Hoe krijgen bandenspanningssensoren stroom? TPMS-batterij en oogsten uitgelegd

De meeste bestuurders denken nooit aan de batterij die een bandenspanningssensor in leven houdt. De module die een "lage bandenspanning" meldt, zit in het stuur, draait op snelwegsnelheid en heeft nog steeds voldoende energie om elke paar seconden te meten en uit te zenden. Het antwoord op de vraag hoe bandenspanningssensoren van stroom worden voorzien, is meestal eenvoudiger dan mensen verwachten: een kleine lithium-knoopcel, verzegeld in de sensorconstructie, voedt het hele pakket gedurende vijf tot tien jaar. Als je een TPMS-module ontwerpt, bepaalt die ene batterij het huidige budget voor de sensor, de radio en de microcontroller.

Hoe krijgen bandenspanningssensoren stroom in een direct TPMS-systeem?

Elke directe TPMS-sensor in een personenauto krijgt zijn stroom van een niet-oplaadbare lithiumknoopcel.

De batterij maakt deel uit van de sensormodule die op de klepsteel wordt geklikt. Het is niet bruikbaar. Zodra de cel het einde van zijn levensduur bereikt, moet de hele sensor van het wiel worden gehaald en worden vervangen. Dit is de reden dat de levensduur van de TPMS-sensor bijna altijd wordt bepaald door de levensduur van de batterij, en niet door het sensorelement zelf.

De industrie heeft een aantal formaten gestandaardiseerd. Een CR1632 heeft ongeveer 130mAh, een CR2032 heeft ongeveer 220mAh en een CR2450 komt dichter bij 520mAh. Hoe groter de cel, hoe langer de sensor in de band kan blijven, maar hoe meer ruimte deze inneemt bij de klepsteel. Een 3V-knoopcel moet ook trillingen, hitte van het remmen en temperaturen tot -40 C overleven, dus de elektrolytchemie is net zo belangrijk als de capaciteit.

Hoeveel stroom gebruikt een TPMS-sensor elke dag?

Een TPMS-sensor slaapt het grootste deel van zijn levensduur, en dat is precies wat ervoor zorgt dat een kleine batterij jaren meegaat.

De controller wekt de sensor om de druk en temperatuur te meten en verzendt vervolgens een korte RF-burst. In de slaapmodus verbruikt het apparaat ongeveer 1 uA. Tijdens een meting springt deze gedurende enkele milliseconden naar ongeveer 2-3 mA. Tijdens de transmissie kan hij gedurende minder dan tien milliseconden 5-10mA trekken. Het gemiddelde dagelijkse energieverbruik is daardoor zeer klein.

• Ontwaak uit de slaapmodus
• Meet druk en temperatuur
• Converteer het resultaat naar een digitaal frame
• Verzend het RF-pakket
• Ga weer slapen

Dit patroon wordt duizenden keren per dag uitgevoerd zonder dat de batterij ooit wordt opgeladen.

Een 220 mAh-cel kan deze duty-cycle jarenlang ondersteunen, daarom is een 3V-lithiumbatterij nog steeds de standaardkeuze.

Hoe krijgen bandenspanningssensoren stroom uit energieoogst?

Energie-oogstende TPMS-sensoren zijn echte producten, maar ze hebben de batterijen in personenauto's op de massamarkt niet vervangen.

Piëzo-elektrische elementen vangen trillingen van de band op, elektromagnetische spoelen verzamelen rotatie-energie en sommige prototypes gebruiken RF-energie die door het voertuig wordt uitgestraald. Deze benaderingen verwijderen de batterij uit de vergelijking en beloven onderhoudsvrije sensoren. Maar ze voegen kosten, omvang en complexiteit toe. Voor een auto die over tien jaar wordt gesloopt, is een knoopcelbatterij van $ 1 nog steeds logischer dan een oogstmachine van $ 20.

• Piëzo-elektrische trillingsoogst
• Elektromagnetische rotatie-energie oogsten
• Radiofrequentie-energiestraling

Hoe krijgen bandenspanningssensoren stroom in bekabelde wagenparksystemen?

Bedrijfsvoertuigen en industriële apparatuur maken gebruik van bedrade TPMS-modules die stroom rechtstreeks uit de chassisaccu halen.

Vrachtwagen-, bus- en aanhangersystemen leiden 12V- of 24V-toevoerleidingen naar elke sensor. Dit elimineert het vervangen van de batterij en maakt continue monitoring mogelijk. De wisselwerking is meer bedrading, meer connectoren en een groter risico op kabelschade. Veel wagenparkbeheerders accepteren dit omdat de sensoren één keer worden geïnstalleerd en nooit meer worden aangeraakt. Deze systemen zijn ook een nuttig geheugensteuntje hoe druksensoren moderne voertuigen aandrijven in een bredere elektrische architectuur.

Vast bekabelde modules gebruiken vaak een andere detectietopologie, omdat er geen vermogensbeperking is door een knoopcelcel. De sensor kan continu werken en de ontvanger kan deze meerdere keren per seconde opvragen.

Hoe de levensduur van de batterij het ontwerp van MEMS-druksensoren bepaalt

De batterijbeperking bepaalt het elektrische budget voor de hele TPMS-module, inclusief de MEMS-druksensorchip.

