Hur får däcktryckssensorer kraft? TPMS-batteri och skörd förklaras

De flesta förare tänker aldrig på batteriet som håller en däcktryckssensor vid liv. Modulen som rapporterar "lågt däcktryck" sitter inuti hjulet, snurrar i motorvägshastighet, och har fortfarande tillräckligt med energi för att mäta och sända med några sekunders mellanrum. Svaret på hur däcktryckssensorer får ström är vanligtvis enklare än vad folk förväntar sig: en liten litiummyntcell, förseglad inuti sensorenheten, driver hela paketet i fem till tio år. Om du designar en TPMS-modul bestämmer det ena batteriet den aktuella budgeten för sensorn, radion och mikrokontrollern.

Hur får däcktryckssensorer ström i ett direkt TPMS-system?

Varje direkt TPMS-sensor i en personbil får sin kraft från en icke-laddningsbar litium-myntcell.

Batteriet är en del av sensormodulen som klämmer fast på ventilskaftet. Det går inte att använda. När cellen når slutet av sin livslängd måste hela sensorn skäras av hjulet och bytas ut. Det är därför TPMS-sensorns livslängd nästan alltid definieras av batteriets livslängd, inte av själva avkänningselementet.

Branschen har standardiserat på ett fåtal format. En CR1632 rymmer cirka 130 mAh, en CR2032 rymmer cirka 220 mAh och en CR2450 trycker närmare 520 mAh. Ju större cellen är, desto längre kan sensorn sitta kvar i däcket, men desto mer plats tar den upp vid ventilskaftet. En 3V myntcell måste också överleva vibrationer, värme från bromsningar och temperaturer ner till -40 C, så elektrolytkemin spelar lika stor roll som kapaciteten.

Hur mycket ström använder en TPMS-sensor varje dag?

En TPMS-sensor sover större delen av sitt liv, och det är precis det som gör att ett litet batteri håller i många år.

Regulatorn väcker sensorn för att mäta tryck och temperatur och skickar sedan en kort RF-skur. I viloläge drar enheten cirka 1 uA. Under en mätning hoppar den till runt 2-3 mA under några millisekunder. Under överföringen kan den dra 5-10 mA under mindre än tio millisekunder. Den genomsnittliga dagliga energiförbrukningen är därför mycket liten.

• Vakna från viloläge
• Mät tryck och temperatur
• Konvertera resultatet till en digital ram
• Överför RF-paketet
• Återgå till sömn

Detta mönster körs tusentals gånger om dagen utan att batteriet någonsin laddas.

En 220 mAh-cell kan stödja denna driftcykel i flera år, varför ett 3V litiumbatteri fortfarande är standardvalet.

Hur får däcktryckssensorer kraft från energiskörd?

Energiskörd TPMS-sensorer är riktiga produkter, men de har inte ersatt batterier i personbilar på massmarknaden.

Piezoelektriska element fångar vibrationer från däcket, elektromagnetiska spolar skördar rotationsenergi och vissa prototyper använder RF-kraft som strålar från fordonet. Dessa metoder tar bort batteriet från ekvationen och lovar underhållsfria sensorer. Men de lägger till kostnad, storlek och komplexitet. För en bil som kommer att skrotas om tio år är en myntcell på $1 fortfarande mer meningsfull än en $20 skördare.

• Piezoelektrisk vibrationsskörd
• Elektromagnetisk rotationsenergiskörd
• Radiofrekvent kraftstrålning

Hur får däcktryckssensorer ström i trådbundna flottasystem?

Kommersiella fordon och industriell utrustning använder trådbundna TPMS-moduler som drar ström direkt från chassibatteriet.

Lastbils-, buss- och trailersystem leder 12V eller 24V matningsledningar till varje sensor. Detta eliminerar batteribyte och möjliggör kontinuerlig övervakning. Avvägningen är fler ledningar, fler kontakter och en större risk för kabelskador. Många vagnparksförvaltare accepterar detta eftersom sensorerna installeras en gång och aldrig vidrörs igen. Dessa system är också en användbar påminnelse om hur trycksensorer driver moderna fordon i en bredare elektrisk arkitektur.

Trådbundna moduler använder ofta en annan avkänningstopologi, eftersom det inte finns någon effektbegränsning från en myntcell. Sensorn kan köras kontinuerligt och mottagaren kan polla den flera gånger per sekund.

Hur batteriets livslängd formar MEMS trycksensordesign

Batteribegränsningen bestämmer den elektriska budgeten för hela TPMS-modulen, inklusive MEMS-trycksensorchipset.

