Lastik Basıncı Sensörü Nasıl Çalışır? Doğrudan ve Dolaylı TPMS'yi Anlamak

Bir sürücü saatte 70 mil hızla giderken gösterge panosunda sarı lastik basıncı simgesi görünüyor. Lastik gözle görülür şekilde düz değil ve araç hala normal şekilde yol tutuyor. Olan şuydu: Tekerleğin içine monte edilmiş bir MEMS basınç sensörü, mutlak basıncın 2,2 bar'lık taban çizgisinden yaklaşık 1,9 bar'a düştüğünü tespit etti. Bu sensör, fiziksel basıncı voltaja dönüştürdü, dijitalleştirdi ve 433,92 MHz hızında karoseri kontrol modülüne iletti ve bu da daha sonra uyarıyı tetikledi. Bu senaryo dünya çapında yollarda her gün milyonlarca kez tekrarlanıyor. Lastik basınç sensörünün nasıl çalıştığını bilmek sadece mühendislik bilgisi değildir; doğru bileşenin seçilmesinin ve güvenilir bir otomotiv basınç izleme sisteminin tasarlanmasının temelini oluşturur.

Lastik Basıncı Sensörü Aslında Neyi Ölçer?

Bir lastik basıncı sensörü, lastik boşluğunun içindeki mutlak hava basıncını tipik olarak 100 ila 400 kPa (1,0 ila 4,0 bar) aralığında ölçer ve bu okumayı kablosuz olarak yaklaşık 1 kPa çözünürlükle aracın ECU'suna iletir.

Algılama elemanı bir MEMS basınç sensörü çipidir: ince duyarlı diyaframa sahip küçük bir silikon kalıp. Lastik hava basıncı bu diyaframa doğru baskı yaptığında, membran mikrometrenin onda birkaçı oranında bükülür. Bu mekanik sapma, sonunda kontrol panelinizde sayı haline gelen fiziksel olaydır. Sensör mutlak basınç cihazı olarak tasarlanmıştır çünkü iç lastik basıncını kapalı bir vakum referansıyla karşılaştırması gerekir. Atmosfer basıncı rakım ve hava durumuna göre değişir, dolayısıyla bir gösterge referansı tek bir sürücüde 30 kPa'ya kadar hatalara neden olabilir.

MEMS Çipi Basıncı Veriye Nasıl Dönüştürüyor?

Mekanik sapmadan dijital verilere dönüşüm dört aşamalı bir zinciri takip eder: diyafram yer değiştirmesi, Wheatstone köprüsündeki direnç değişimi, analog sinyal koşullandırma ve radyo frekansı iletimi.

• Diyafram sapması: Bir bar basınç, tipik bir silikon diyaframı 0,5 ila 1 mikrometre hareket ettirir.
• Wheatstone köprüsü: diyafram üzerinde desenlenen piezo dirençli elemanlar, direnci tam basınç ölçeğinde yüzde 1 ila 3 oranında değiştirir.
• Sinyal koşullandırma: ASIC, köprü voltajını yükseltir, sıcaklık telafisini uygular ve sonucu 10 ila 12 bitlik dijital verilere dönüştürür.
• RF iletimi: İşlenen çerçeve 433,92 MHz veya 315 MHz taşıyıcıya modüle edilir ve alıcı üniteye yayınlanır.

Sıcaklık, basınç okumasını bozan en büyük değişkendir. 20 C'ye kalibre edilmiş bir sensör, yukarıda gösterilen aralıkta hava basıncının 50 kPa arttığını görecektir. Tazminat olmadan, tazminat ödenmeyen bir ünite, bir kış sabahı yaklaşık 20 kPa kadar düşük bir değer rapor edecek ve bu da yanlış bir uyarıyı tetiklemeye yetecektir.

Bu cihazların arkasındaki teknolojiye daha geniş bir bakış için bu kılavuza bakın. MEMS basınç sensörleri .

Doğrudan ve Dolaylı TPMS: İki Yaklaşım Nasıl Farklılaşır?

Doğrudan TPMS, her tekerlekte bir fiziksel basınç sensörü kullanır. Dolaylı TPMS, basıncı tahmin etmek için aracın mevcut ABS tekerlek hız sensörlerini kullanır. Yalnızca doğrudan TPMS gerçek bir basınç değeri döndürür.

Çoğu modern araç, her lastik için doğru bir okuma sağladığı için doğrudan TPMS kullanır; bu, yavaş sızıntıların tespit edilmesi ve eşit olmayan lastik aşınmasının önlenmesi açısından kritik öneme sahiptir. Aynı MEMS basınç sensörü teknolojisi aynı zamanda modern araçlardaki basınç sensörleri Yağ basıncı izleme ve fren sistemleri de dahil olmak üzere TPMS'nin ötesinde.

Lastik Basıncı Sensörü Seçimini Belirleyen Dört Özellik

Basınç aralığı, doğruluk, çıkış sinyali ve paketleme, bir lastik basınç sensörünün sahada güvenilir bir şekilde performans gösterip göstermeyeceğini belirleyen dört parametredir.

2,2 ila 2,5 barda çalışan bir binek otomobil için uyarı eşiği normalde üreticinin tavsiye ettiği basıncın yüzde 25 altına ayarlanır. 0 ila 4 bar aralığı, sensör çözünürlüğünden ödün verecek kadar genişlemeden bu uygulamayı kapsar.

