatikách zvyčajne merajú absolútny tlak medzi 100 kPa a 450 kPa. Snímací prvok sa vzťahuje na vákuum vo vnútri jeho utesneného obalu, a preto sú snímače absolútneho tlaku štandardnou voľbou pre TPMS. Digitálny výstup je bežný, pretože znižuje zaťaženie mikrokontroléra a zabraňuje ďalšiemu šumu ADC. Veľkosť balenia je dôležitá, pretože snímač žije vo veľmi malom priestore na drieku ventilu. Séria MemsTech MCPJ20 je navrhnutá tak, aby spĺňala tieto požiadavky.

Najlepšia voľba závisí od toho, či modul potrebuje digitálne rozhranie a koľko úsilia chce zákazník vynaložiť na kalibráciu. MCPJ10, MCPJ11 a MCPJ12 ponúkajú možnosť digitálneho výstupu, zatiaľ čo rodina MCPJ20 zostáva analógová pre jednoduchšie signálové reťazce. Pre viac pozadia si prečítajte komplexný sprievodca technológiou tlakových senzorov MEMS .

Analógové snímače tlaku série MCPJ20 pre použitie v automobilovom potrubí Rad MCPJ20 poskytuje kalibrovaný analógový výstup na meranie tlaku v sacom potrubí s prispôsobiteľným rozsahom a nízkym výkonom. Je vhodný pre automobilové moduly vyžadujúce jednoduché signálne reťazce. Zobraziť produkt →

FAQ

Ako dlho vydrží batéria snímača tlaku v pneumatikách?

Typický priamy snímač TPMS používa 3V lítiový mincový článok a pri bežnom používaní vydrží 5 až 7 rokov. Chladné podnebie a časté krátke výlety môžu skrátiť tento život, pretože senzor sa prebúdza častejšie.

Môžete vymeniť batériu v snímači TPMS?

Nie. Spotrebiteľské snímače TPMS sú zapečatené jednotky. Batéria je zalisovaná vo vnútri modulu, takže pri odumretí článku sa vymení celý senzor.

Potrebujú snímače tlaku v pneumatikách batériu, ak je vozidlo pevne pripojené?

Drôtové systémy vozového parku nepoužívajú batérie. Energiu čerpajú z elektrického systému vozidla, čo umožňuje nepretržité monitorovanie bez výmeny batérie.

Prečo sa v TPMS používa snímač tlaku MEMS?

Tlakový senzor MEMS je malý, presný a odoberá veľmi malý prúd, čo z neho robí jedinú praktickú voľbu pre modul napájaný z batérie, ktorý sa musí zmestiť do ventilu pneumatiky.

Ak navrhujete modul TPMS a potrebujete snímač, ktorý spoľahlivo funguje z malého mincového článku, varianty MCPJ20A, MCPJ20B a MCPJ20C pokrývajú rôzne výstupné rozsahy pre rovnakú 3V napájaciu lištu.

Snímače tlaku MCPJ20A, J20B a J20C pre 3V aplikácie Tieto varianty pokrývajú rôzne tlakové rozsahy (10-1000kPa alebo 10-400kPa) pri napájaní 3V, čím ponúkajú flexibilitu pre moduly TPMS. Ich presnosť a kompaktné balenie podporuje spoľahlivú prevádzku gombíkovej batérie. Zobraziť produkt →