車用TPMS傳感器技術的解析(2)

圖7 加速度傳感器切面結構圖
同樣,加速度傳感器也是用MEMS技術制作的,圖6是MEMS加速度傳感器平面結構圖,圖7是加速度傳感器切面結構圖,圖中間是一塊用MEMS技術制作的、可隨運動力而上下可自由擺動的硅島質量塊,在其與周邊固置硅連接的硅梁上刻制有一應變片,與另外三個刻制在固置硅上的應變片組成一個惠斯頓測量電橋,只要質量塊隨加速度力擺動,惠斯頓測量電橋的平衡即被破壞,惠斯頓測量電橋就輸出一個與力大小成線性的變化電壓△V。
壓力傳感器、加速度傳感器、ASIC/MCU是三個分別獨立的裸芯片,它們通過芯片的集成廠商整合在一個封裝的單元里,如圖8美國GE公司NPX2,圖9是去掉封裝材料后能清晰地看到這三個裸芯片,三個芯片之間的聯(lián)接、匹配也都做在其中了。

圖8 美國GE公司NPX2

圖9 去掉封裝材料后
加速度傳感器可使發(fā)射模塊具有自動喚醒功能,SP12/30和NPX2系列的智能傳感器都包含了加速度傳感器,加速度傳感器利用其質量塊對運動的敏感性,實現(xiàn)汽車移動即時開機,進入系統(tǒng)自檢、自動喚醒,汽車高速行駛時按運動速度
自動智能確定檢測時間周期,用軟件設定安全期、敏感期和危險期,以逐漸縮短巡回檢測周期和提高預警能力、節(jié)省電能等功能??梢岳眉铀俣葌鞲衅?MCU+軟件設計完成喚醒的功能設定,不再需要用其它芯片,以免增加成本。

圖10 SP30整合使用PHILPS的P2SC

圖11 NPX2整合使用PHILPS的P2SC
智能傳感器模塊還整合了ASIC/MCU,NPX2和SP30都是使用PHILPS的P2SC的傳感器信號調理的ASIC芯片(圖10、圖11),在NPX2的電原理圖中能清晰地看到這個單元,它包括一個作運算處理控制的8位RISC單片機、用于安置系統(tǒng)固化程序的4KEROM或FLASH、用于存放客戶應用程序的4KROM、用于存儲傳感器校準參數(shù)和用戶自定義數(shù)據(jù)的128ByteEEPROM、RAM、定時調制器、中斷控制器、RC振蕩器,以及將來自傳感器信號進行放大的低噪音放大器LNA、繼而將傳感器信號轉化為數(shù)字信號的ADC、與外界聯(lián)系的I/O口、電源管理和看門狗、斷續(xù)定時器、1-3維的LF接口。

圖12 TPMS傳感器模塊技術發(fā)展趨勢
TPMS傳感器模塊技術發(fā)展趨勢是將發(fā)射模塊向高度集成化、單一化、無線無源化方向發(fā)展(圖12)。隨著TPMS產品市場對IC高整合度和高可靠性的要求,在未來幾年內還會開發(fā)出包含RF發(fā)射芯片三合一的模塊,包含利用運動的機械能自供電的四合一的模塊,屆時胎壓力監(jiān)測發(fā)設器只有一個模塊和一個天線組成,客戶的二次設計變得十分簡便。
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( 發(fā)表人:小蘭 )