เซ็นเซอร์แรงดันลมยางรับพลังงานได้อย่างไร? อธิบายแบตเตอรี่ TPMS และการเก็บเกี่ยว

ผู้ขับขี่ส่วนใหญ่ไม่เคยคิดถึงแบตเตอรี่ที่ช่วยรักษาเซ็นเซอร์แรงดันลมยางให้คงอยู่ โมดูลที่รายงาน "แรงดันลมยางต่ำ" จะอยู่ภายในพวงมาลัย หมุนด้วยความเร็วบนทางหลวง และยังมีพลังงานเพียงพอที่จะวัดและออกอากาศทุกๆ สองสามวินาที คำตอบว่าเซ็นเซอร์แรงดันลมยางได้รับพลังงานได้อย่างไรมักจะง่ายกว่าที่ผู้คนคาดหวัง กล่าวคือ เซลล์เหรียญลิเธียมขนาดเล็กที่ปิดผนึกไว้ภายในชุดเซ็นเซอร์ จะจ่ายพลังงานให้กับบรรจุภัณฑ์ทั้งหมดเป็นเวลาห้าถึงสิบปี หากคุณกำลังออกแบบโมดูล TPMS แบตเตอรี่ก้อนหนึ่งจะเป็นตัวกำหนดงบประมาณปัจจุบันสำหรับเซ็นเซอร์ วิทยุ และไมโครคอนโทรลเลอร์

เซ็นเซอร์แรงดันลมยางรับพลังงานในระบบ TPMS โดยตรงได้อย่างไร

เซ็นเซอร์ TPMS โดยตรงทุกตัวในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลได้รับพลังงานจากเซลล์เหรียญลิเธียมที่ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้

แบตเตอรี่เป็นส่วนหนึ่งของโมดูลเซ็นเซอร์ที่ยึดเข้ากับก้านวาล์ว มันใช้งานไม่ได้ เมื่อเซลล์หมดอายุการใช้งาน จะต้องตัดเซ็นเซอร์ทั้งหมดออกจากล้อและเปลี่ยนใหม่ นี่คือเหตุผลว่าทำไมอายุการใช้งานของเซ็นเซอร์ TPMS จึงถูกกำหนดโดยอายุการใช้งานแบตเตอรี่เกือบทุกครั้ง ไม่ใช่จากองค์ประกอบการตรวจจับเอง

อุตสาหกรรมได้กำหนดมาตรฐานไว้ไม่กี่รูปแบบ CR1632 จุได้ประมาณ 130 มิลลิแอมป์, CR2032 จุได้ประมาณ 220 มิลลิแอมป์ และ CR2450 จุได้ใกล้ถึง 520 มิลลิแอมป์ ยิ่งเซลล์มีขนาดใหญ่ เซ็นเซอร์ก็จะอยู่ในยางได้นานขึ้นเท่านั้น แต่ก็จะกินพื้นที่ที่ก้านวาล์วมากขึ้นด้วย เซลล์แบบเหรียญ 3V ยังต้องทนต่อแรงสั่นสะเทือน ความร้อนจากการเบรก และอุณหภูมิต่ำถึง -40 C ดังนั้นเคมีของอิเล็กโทรไลต์จึงมีความสำคัญพอๆ กับความจุ

เซ็นเซอร์ TPMS ใช้พลังงานเท่าใดในแต่ละวัน?

เซ็นเซอร์ TPMS นอนหลับเกือบตลอดชีวิต และนั่นคือสิ่งที่ทำให้แบตเตอรี่ขนาดเล็กใช้งานได้นานหลายปี

ตัวควบคุมจะปลุกเซ็นเซอร์เพื่อวัดความดันและอุณหภูมิ จากนั้นจะส่งคลื่นความถี่วิทยุสั้นๆ ในโหมดสลีป อุปกรณ์จะดึงพลังงานประมาณ 1 uA ในระหว่างการวัด ค่าจะกระโดดไปที่ประมาณ 2-3 mA เป็นเวลาสองสามมิลลิวินาที ในระหว่างการส่งสามารถดึง 5-10 มิลลิแอมป์ ในเวลาน้อยกว่าสิบมิลลิวินาที การใช้พลังงานเฉลี่ยต่อวันจึงน้อยมาก