När en produktdesigner väljer en MEMS-trycksensor för en batteridriven TPMS är frågorna direkta: vad är matningsspänningen, hur mycket ström förbrukar bryggan och stöder sensorn ett viloläge? MemsTech - Wuxi Mems Tech Co., Ltd., tillverkaren av MEMS-trycksensorer, tar itu med detta genom att designa sensorer av fordonskvalitet för lågeffektdrift och stabil effekt över de temperaturområden som finns i däck.

Matningsspänning och ström är nyckelspecifikationerna

De flesta TPMS-moduler använder en 3V-skena från myntcellen, så sensorn måste fungera från cirka 2,1V till 3,6V. Avkänningselementet ska bara dra några hundra mikroampere i aktivt läge, och en bråkdel av en mikroamp i standby. En sensor som drar 1 mA mer än förväntat kommer att minska batteritiden med år.

MCPJ10, MCPJ11 och MCPJ12 absoluttryckssensorer för bilar Dessa kalibrerade absoluttryckssensorer erbjuder analog eller digital utgång, fungerar från 2,1V till 3,6V och passar TPMS-batteribegränsningar. Deras låga strömförbrukning bidrar till att förlänga myntcellens livslängd. Visa produkt →

Serierna MCPJ10, MCPJ11 och MCPJ12 är absoluttryckssensorer byggda för fordonsmiljöer, med matningsspänningsklasser som matchar 3V-batteristapeln som används i de flesta TPMS-moduler.

Wuxi Mems Tech Co., Ltd. driver också 2 000 kvadratmeter standardiserat produktionsutrymme och rapporterar en årlig produktion på 60 miljoner enheter, där varje sensor klarar noll/fullskalig kalibrering, temperaturdriftstestning och långsiktiga stabilitetskontroller före leverans.

Att välja en MEMS-sensor för en TPMS-modul

Att välja en sensor för en däcktrycksmodul beror på tre specifikationer: tryckområde, matningsspänning och förpackningsstorlek.

Däcktryckssensorer mäter vanligtvis ett absolut tryck mellan 100 kPa och 450 kPa. Avkänningselementet refereras till ett vakuum inuti dess förseglade förpackning, varför absoluttryckssensorer är standardvalet för TPMS. Digital utgång är vanlig eftersom den minskar belastningen på mikrokontrollern och undviker ytterligare ADC-brus. Paketstorleken spelar roll eftersom sensorn bor i ett mycket litet utrymme vid ventilskaftet. MemsTech MCPJ20-serien är designad för att uppfylla dessa krav.

Det bästa valet beror på om modulen behöver ett digitalt gränssnitt och hur mycket kalibreringsansträngning kunden vill ta på sig. MCPJ10, MCPJ11 och MCPJ12 erbjuder ett digitalt utgångsalternativ, medan MCPJ20-familjen förblir analog för enklare signalkedjor. För mer bakgrund, läs omfattande guide till MEMS trycksensorteknologi .

MCPJ20-serien analoga trycksensorer för användning i fordonsgrenrör MCPJ20-familjen tillhandahåller kalibrerad analog utgång för mätning av insugningsgrenrörets tryck, med anpassningsbart område och låg effekt. Den passar bilmoduler som behöver enkla signalkedjor. Visa produkt →

FAQ

Hur länge håller ett däcktryckssensorbatteri?

En typisk direkt TPMS-sensor använder en 3V litiummyntcell och varar mellan 5 och 7 år vid normal användning. Kallt klimat och täta korta resor kan förkorta den livslängden eftersom sensorn vaknar oftare.

Kan man byta ut batteriet i en TPMS-sensor?

Nej. Konsument-TPMS-sensorer är slutna enheter. Batteriet är gjutet inuti modulen, så hela sensorn byts ut när cellen dör.

Behöver däcktryckssensorer ett batteri om fordonet är fastkopplat?

Kabelanslutna flottasystem använder inte batterier. De hämtar ström från fordonets elsystem, vilket möjliggör kontinuerlig övervakning utan batteribyte.

Varför används en MEMS trycksensor i TPMS?

En MEMS trycksensor är liten, exakt och drar väldigt lite ström, vilket gör den till det enda praktiska valet för en batteridriven modul som måste passa in i en däckventil.

Om du designar en TPMS-modul och behöver en sensor som fungerar tillförlitligt från en liten myntcell, täcker varianterna MCPJ20A, MCPJ20B och MCPJ20C olika utgångsområden för samma 3V matningsskena.

MCPJ20A, J20B och J20C tryckgivare för 3V-applikationer Dessa varianter täcker olika tryckområden (10-1000kPa eller 10-400kPa) på en 3V-försörjning, vilket erbjuder flexibilitet för TPMS-moduler. Deras precision och kompakta paket stödjer pålitlig knappcellsdrift. Visa produkt →