Hvordan får dekktrykksensorer strøm? TPMS-batteri og høsting forklart

De fleste sjåfører tenker aldri på batteriet som holder en dekktrykksensor i live. Modulen som rapporterer "lavt dekktrykk" sitter inne i hjulet, spinner i motorveihastighet, og har fortsatt nok energi til å måle og sende med noen sekunders mellomrom. Svaret på hvordan dekktrykksensorer får strøm er vanligvis enklere enn folk forventer: en liten litium-myntcelle, forseglet inne i sensorenheten, driver hele pakken i fem til ti år. Hvis du designer en TPMS-modul, bestemmer det ene batteriet gjeldende budsjett for sensoren, radioen og mikrokontrolleren.

Hvordan får dekktrykksensorer strøm i et direkte TPMS-system?

Hver direkte TPMS-sensor i en personbil får sin kraft fra en ikke-oppladbar litium-myntcelle.

Batteriet er en del av sensormodulen som festes på ventilstammen. Den er ikke brukbar. Når cellen når slutten av levetiden, må hele sensoren kuttes av hjulet og skiftes ut. Dette er grunnen til at TPMS-sensorens levetid nesten alltid er definert av batterilevetiden, ikke av selve sensorelementet.

Bransjen har standardisert på noen få formater. En CR1632 holder omtrent 130 mAh, en CR2032 holder rundt 220 mAh, og en CR2450 skyver nærmere 520 mAh. Jo større cellen er, jo lenger kan sensoren sitte i dekket, men jo mer plass tar den opp ved ventilstammen. En 3V myntcelle må også overleve vibrasjoner, varme fra bremsing og temperaturer ned til -40 C, så elektrolyttkjemien betyr like mye som kapasiteten.

Hvor mye strøm bruker en TPMS-sensor hver dag?

En TPMS-sensor sover mesteparten av livet, og det er nettopp det som gjør at et lite batteri varer i mange år.

Kontrolleren vekker sensoren for å måle trykk og temperatur, og sender deretter et kort RF-utbrudd. I hvilemodus trekker enheten omtrent 1 uA. Under en måling hopper den til rundt 2-3 mA i noen millisekunder. Under overføring kan den trekke 5-10 mA i mindre enn ti millisekunder. Det gjennomsnittlige daglige energiforbruket er derfor svært lite.

• Våkn opp fra hvilemodus
• Mål trykk og temperatur
• Konverter resultatet til en digital ramme
• Send RF-pakken
• Gå tilbake til dvale

Dette mønsteret kjører tusenvis av ganger om dagen uten at batteriet noen gang blir ladet.

En 220 mAh-celle kan støtte denne driftssyklusen i årevis, og derfor er et 3V litiumbatteri fortsatt standardvalget.

Hvordan får dekktrykksensorer kraft fra energihøsting?

Energihøsting TPMS-sensorer er ekte produkter, men de har ikke erstattet batterier i massemarkedspersonbiler.

Piezoelektriske elementer fanger opp vibrasjoner fra dekket, elektromagnetiske spoler høster rotasjonsenergi, og noen prototyper bruker RF-kraft som sendes fra kjøretøyet. Disse tilnærmingene fjerner batteriet fra ligningen og lover vedlikeholdsfrie sensorer. Men de legger til kostnader, størrelse og kompleksitet. For en bil som vil bli skrotet om ti år, gir en myntcelle på 1 dollar fortsatt mer mening enn en høstemaskin på 20 dollar.

• Piezoelektrisk vibrasjonshøsting
• Innsamling av elektromagnetisk rotasjonsenergi
• Radiofrekvent kraftoverføring

Hvordan får dekktrykksensorer strøm i kablede flåtesystemer?

Kommersielle kjøretøy og industrielt utstyr bruker kablede TPMS-moduler som trekker strøm rett fra chassisbatteriet.

Lastebil-, buss- og tilhengersystemer ruter 12V eller 24V forsyningsledninger til hver sensor. Dette eliminerer batteribytte og muliggjør kontinuerlig overvåking. Avveiningen er flere ledninger, flere kontakter og større risiko for kabelskader. Mange flåteforvaltere godtar dette fordi sensorene er installert én gang og aldri rørt igjen. Disse systemene er også en nyttig påminnelse om hvordan trykksensorer driver moderne kjøretøy i en bredere elektrisk arkitektur.

Kablede moduler bruker ofte en annen sensingstopologi, fordi det ikke er noen strømbegrensning fra en myntcelle. Sensoren kan kjøre kontinuerlig og mottakeren kan polle den flere ganger per sekund.

Hvordan batterilevetid former MEMS trykksensordesign

Batteribegrensningen bestemmer det elektriske budsjettet for hele TPMS-modulen, inkludert MEMS-trykksensorbrikken.