Wanneer een productontwerper een MEMS-druksensor selecteert voor een TPMS op batterijen, zijn de vragen direct: wat is de voedingsspanning, hoeveel stroom verbruikt de brug en ondersteunt de sensor een slaapmodus? MemsTech - Wuxi Mems Tech Co., Ltd., de fabrikant van MEMS-druksensoren, pakt dit aan door sensoren van autokwaliteit te ontwerpen voor werking met laag vermogen en stabiele output over het temperatuurbereik van banden.

Voedingsspanning en -stroom zijn de belangrijkste specificaties

De meeste TPMS-modules gebruiken een 3V-rail van de knoopcelbatterij, dus de sensor moet werken van ongeveer 2,1V tot 3,6V. Het sensorelement zou in actieve modus slechts een paar honderd microampère moeten trekken, en in stand-by een fractie van een microampère. Een sensor die 1 mA meer verbruikt dan verwacht, zal de levensduur van de batterij met jaren verkorten.

MCPJ10, MCPJ11 en MCPJ12 absolute druksensoren voor de automobielsector Deze gekalibreerde absolute druksensoren bieden analoge of digitale uitvoer, werken van 2,1 V tot 3,6 V en voldoen aan de beperkingen van de TPMS-batterij. Hun lage energieverbruik helpt de levensduur van de knoopcelbatterijen te verlengen. Bekijk Product →

De MCPJ10-, MCPJ11- en MCPJ12-serie zijn absolute druksensoren die zijn gebouwd voor automobielomgevingen, met voedingsspanningswaarden die overeenkomen met de 3V-batterijstapel die in de meeste TPMS-modules wordt gebruikt.

Wuxi Mems Tech Co., Ltd. beheert ook 2.000 vierkante meter gestandaardiseerde productieruimte en rapporteert een jaarlijkse productie van 60 miljoen eenheden, waarbij elke sensor een nul-/volledige kalibratie, temperatuurafwijkingstests en stabiliteitscontroles op lange termijn doorstaat vóór verzending.

Een MEMS-sensor kiezen voor een TPMS-module

Het selecteren van een sensor voor een bandenspanningsmodule komt neer op drie specificaties: drukbereik, voedingsspanning en verpakkingsgrootte.

Bandenspanningssensoren meten doorgaans de absolute druk tussen 100 kPa en 450 kPa. Het sensorelement verwijst naar een vacuüm in de afgedichte verpakking. Daarom zijn absolute druksensoren de standaardkeuze voor TPMS. Digitale uitvoer is gebruikelijk omdat het de belasting van de microcontroller vermindert en extra ADC-ruis vermijdt. De verpakkingsgrootte is belangrijk omdat de sensor in een zeer kleine ruimte bij de klepsteel zit. De MemsTech MCPJ20-serie is ontworpen om aan deze eisen te voldoen.

De beste keuze hangt af van of de module een digitale interface nodig heeft en hoeveel kalibratie-inspanning de klant wil doen. MCPJ10, MCPJ11 en MCPJ12 bieden een digitale uitgangsoptie, terwijl de MCPJ20-familie analoog blijft voor eenvoudigere signaalketens. Voor meer achtergrond, lees de uitgebreide gids voor MEMS-druksensortechnologie .

MCPJ20-serie analoge druksensoren voor gebruik in spruitstukken in de auto-industrie De MCPJ20-familie biedt een gekalibreerde analoge uitgang voor drukmeting in het inlaatspruitstuk, met aanpasbaar bereik en een laag vermogen. Het past op automodules die eenvoudige signaalketens nodig hebben. Bekijk Product →

Veelgestelde vragen

Hoe lang gaat de batterij van een bandenspanningssensor mee?

Een typische directe TPMS-sensor maakt gebruik van een 3V lithiumknoopcel en gaat bij normaal gebruik tussen de 5 en 7 jaar mee. Koude klimaten en frequente korte reizen kunnen die levensduur verkorten omdat de sensor vaker wakker wordt.

Kun je de batterij van een TPMS-sensor vervangen?

Nee. TPMS-sensoren voor consumenten zijn verzegelde eenheden. De batterij is in de module gegoten, zodat de hele sensor wordt vervangen wanneer de cel doodgaat.

Hebben bandenspanningssensoren een batterij nodig als het voertuig bedraad is?

Bekabelde vlootsystemen gebruiken geen batterijen. Ze halen stroom uit het elektrische systeem van het voertuig, waardoor continue monitoring mogelijk is zonder vervanging van de batterij.

Waarom wordt een MEMS-druksensor gebruikt in TPMS?

Een MEMS-druksensor is klein, nauwkeurig en trekt zeer weinig stroom, waardoor het de enige praktische keuze is voor een op batterijen werkende module die in een bandventiel moet passen.

Als u een TPMS-module ontwerpt en een sensor nodig hebt die betrouwbaar werkt vanuit een kleine knoopcelcel, dekken de MCPJ20A-, MCPJ20B- en MCPJ20C-varianten verschillende uitgangsbereiken voor dezelfde 3V-voedingsrail.

MCPJ20A, J20B en J20C druksensoren voor 3V-toepassingen Deze varianten bestrijken verschillende drukbereiken (10-1000 kPa of 10-400 kPa) op een 3V-voeding, wat flexibiliteit biedt voor TPMS-modules. Hun precisie en compacte pakket ondersteunen een betrouwbare knoopcelwerking. Bekijk Product →