• ตื่นจากโหมดสลีป
• วัดความดันและอุณหภูมิ
• แปลงผลลัพธ์ให้เป็นเฟรมดิจิทัล
• ส่งแพ็กเก็ต RF
• กลับไปนอน

รูปแบบนี้ทำงานหลายพันครั้งต่อวันโดยไม่ต้องชาร์จแบตเตอรี่

เซลล์ขนาด 220 mAh สามารถรองรับรอบการทำงานนี้ได้เป็นเวลาหลายปี ซึ่งเป็นสาเหตุที่แบตเตอรี่ลิเธียม 3V ยังคงเป็นตัวเลือกเริ่มต้น

เซ็นเซอร์แรงดันลมยางรับพลังงานจากการเก็บเกี่ยวพลังงานได้อย่างไร

เซ็นเซอร์ TPMS การเก็บพลังงานเป็นผลิตภัณฑ์จริง แต่ไม่ได้เปลี่ยนแบตเตอรี่ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลในตลาดมวลชน

องค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกจับแรงสั่นสะเทือนจากยาง ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าจะดึงพลังงานการหมุน และต้นแบบบางชิ้นก็ใช้พลังงาน RF ที่ส่งมาจากยานพาหนะ วิธีการเหล่านี้ช่วยขจัดแบตเตอรี่ออกจากสมการและรับประกันเซ็นเซอร์ที่ไม่ต้องบำรุงรักษา แต่กลับเพิ่มต้นทุน ขนาด และความซับซ้อน สำหรับรถยนต์ที่จะถูกทำลายทิ้งในอีกสิบปีข้างหน้า เซลล์เหรียญ 1 ดอลลาร์ยังคงสมเหตุสมผลมากกว่ารถเก็บเกี่ยว 20 ดอลลาร์

• การเก็บเกี่ยวการสั่นสะเทือนแบบเพียโซอิเล็กทริก
• การเก็บเกี่ยวพลังงานการหมุนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า
• กำลังส่งกำลังความถี่วิทยุ

เซ็นเซอร์แรงดันลมยางรับพลังงานในระบบยานพาหนะแบบมีสายได้อย่างไร

ยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์และอุปกรณ์อุตสาหกรรมใช้โมดูล TPMS แบบมีสายที่ดึงพลังงานโดยตรงจากแบตเตอรี่ของแชสซี

ระบบรถบรรทุก รถบัส และรถพ่วงจะเดินสายจ่ายไฟ 12V หรือ 24V ไปยังเซ็นเซอร์แต่ละตัว ซึ่งช่วยลดการเปลี่ยนแบตเตอรี่และช่วยให้สามารถตรวจสอบได้อย่างต่อเนื่อง ข้อเสียคือมีการเดินสายมากขึ้น มีขั้วต่อมากขึ้น และมีความเสี่ยงที่สายเคเบิลจะเสียหายมากขึ้น ผู้จัดการกลุ่มยานพาหนะจำนวนมากยอมรับสิ่งนี้เนื่องจากมีการติดตั้งเซ็นเซอร์เพียงครั้งเดียวและไม่เคยแตะต้องอีกเลย ระบบเหล่านี้ยังเป็นเครื่องเตือนใจที่เป็นประโยชน์อีกด้วย เซ็นเซอร์ความดันขับเคลื่อนยานพาหนะสมัยใหม่อย่างไร ในสถาปัตยกรรมไฟฟ้าที่กว้างขึ้น

โมดูลแบบเดินสายมักใช้โทโพโลยีการตรวจจับที่แตกต่างกัน เนื่องจากไม่มีข้อจำกัดด้านพลังงานจากเซลล์แบบเหรียญ เซ็นเซอร์สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องและเครื่องรับสามารถสำรวจได้หลายครั้งต่อวินาที

อายุการใช้งานแบตเตอรี่ส่งผลต่อการออกแบบเซ็นเซอร์ความดัน MEMS อย่างไร

ข้อจำกัดของแบตเตอรี่จะกำหนดงบประมาณด้านไฟฟ้าสำหรับโมดูล TPMS ทั้งหมด รวมถึงชิปเซ็นเซอร์ความดัน MEMS

