كيف تحصل أجهزة استشعار ضغط الإطارات على الطاقة؟ شرح بطارية TPMS والحصاد

لا يفكر معظم السائقين أبدًا في البطارية التي تحافظ على تشغيل مستشعر ضغط الإطارات. توجد الوحدة التي تبلغ عن "انخفاض ضغط الإطارات" داخل العجلة، وتدور بسرعة الطريق السريع، ولا يزال لديها طاقة كافية للقياس والبث كل بضع ثوانٍ. عادة ما تكون الإجابة على كيفية حصول أجهزة استشعار ضغط الإطارات على الطاقة أبسط مما يتوقعه الناس: خلية صغيرة من عملة الليثيوم، مغلقة داخل مجموعة المستشعر، تعمل على تشغيل الحزمة بأكملها لمدة خمس إلى عشر سنوات. إذا كنت تصمم وحدة TPMS، فإن تلك البطارية الواحدة تحدد الميزانية الحالية للمستشعر والراديو ووحدة التحكم الدقيقة.

كيف تحصل أجهزة استشعار ضغط الإطارات على الطاقة في نظام TPMS المباشر؟

يحصل كل مستشعر TPMS مباشر في سيارة الركاب على طاقته من خلية عملة الليثيوم غير القابلة لإعادة الشحن.

تعد البطارية جزءًا من وحدة الاستشعار التي يتم تثبيتها على ساق الصمام. انها ليست صالحة للخدمة. بمجرد وصول الخلية إلى نهاية العمر الافتراضي، يجب قطع المستشعر بالكامل واستبداله. وهذا هو السبب في أن عمر خدمة مستشعر TPMS يتم تحديده دائمًا تقريبًا من خلال عمر البطارية، وليس من خلال عنصر الاستشعار نفسه.

لقد تم توحيد الصناعة في عدد قليل من التنسيقات. يحمل CR1632 حوالي 130 مللي أمبير في الساعة، وCR2032 يحمل حوالي 220 مللي أمبير في الساعة، ويقترب CR2450 من 520 مللي أمبير في الساعة. كلما كانت الخلية أكبر، زادت مدة بقاء المستشعر في الإطار، ولكن كلما زادت المساحة التي يشغلها عند جذع الصمام. يجب أيضًا على الخلية المعدنية 3 فولت أن تتحمل الاهتزازات والحرارة الناتجة عن الكبح ودرجات الحرارة التي تصل إلى -40 درجة مئوية، لذا فإن كيمياء الإلكتروليت مهمة بقدر أهمية السعة.

ما مقدار الطاقة التي يستخدمها مستشعر TPMS كل يوم؟

ينام مستشعر TPMS معظم حياته، وهذا بالضبط ما يجعل البطارية الصغيرة تدوم لسنوات.

تقوم وحدة التحكم بتنشيط المستشعر لقياس الضغط ودرجة الحرارة، ثم ترسل دفعة قصيرة من الترددات اللاسلكية. في وضع السكون، يسحب الجهاز حوالي 1 وا. أثناء القياس، يقفز إلى حوالي 2-3 مللي أمبير لبضعة ميلي ثانية. أثناء النقل، يمكنه سحب 5-10 مللي أمبير لمدة تقل عن عشرة مللي ثانية. وبالتالي فإن متوسط ​​استهلاك الطاقة اليومي صغير جدًا.

• الاستيقاظ من وضع السكون
• قياس الضغط ودرجة الحرارة
• تحويل النتيجة إلى إطار رقمي
• إرسال حزمة الترددات اللاسلكية
• العودة إلى النوم

يعمل هذا النمط آلاف المرات يوميًا دون شحن البطارية على الإطلاق.

يمكن لخلية بسعة 220 مللي أمبير أن تدعم دورة العمل هذه لسنوات، ولهذا السبب لا تزال بطارية الليثيوم 3 فولت هي الخيار الافتراضي.

كيف تحصل أجهزة استشعار ضغط الإطارات على الطاقة من حصاد الطاقة؟

تعتبر أجهزة استشعار TPMS التي تجمع الطاقة منتجات حقيقية، لكنها لم تحل محل البطاريات في سيارات الركاب ذات الأسواق الكبيرة.

