Cảm biến áp suất lốp lấy điện như thế nào? Giải thích về pin và thu hoạch TPMS

Hầu hết các tài xế không bao giờ nghĩ đến việc pin giữ cho cảm biến áp suất lốp hoạt động. Mô-đun báo cáo "áp suất lốp thấp" nằm bên trong bánh xe, quay với tốc độ trên đường cao tốc và vẫn có đủ năng lượng để đo và phát sóng cứ sau vài giây. Câu trả lời cho việc làm thế nào để cảm biến áp suất lốp lấy điện thường đơn giản hơn mọi người mong đợi: một tế bào đồng xu lithium nhỏ, được gắn kín bên trong cụm cảm biến, cung cấp năng lượng cho toàn bộ gói hàng trong vòng 5 đến 10 năm. Nếu bạn đang thiết kế mô-đun TPMS, một pin đó sẽ xác định ngân sách hiện tại cho cảm biến, radio và bộ vi điều khiển.

Cảm biến áp suất lốp lấy điện trong hệ thống TPMS trực tiếp như thế nào?

Mọi cảm biến TPMS trực tiếp trong xe khách đều lấy năng lượng từ pin lithium dạng đồng xu không thể sạc lại.

Pin là một phần của mô-đun cảm biến gắn vào thân van. Nó không thể sử dụng được. Khi tế bào hết tuổi thọ, toàn bộ cảm biến phải được cắt bỏ bánh xe và thay thế. Đây là lý do tại sao tuổi thọ sử dụng của cảm biến TPMS hầu như luôn được xác định bởi thời lượng pin chứ không phải bởi chính bộ phận cảm biến.

Ngành công nghiệp đã tiêu chuẩn hóa một số định dạng. CR1632 có dung lượng khoảng 130 mAh, CR2032 có dung lượng khoảng 220 mAh và CR2450 có dung lượng gần hơn tới 520 mAh. Tế bào càng lớn thì cảm biến có thể ở trong lốp càng lâu, nhưng nó càng chiếm nhiều không gian ở thân van. Pin đồng xu 3V cũng phải chịu được rung động, nhiệt do phanh và nhiệt độ xuống tới -40 C, do đó, chất điện phân hóa học cũng quan trọng ngang với công suất.

Cảm biến TPMS sử dụng bao nhiêu năng lượng mỗi ngày?

Cảm biến TPMS ngủ trong phần lớn thời gian tồn tại của nó và đó chính xác là điều tạo nên một cục pin nhỏ trong nhiều năm qua.

Bộ điều khiển đánh thức cảm biến để đo áp suất và nhiệt độ, sau đó gửi một xung RF ngắn. Ở chế độ ngủ, thiết bị tiêu thụ khoảng 1 uA. Trong quá trình đo, nó nhảy lên khoảng 2-3 mA trong vài mili giây. Trong quá trình truyền, nó có thể kéo 5-10 mA trong thời gian chưa đầy 10 mili giây. Do đó, mức tiêu thụ năng lượng trung bình hàng ngày là rất nhỏ.

• Thức dậy từ chế độ ngủ
• Đo áp suất và nhiệt độ
• Chuyển đổi kết quả thành khung kỹ thuật số
• Truyền gói RF
• Trở lại giấc ngủ

Kiểu này chạy hàng nghìn lần mỗi ngày mà không cần sạc pin.

Pin 220 mAh có thể hỗ trợ chu kỳ hoạt động này trong nhiều năm, đó là lý do tại sao pin lithium 3V vẫn là lựa chọn mặc định.

Cảm biến áp suất lốp lấy năng lượng từ việc thu hoạch năng lượng như thế nào?

Cảm biến TPMS thu năng lượng là sản phẩm thực sự, nhưng chúng chưa thay thế pin trên ô tô chở khách trên thị trường đại chúng.

Các phần tử áp điện thu lại rung động từ lốp xe, cuộn dây điện từ thu năng lượng quay và một số nguyên mẫu sử dụng năng lượng RF phát ra từ xe. Những phương pháp này loại bỏ pin khỏi phương trình và hứa hẹn mang lại cảm biến không cần bảo trì. Nhưng chúng làm tăng thêm chi phí, kích thước và độ phức tạp. Đối với một chiếc ô tô sẽ bị loại bỏ sau 10 năm nữa, một đồng xu 1 đô la vẫn có ý nghĩa hơn một chiếc máy gặt 20 đô la.