Når en produktdesigner velger en MEMS-trykksensor for en batteridrevet TPMS, er spørsmålene direkte: hva er forsyningsspenningen, hvor mye strøm bruker broen, og støtter sensoren en hvilemodus? MemsTech – Wuxi Mems Tech Co., Ltd., produsenten av MEMS-trykksensorer, tar tak i dette ved å designe sensorer i bilindustrien for laveffektsdrift og stabil ytelse på tvers av temperaturområdene som finnes i dekk.

Forsyningsspenning og strøm er nøkkelspesifikasjonene

De fleste TPMS-moduler bruker en 3V-skinne fra myntcellen, så sensoren må fungere fra ca. 2,1V til 3,6V. Føleelementet skal trekke bare noen få hundre mikroampere i aktiv modus, og en brøkdel av en mikroamp i standby. En sensor som trekker 1 mA mer enn forventet vil kutte batterilevetiden med år.

MCPJ10, MCPJ11 og MCPJ12 absolutte trykksensorer for biler Disse kalibrerte absolutttrykksensorene tilbyr analog eller digital utgang, opererer fra 2,1V til 3,6V, og passer til TPMS-batteribegrensninger. Deres lave strømforbruk bidrar til å forlenge levetiden til myntcellene. Se produkt →

MCPJ10-, MCPJ11- og MCPJ12-seriene er absolutttrykksensorer bygget for bilmiljøer, med forsyningsspenningsklassifiseringer som samsvarer med 3V-batteristakken som brukes i de fleste TPMS-moduler.

Wuxi Mems Tech Co., Ltd. driver også 2000 kvadratmeter med standardisert produksjonsareal og rapporterer en årlig produksjon på 60 millioner enheter, med hver sensor som har bestått null/fullskala kalibrering, temperaturdriftstesting og langsiktige stabilitetskontroller før forsendelse.

Velge en MEMS-sensor for en TPMS-modul

Å velge en sensor for en dekktrykkmodul kommer ned til tre spesifikasjoner: trykkområde, forsyningsspenning og pakkestørrelse.

Dekktrykksensorer måler vanligvis absolutt trykk mellom 100 kPa og 450 kPa. Føleelementet refereres til et vakuum inne i den forseglede pakken, og det er grunnen til at absolutttrykksensorer er standardvalget for TPMS. Digital utgang er vanlig fordi den reduserer belastningen på mikrokontrolleren og unngår ekstra ADC-støy. Pakkestørrelsen betyr noe fordi sensoren bor på en veldig liten plass ved ventilstammen. MemsTech MCPJ20-serien er designet for å møte disse kravene.

Det beste valget avhenger av om modulen trenger et digitalt grensesnitt og hvor mye kalibreringsinnsats kunden ønsker å ta på seg. MCPJ10, MCPJ11 og MCPJ12 tilbyr et digitalt utgangsalternativ, mens MCPJ20-familien forblir analog for enklere signalkjeder. For mer bakgrunn, les omfattende guide til MEMS trykksensorteknologi .

Analoge trykksensorer i MCPJ20-serien for manifoldbruk i biler MCPJ20-familien gir kalibrert analog utgang for trykkmåling i inntaksmanifolden, med tilpassbar rekkevidde og lav effekt. Den passer til bilmoduler som trenger enkle signalkjeder. Se produkt →

FAQ

Hvor lenge varer et dekktrykksensorbatteri?

En typisk direkte TPMS-sensor bruker en 3V litium-myntcelle og varer mellom 5 og 7 år ved normal bruk. Kaldt klima og hyppige korte turer kan forkorte den levetiden fordi sensoren våkner oftere.

Kan du bytte batteri i en TPMS-sensor?

Nei. Forbruker-TPMS-sensorer er forseglede enheter. Batteriet er støpt inne i modulen, slik at hele sensoren skiftes ut når cellen dør.

Trenger dekktrykksensorer et batteri hvis kjøretøyet er kablet?

Kablede flåtesystemer bruker ikke batterier. De henter strøm fra kjøretøyets elektriske system, som tillater kontinuerlig overvåking uten batteribytte.

Hvorfor brukes en MEMS trykksensor i TPMS?

En MEMS trykksensor er liten, nøyaktig og trekker svært lite strøm, noe som gjør den til det eneste praktiske valget for en batteridrevet modul som må passe inn i en dekkventil.

Hvis du designer en TPMS-modul og trenger en sensor som fungerer pålitelig fra en liten myntcelle, dekker MCPJ20A-, MCPJ20B- og MCPJ20C-variantene forskjellige utgangsområder for den samme 3V-forsyningsskinnen.

MCPJ20A, J20B og J20C trykksensorer for 3V-applikasjoner Disse variantene dekker forskjellige trykkområder (10-1000kPa eller 10-400kPa) på en 3V-forsyning, og tilbyr fleksibilitet for TPMS-moduler. Deres presisjon og kompakte pakke støtter pålitelig myntcelledrift. Se produkt →