เมื่อนักออกแบบผลิตภัณฑ์เลือกเซ็นเซอร์ความดัน MEMS สำหรับ TPMS ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ คำถามก็จะตามมาโดยตรง: แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายคือเท่าไร สะพานใช้กระแสไฟฟ้าเท่าใด และเซ็นเซอร์รองรับโหมดสลีปหรือไม่ MemsTech - Wuxi Mems Tech Co., Ltd. ผู้ผลิตเซ็นเซอร์ความดัน MEMS แก้ไขปัญหานี้ด้วยการออกแบบเซ็นเซอร์เกรดยานยนต์สำหรับการทำงานที่ใช้พลังงานต่ำและเอาต์พุตที่เสถียรตลอดช่วงอุณหภูมิที่พบในยางรถยนต์

แรงดันและกระแสของแหล่งจ่ายเป็นข้อกำหนดสำคัญ

โมดูล TPMS ส่วนใหญ่ใช้ราง 3V จากเซลล์แบบเหรียญ ดังนั้นเซ็นเซอร์จึงต้องทำงานตั้งแต่ประมาณ 2.1V ถึง 3.6V องค์ประกอบการตรวจจับควรดึงไมโครแอมป์เพียงไม่กี่ร้อยตัวในโหมดแอคทีฟ และเพียงเศษเสี้ยวของไมโครแอมป์ในโหมดสแตนด์บาย เซ็นเซอร์ที่กินไฟมากกว่าที่คาดไว้ 1 mA จะทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่สั้นลงหลายปี

MCPJ10, MCPJ11 และ MCPJ12 เซ็นเซอร์วัดแรงดันสัมบูรณ์สำหรับยานยนต์ เซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์ที่ปรับเทียบแล้วเหล่านี้มีเอาต์พุตอนาล็อกหรือดิจิตอล ทำงานตั้งแต่ 2.1V ถึง 3.6V และเหมาะกับข้อจำกัดของแบตเตอรี่ TPMS การใช้พลังงานต่ำช่วยยืดอายุเซลล์แบบเหรียญ ดูผลิตภัณฑ์ →

ซีรีส์ MCPJ10, MCPJ11 และ MCPJ12 เป็นเซ็นเซอร์แรงดันสัมบูรณ์ที่สร้างขึ้นสำหรับสภาพแวดล้อมในยานยนต์ โดยมีพิกัดแรงดันไฟฟ้าที่ตรงกับกลุ่มแบตเตอรี่ 3V ที่ใช้ในโมดูล TPMS ส่วนใหญ่

นอกจากนี้ Wuxi Mems Tech Co., Ltd. ยังดำเนินธุรกิจพื้นที่การผลิตที่ได้มาตรฐานขนาด 2,000 ตารางเมตร และรายงานผลผลิตประจำปีจำนวน 60 ล้านหน่วย โดยเซ็นเซอร์ทุกตัวจะต้องผ่านการสอบเทียบแบบศูนย์/เต็มสเกล การทดสอบการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิ และการตรวจสอบความเสถียรในระยะยาวก่อนจัดส่ง

การเลือกเซ็นเซอร์ MEMS สำหรับโมดูล TPMS

การเลือกเซ็นเซอร์สำหรับโมดูลแรงดันลมยางมีข้อกำหนดสามประการ ได้แก่ ช่วงแรงดัน แรงดันไฟจ่าย และขนาดบรรจุภัณฑ์

โดยทั่วไปเซ็นเซอร์แรงดันลมยางจะวัดแรงดันสัมบูรณ์ระหว่าง 100 kPa ถึง 450 kPa องค์ประกอบการตรวจจับอ้างอิงถึงสุญญากาศภายในบรรจุภัณฑ์ที่ปิดสนิท ซึ่งเป็นสาเหตุที่เซ็นเซอร์แรงดันสัมบูรณ์จึงเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับ TPMS เอาต์พุตดิจิทัลเป็นเรื่องปกติเนื่องจากจะช่วยลดภาระบนไมโครคอนโทรลเลอร์และหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวน ADC เพิ่มเติม ขนาดบรรจุภัณฑ์มีความสำคัญเนื่องจากเซ็นเซอร์อาศัยอยู่ในพื้นที่เล็กมากที่ก้านวาล์ว MemsTech MCPJ20 ซีรีส์ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้