تلتقط العناصر الكهرضغطية الاهتزازات من الإطار، وتحصد الملفات الكهرومغناطيسية الطاقة الدورانية، وتستخدم بعض النماذج الأولية طاقة الترددات اللاسلكية المنبعثة من السيارة. تعمل هذه الأساليب على إزالة البطارية من المعادلة وتعد بأجهزة استشعار لا تحتاج إلى صيانة. لكنهم يضيفون التكلفة والحجم والتعقيد. بالنسبة للسيارة التي سيتم التخلص منها خلال عشر سنوات، فإن خلية العملة المعدنية بقيمة دولار واحد لا تزال أكثر منطقية من آلة الحصاد بقيمة 20 دولارًا.

• حصاد الاهتزاز الكهرضغطية
• حصاد الطاقة الدورانية الكهرومغناطيسية
• إشعاع الطاقة بالترددات الراديوية

كيف تحصل أجهزة استشعار ضغط الإطارات على الطاقة في أنظمة الأسطول السلكية؟

تستخدم المركبات التجارية والمعدات الصناعية وحدات TPMS السلكية التي تستمد الطاقة مباشرة من بطارية الهيكل.

تقوم أنظمة الشاحنات والحافلات والمقطورات بتوجيه خطوط إمداد 12 فولت أو 24 فولت إلى كل مستشعر. وهذا يلغي استبدال البطارية ويتيح المراقبة المستمرة. والمقايضة هي المزيد من الأسلاك، والمزيد من الموصلات، وزيادة خطر تلف الكابلات. يقبل العديد من مديري الأسطول هذا لأنه يتم تثبيت أجهزة الاستشعار مرة واحدة ولا يتم لمسها مرة أخرى أبدًا. هذه الأنظمة هي أيضًا تذكير مفيد بـ كيف تعمل أجهزة استشعار الضغط على تشغيل المركبات الحديثة في بنية كهربائية أوسع.

غالبًا ما تستخدم الوحدات السلكية طوبولوجيا استشعار مختلفة، نظرًا لعدم وجود قيود على الطاقة من خلية العملة المعدنية. يمكن أن يعمل المستشعر بشكل مستمر ويمكن لجهاز الاستقبال استطلاعه عدة مرات في الثانية.

كيف يشكل عمر البطارية تصميم مستشعر الضغط MEMS

تحدد قيود البطارية الميزانية الكهربائية لوحدة TPMS بأكملها، بما في ذلك شريحة مستشعر الضغط MEMS.

عندما يختار مصمم المنتج مستشعر ضغط MEMS لنظام TPMS الذي يعمل بالبطارية، تكون الأسئلة مباشرة: ما هو جهد الإمداد، وما مقدار التيار الذي يستهلكه الجسر، وهل يدعم المستشعر وضع السكون؟ MemsTech - تعالج شركة Wuxi Mems Tech Co., Ltd.، الشركة المصنعة لأجهزة استشعار الضغط MEMS، هذه المشكلة من خلال تصميم أجهزة استشعار من فئة السيارات لتشغيل منخفض الطاقة وإنتاج ثابت عبر نطاقات درجات الحرارة الموجودة في الإطارات.

جهد الإمداد والتيار هما المواصفات الرئيسية

تستخدم معظم وحدات TPMS سكة 3 فولت من الخلية المعدنية، لذلك يجب أن يعمل المستشعر من حوالي 2.1 فولت إلى 3.6 فولت. يجب أن يسحب عنصر الاستشعار بضع مئات فقط من الميكروأمبير في الوضع النشط، وجزء من الميكروأمبير في وضع الاستعداد. إن المستشعر الذي يسحب 1 مللي أمبير أكثر من المتوقع سيقلل من عمر البطارية لسنوات.

أجهزة استشعار الضغط المطلق MCPJ10، MCPJ11، وMCPJ12 للسيارات توفر مستشعرات الضغط المطلق المعايرة هذه مخرجات تناظرية أو رقمية، وتعمل من 2.1 فولت إلى 3.6 فولت، وتتناسب مع قيود بطارية TPMS. يساعد استهلاكها المنخفض للطاقة على إطالة عمر الخلايا المعدنية. عرض المنتج →

إن سلسلة MCPJ10 وMCPJ11 وMCPJ12 عبارة عن أجهزة استشعار للضغط المطلق مصممة لبيئات السيارات، مع تصنيفات جهد الإمداد التي تتوافق مع مجموعة البطاريات 3 فولت المستخدمة في معظم وحدات TPMS.