Doğruluk bir sonraki kısıtlamadır. 0,3 bar'lık bir ofset yavaş bir sızıntıyı gizleyebilir veya yanlış alarm üretebilir; bu nedenle en iyi otomotiv sınıfı MEMS basınç sensörleri tam ölçeğin yüzde /-0,2'sine ulaşır. 4 bar'lık bir sensörde bu, kabaca 8 kPa'lık hata toleransına karşılık gelir.

Çıkış sinyali üçüncü karar noktasıdır. 0,5 ila 4,5 V aralığındaki analog voltaj çıkışı basit ve yaygın olarak kullanılırken, I2C ve SPI gibi dijital çıkışlar araç kablo demetindeki elektromanyetik gürültüye duyarlılığı azaltır. Yüksek titreşimli bir rotada doğrudan TPMS için dijital sinyaller giderek daha fazla tercih edilmektedir.

Ambalaj, sensörün lastik valfine veya janta ne kadar kolay entegre edilebileceğini belirler. DIP ve SIP paketleri PCB montajını desteklerken SOP paketleri, sensör valf gövdesi düzeneğine yerleştirildiğinde yaygındır. Cihazın ayrıca 1 kHz'e kadar frekanslarda 50 g civarındaki titreşim seviyelerine dayanması gerekiyor.

Otomotiv Kullanımına Yönelik MCP-J10, MCP-J11 ve MCP-J12 Mutlak Basınç Sensörleri Bu kalibre edilmiş mutlak basınç sensörleri analog veya dijital çıkış sunar, 4 bar'a kadar ölçüm yapar ve tüm araç aralığı boyunca sıcaklık dengelemelidir, bu da onları lastik basıncı izleme sistemleri için uygun kılar. Ürünü Görüntüle →

Merkezi Wuxi'nin Ulusal Yüksek Teknoloji Endüstriyel Geliştirme Bölgesi'nde bulunan MemsTech, bu gereksinimler doğrultusunda otomotiv basınç sensörleri üretmektedir. MCPJ10, MCPJ11 ve MCPJ12 serisi, 0 ila 4 bar ölçüm aralığına sahip, hem analog hem de dijital çıkış versiyonları bulunan mutlak basınç sensörleridir ve kalibrasyon işlemleri tüm araç sıcaklık aralığını kapsar.

Lastik Basıncı Sensöründe Sıcaklık Telafisi Neden Kritiktir?

Bir lastiğin içindeki sıcaklık, kışın otoparkta -40 C'den otoyolda 80 C'ye kadar değişebilir. Sensörün telafisi yapılmazsa, bu sapma tek başına 15 ila 20 kPa'lık bir hataya neden olabilir ve bu, yanlış bir düşük basınç uyarısını tetikleyecek kadar büyüktür.

Her ünite fabrikada çeşitli sıcaklık noktalarında kalibre edilir. Telafi katsayıları üretim sırasında sensörün dahili ASIC'sinde saklanır, böylece lastik ısınıp soğudukça nihai çıktı otomatik olarak düzeltilir. MemsTech bu süreci 2.000 metrekarelik tesisinde paketleme, kaynaklama, sıcaklık kompanzasyonu ve performans kalibrasyonunu kapsayan dahili yeteneklerle takip ediyor. Parti tutarlılığını sağlamak için her cihaz sevkiyattan önce sıfır ve tam ölçekte test edilir.

Otomotiv ve Motosiklet Manifold Uygulamaları için MCP-J20 Serisi Basınç Sensörü Arabalarda ve motosikletlerde emme manifoldu basınç algılaması için tasarlanan bu seri, 1000 kPa'ya kadar isteğe bağlı aralıklarla analog çıkış sağlar ve müşteri tarafında kalibrasyona gerek kalmadan doğruluk için kalibre edilir. Ürünü Görüntüle →

MCPJ20 serisi, aynı mutlak algılama mimarisini, daha yüksek soğuk hava basıncına sahip daha büyük SUV ve hafif kamyon platformları da dahil olmak üzere daha geniş bir otomotiv uygulamaları grubuna genişletir.

SSS

Lastik basınç sensörünün pili ne kadar dayanır?

Doğrudan TPMS sensörleri, pil ömrü 5 ila 10 yıl olan kapalı ünitelerdir. Pil bittiğinde, tüm sensör düzeneğinin değiştirilmesi gerekir çünkü pil, kapalı bir valf ünitesi içinde servis edilemez.

Supap gövdesini değiştirmeden lastik basınç sensörünü değiştirebilir miyim?

Çoğu doğrudan TPMS sisteminde sensör, valf gövdesine entegre edilmiştir. Bazı satış sonrası kitler yalnızca sensörün değiştirilmesine izin verir, ancak tüm aksamın değiştirilmesi standart servis prosedürüdür ve daha güvenilirdir.

Bir TPMS sensörünün hangi lastik basıncını okuması gerekir?

Çoğu binek otomobil için önerilen soğuk lastik basıncı 2,2 ila 2,4 bardır (32 ila 35 psi). TPMS uyarı eşiği genellikle bu önerinin yaklaşık yüzde 25 altına ayarlanır.

Hava soğukken TPMS ışığım neden yanıyor?

Soğuk hava kasılır. Ortam sıcaklığındaki 10 C'lik bir düşüş için lastik basıncı 7 ila 10 kPa düşebilir. Lastik zaten uyarı eşiğine yakınsa bu düşüş uyarının etkinleştirilmesi için yeterlidir.