ตัวเลือกที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับว่าโมดูลต้องการอินเทอร์เฟซดิจิทัลหรือไม่ และลูกค้าต้องการใช้ความพยายามในการสอบเทียบมากน้อยเพียงใด MCPJ10, MCPJ11 และ MCPJ12 นำเสนอตัวเลือกเอาต์พุตดิจิทัล ในขณะที่กลุ่ม MCPJ20 ยังคงเป็นอนาล็อกสำหรับสายโซ่สัญญาณที่เรียบง่ายกว่า หากต้องการทราบความเป็นมาเพิ่มเติม โปรดอ่านที่ คู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ความดัน MEMS .

เพรสเชอร์เซนเซอร์แบบอนาล็อกซีรีส์ MCPJ20 สำหรับการใช้งานในท่อร่วมยานยนต์ กลุ่มผลิตภัณฑ์ MCPJ20 มีเอาต์พุตอะนาล็อกที่ปรับเทียบแล้วสำหรับการวัดแรงดันท่อร่วมไอดี พร้อมช่วงที่ปรับแต่งได้และกำลังไฟต่ำ เหมาะกับโมดูลยานยนต์ที่ต้องการสายโซ่สัญญาณแบบธรรมดา ดูผลิตภัณฑ์ →

คำถามที่พบบ่อย

แบตเตอรี่เซ็นเซอร์แรงดันลมยางมีอายุการใช้งานนานแค่ไหน?

เซ็นเซอร์ TPMS โดยตรงทั่วไปใช้เซลล์แบบเหรียญลิเธียม 3V และมีอายุการใช้งานระหว่าง 5 ถึง 7 ปีในการใช้งานปกติ สภาพอากาศที่หนาวเย็นและการเดินทางระยะสั้นบ่อยครั้งอาจทำให้อายุการใช้งานสั้นลงได้เนื่องจากเซ็นเซอร์จะทำงานบ่อยขึ้น

คุณสามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ในเซ็นเซอร์ TPMS ได้หรือไม่

ไม่ เซ็นเซอร์ TPMS สำหรับผู้บริโภคเป็นหน่วยที่ปิดผนึก แบตเตอรี่ถูกหล่อขึ้นรูปภายในโมดูล ดังนั้นเซ็นเซอร์ทั้งหมดจึงถูกเปลี่ยนเมื่อเซลล์ตาย

เซ็นเซอร์แรงดันลมยางจำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่หรือไม่หากรถยนต์มีการเดินสายแบบเดินสาย

ระบบยานพาหนะแบบมีสายไม่ใช้แบตเตอรี่ ใช้พลังงานจากระบบไฟฟ้าของรถยนต์ ซึ่งช่วยให้ตรวจสอบได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่

เหตุใดจึงใช้เซ็นเซอร์ความดัน MEMS ใน TPMS

เซ็นเซอร์ความดัน MEMS มีขนาดเล็ก แม่นยำ และดึงกระแสไฟน้อยมาก ทำให้เป็นตัวเลือกเดียวที่ใช้งานได้จริงสำหรับโมดูลที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ซึ่งต้องติดตั้งไว้ภายในวาล์วยาง

หากคุณกำลังออกแบบโมดูล TPMS และต้องการเซ็นเซอร์ที่ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือจากเซลล์เหรียญขนาดเล็ก รุ่น MCPJ20A, MCPJ20B และ MCPJ20C จะครอบคลุมช่วงเอาต์พุตที่แตกต่างกันสำหรับรางจ่ายไฟ 3V เดียวกัน

เพรสเชอร์เซนเซอร์ MCPJ20A, J20B และ J20C สำหรับการใช้งาน 3V รุ่นเหล่านี้ครอบคลุมช่วงแรงดันที่แตกต่างกัน (10-1000kPa หรือ 10-400kPa) บนแหล่งจ่ายไฟ 3V ซึ่งให้ความยืดหยุ่นสำหรับโมดูล TPMS แพ็คเกจที่แม่นยำและกะทัดรัดรองรับการทำงานของเซลล์แบบเหรียญที่เชื่อถือได้ ดูผลิตภัณฑ์ →