• Thu hoạch rung áp điện
• Thu hoạch năng lượng quay điện từ
• Chiếu công suất tần số vô tuyến

Cảm biến áp suất lốp nhận được điện năng trong hệ thống có dây của Hạm đội như thế nào?

Xe thương mại và thiết bị công nghiệp sử dụng mô-đun TPMS có dây lấy điện trực tiếp từ pin khung gầm.

Hệ thống xe tải, xe buýt và xe moóc định tuyến đường dây cấp điện 12V hoặc 24V tới từng cảm biến. Điều này giúp loại bỏ việc thay pin và cho phép theo dõi liên tục. Sự đánh đổi là nhiều dây hơn, nhiều đầu nối hơn và nguy cơ hư hỏng cáp cao hơn. Nhiều nhà quản lý đội xe chấp nhận điều này vì các cảm biến được lắp đặt một lần và không bao giờ chạm vào nữa. Những hệ thống này cũng là một lời nhắc nhở hữu ích về cảm biến áp suất cung cấp năng lượng cho xe hiện đại như thế nào trong một kiến trúc điện rộng hơn.

Các mô-đun nối dây thường sử dụng cấu trúc liên kết cảm biến khác vì không có hạn chế về năng lượng từ pin đồng xu. Cảm biến có thể chạy liên tục và người nhận có thể thăm dò nó nhiều lần trong một giây.

Tuổi thọ pin định hình thiết kế cảm biến áp suất MEMS như thế nào

Hạn chế về pin xác định lượng điện cho toàn bộ mô-đun TPMS, bao gồm cả chip cảm biến áp suất MEMS.

Khi nhà thiết kế sản phẩm chọn cảm biến áp suất MEMS cho TPMS chạy bằng pin, các câu hỏi đều trực tiếp: điện áp nguồn là bao nhiêu, cầu tiêu thụ bao nhiêu dòng điện và cảm biến có hỗ trợ chế độ ngủ không? MemsTech - Wuxi Mems Tech Co., Ltd., nhà sản xuất cảm biến áp suất MEMS, giải quyết vấn đề này bằng cách thiết kế các cảm biến cấp ô tô để vận hành ở mức năng lượng thấp và đầu ra ổn định trong phạm vi nhiệt độ có trong lốp xe.

Điện áp và dòng điện cung cấp là thông số kỹ thuật chính

Hầu hết các mô-đun TPMS sử dụng đường ray 3V từ tế bào đồng xu, vì vậy cảm biến phải hoạt động trong khoảng 2,1V đến 3,6V. Phần tử cảm biến chỉ nên lấy vài trăm microamp ở chế độ hoạt động và một phần microamp ở chế độ chờ. Một cảm biến tiêu thụ nhiều hơn 1 mA so với dự kiến ​​sẽ làm giảm tuổi thọ pin trong nhiều năm.

Cảm biến áp suất tuyệt đối MCPJ10, MCPJ11 và MCPJ12 cho ô tô Các cảm biến áp suất tuyệt đối được hiệu chỉnh này cung cấp đầu ra analog hoặc kỹ thuật số, hoạt động từ 2.1V đến 3.6V và phù hợp với hạn chế về pin TPMS. Mức tiêu thụ điện năng thấp của chúng giúp kéo dài tuổi thọ của pin đồng xu. Xem sản phẩm →

Dòng MCPJ10, MCPJ11 và MCPJ12 là các cảm biến áp suất tuyệt đối được chế tạo cho môi trường ô tô, với xếp hạng điện áp cung cấp phù hợp với ngăn pin 3V được sử dụng trong hầu hết các mô-đun TPMS.

Wuxi Mems Tech Co., Ltd. cũng vận hành 2.000 mét vuông không gian sản xuất được tiêu chuẩn hóa và báo cáo sản lượng hàng năm là 60 triệu chiếc, với mọi cảm biến đều vượt qua hiệu chuẩn 0/toàn bộ quy mô, thử nghiệm độ lệch nhiệt độ và kiểm tra độ ổn định lâu dài trước khi xuất xưởng.