تدير شركة Wuxi Mems Tech Co., Ltd. أيضًا 2000 متر مربع من مساحة الإنتاج القياسية وتعلن عن إنتاج سنوي يبلغ 60 مليون وحدة، مع اجتياز كل مستشعر معايرة صفرية/كاملة النطاق، واختبار انحراف درجة الحرارة، وفحوصات الاستقرار على المدى الطويل قبل الشحن.

اختيار مستشعر MEMS لوحدة TPMS

يعتمد اختيار المستشعر لوحدة ضغط الإطارات على ثلاثة مواصفات: نطاق الضغط، وجهد الإمداد، وحجم العبوة.

تقوم أجهزة استشعار ضغط الإطارات عادةً بقياس الضغط المطلق بين 100 كيلو باسكال و450 كيلو باسكال. تتم الإشارة إلى عنصر الاستشعار إلى فراغ داخل عبوته المختومة، وهذا هو السبب في أن أجهزة استشعار الضغط المطلق هي الاختيار القياسي لنظام مراقبة ضغط الإطارات (TPMS). يعد الإخراج الرقمي شائعًا لأنه يقلل الحمل على وحدة التحكم الدقيقة ويتجنب ضوضاء ADC الإضافية. حجم العبوة مهم لأن المستشعر يعيش في مساحة صغيرة جدًا عند ساق الصمام. تم تصميم سلسلة MemsTech MCPJ20 لتلبية هذه المتطلبات.

يعتمد الخيار الأفضل على ما إذا كانت الوحدة تحتاج إلى واجهة رقمية ومدى جهد المعايرة الذي يرغب العميل في القيام به. توفر MCPJ10، وMCPJ11، وMCPJ12 خيار إخراج رقمي، بينما تظل عائلة MCPJ20 تناظرية لسلاسل الإشارة الأبسط. لمزيد من الخلفية، اقرأ دليل شامل لتكنولوجيا استشعار الضغط MEMS .

أجهزة استشعار الضغط التناظرية من سلسلة MCPJ20 للاستخدام المتنوع للسيارات توفر عائلة MCPJ20 مخرجات تناظرية مُعايرة لقياس ضغط مشعب السحب، مع نطاق قابل للتخصيص وطاقة منخفضة. يناسب وحدات السيارات التي تحتاج إلى سلاسل إشارة بسيطة. عرض المنتج →

الأسئلة الشائعة

كم تدوم بطارية مستشعر ضغط الإطارات؟

يستخدم مستشعر TPMS المباشر النموذجي خلية عملة ليثيوم 3 فولت ويستمر لمدة تتراوح بين 5 و7 سنوات في الاستخدام العادي. يمكن أن يؤدي المناخ البارد والرحلات القصيرة المتكررة إلى تقصير هذا العمر لأن المستشعر ينشط في كثير من الأحيان.

هل يمكنك استبدال البطارية في مستشعر TPMS؟

لا. أجهزة استشعار TPMS للمستهلك هي وحدات مغلقة. يتم تشكيل البطارية داخل الوحدة، بحيث يتم استبدال المستشعر بالكامل عندما تموت الخلية.

هل تحتاج أجهزة استشعار ضغط الإطارات إلى بطارية إذا كانت السيارة متصلة بالأسلاك؟

لا تستخدم أنظمة الأسطول السلكية البطاريات. وهي تستمد الطاقة من النظام الكهربائي للمركبة، مما يسمح بالمراقبة المستمرة دون استبدال البطارية.

لماذا يتم استخدام مستشعر الضغط MEMS في TPMS؟

إن مستشعر الضغط MEMS صغير ودقيق ويسحب تيارًا قليلًا جدًا، مما يجعله الخيار العملي الوحيد لوحدة تعمل بالبطارية والتي يجب وضعها داخل صمام الإطار.

إذا كنت تصمم وحدة TPMS وتحتاج إلى مستشعر يعمل بشكل موثوق من خلية معدنية صغيرة، فإن متغيرات MCPJ20A وMCPJ20B وMCPJ20C تغطي نطاقات إخراج مختلفة لنفس سكة الإمداد 3V.

أجهزة استشعار الضغط MCPJ20A، وJ20B، وJ20C لتطبيقات 3 فولت تغطي هذه المتغيرات نطاقات ضغط مختلفة (10-1000 كيلو باسكال أو 10-400 كيلو باسكال) بمصدر 3 فولت، مما يوفر المرونة لوحدات TPMS. تدعم دقتها وحزمتها المدمجة التشغيل الموثوق للخلايا المعدنية. عرض المنتج →