Chọn cảm biến MEMS cho mô-đun TPMS

Việc chọn cảm biến cho mô-đun áp suất lốp phải tuân theo ba thông số kỹ thuật: phạm vi áp suất, điện áp nguồn và kích thước gói hàng.

Cảm biến áp suất lốp thường đo áp suất tuyệt đối trong khoảng từ 100 kPa đến 450 kPa. Phần tử cảm biến được tham chiếu đến chân không bên trong gói kín của nó, đó là lý do tại sao cảm biến áp suất tuyệt đối là lựa chọn tiêu chuẩn cho TPMS. Đầu ra kỹ thuật số là phổ biến vì nó làm giảm tải cho bộ vi điều khiển và tránh nhiễu ADC bổ sung. Kích thước gói hàng quan trọng vì cảm biến nằm trong một không gian rất nhỏ ở thân van. Dòng MemsTech MCPJ20 được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu này.

Sự lựa chọn tốt nhất phụ thuộc vào việc mô-đun có cần giao diện kỹ thuật số hay không và khách hàng muốn thực hiện bao nhiêu nỗ lực hiệu chỉnh. MCPJ10, MCPJ11 và MCPJ12 cung cấp tùy chọn đầu ra kỹ thuật số, trong khi dòng MCPJ20 vẫn ở dạng tương tự để có chuỗi tín hiệu đơn giản hơn. Để biết thêm thông tin cơ bản, hãy đọc hướng dẫn toàn diện về công nghệ cảm biến áp suất MEMS .

Cảm biến áp suất tương tự dòng MCPJ20 để sử dụng đa dạng cho ô tô Dòng MCPJ20 cung cấp đầu ra tương tự được hiệu chỉnh để đo áp suất đường ống nạp, với phạm vi tùy chỉnh và công suất thấp. Nó phù hợp với các mô-đun ô tô cần chuỗi tín hiệu đơn giản. Xem sản phẩm →

Câu hỏi thường gặp

Pin cảm biến áp suất lốp dùng được bao lâu?

Cảm biến TPMS trực tiếp điển hình sử dụng pin lithium dạng đồng xu 3V và có tuổi thọ từ 5 đến 7 năm trong sử dụng bình thường. Khí hậu lạnh và những chuyến đi ngắn thường xuyên có thể rút ngắn tuổi thọ đó vì cảm biến hoạt động thường xuyên hơn.

Bạn có thể thay pin trong cảm biến TPMS không?

Không. Cảm biến TPMS tiêu dùng là thiết bị kín. Pin được đúc bên trong mô-đun nên toàn bộ cảm biến sẽ được thay thế khi pin chết.

Cảm biến áp suất lốp có cần pin nếu xe được nối dây không?

Hệ thống có dây không sử dụng pin. Chúng lấy năng lượng từ hệ thống điện của xe, cho phép giám sát liên tục mà không cần thay pin.

Tại sao cảm biến áp suất MEMS được sử dụng trong TPMS?

Cảm biến áp suất MEMS nhỏ, chính xác và tiêu thụ rất ít dòng điện, khiến nó trở thành lựa chọn thực tế duy nhất cho mô-đun chạy bằng pin phải lắp bên trong van lốp.

Nếu bạn đang thiết kế mô-đun TPMS và cần một cảm biến hoạt động đáng tin cậy từ một pin đồng xu nhỏ, thì các biến thể MCPJ20A, MCPJ20B và MCPJ20C sẽ bao gồm các phạm vi đầu ra khác nhau cho cùng một đường ray cung cấp 3V.

Cảm biến áp suất MCPJ20A, J20B và J20C cho ứng dụng 3V Các biến thể này bao gồm các phạm vi áp suất khác nhau (10-1000kPa hoặc 10-400kPa) trên nguồn 3V, mang lại sự linh hoạt cho các mô-đun TPMS. Gói nhỏ gọn và chính xác của chúng hỗ trợ hoạt động của tế bào tiền xu đáng tin cậy. Xem sản phẩm →