IMEC研發(fā)MEMS芯片打造免電池胎壓監(jiān)測系統(tǒng)
TPMS胎壓監(jiān)測系統(tǒng)分為間接式和到直接式,直接式在監(jiān)測上更精準(zhǔn),目前市場上胎壓監(jiān)測報警器的工作原理也多采用后者,國外AIRONE、ACCUTIRE TPMS及國內(nèi)的鐵將軍胎壓監(jiān)測報警器等均采用直接式對汽車輪胎進(jìn)行胎壓監(jiān)測,以避免因輪胎故障引發(fā)交通事故,確保行車安全。不過,在對產(chǎn)品功能及使用便利度要求之外,電池的使用壽命也是車主考慮的要素。針對這一問題,歐洲微電子研究中心IMEC開發(fā)出的一款微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)芯片,能夠從汽車輪胎內(nèi)部的振動采集能量,讓胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)不再需要使用電池。
在探究MEMS芯片如何打造免電池胎壓監(jiān)測系統(tǒng)之前,我們不妨先了解一下間接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)和直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)。間接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)是通過輪胎的轉(zhuǎn)速差來判斷輪胎是否異常,直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)通過在輪胎里面加裝四個胎壓監(jiān)測傳感器,胎壓監(jiān)測傳感器需要電池提供能量,在汽車靜止或者行駛過程中對輪胎氣壓和溫度進(jìn)行實(shí)時自動監(jiān)測,并對輪胎高壓、低壓、高溫進(jìn)行及時報警。那么,IMEC研發(fā)的MEMS芯片如何讓胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)不再需要使用電池呢?
這個MEMS能源采集器包含一個具有壓電層(氮化鋁)夾層的懸臂支架,這個壓電層夾在金屬電極之間形成一個電容器。一個質(zhì)量塊(mass)連接到懸臂的一端,使其成為可隨著壓電層彎曲而將振動轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換器。電容兩端的電壓也能被采集,用來驅(qū)動無線電路。
在1KHz的自然共振頻率下,新的MEMS能量采集器最大輸出功率低于500微瓦(microwatt)。在每小時40英哩時速下,汽車輪胎能源產(chǎn)生的能量大約僅比40微瓦多出一些,不過,IMEC表示這已經(jīng)足夠為壓力傳感器和TPMS系統(tǒng)的無線通訊電路供電了。
IMEC已經(jīng)證實(shí),這種微型能源采集器可在6吋晶圓上用真空制程來制造。IMEC表示,這種全新的MEMS能量采集技術(shù)將在許多應(yīng)用中被用于無線傳感器節(jié)點(diǎn),為任何一種低電流的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供電,這類應(yīng)用包括汽車引擎到工業(yè)應(yīng)用等,其共同特點(diǎn)是電池都不大方便充電。
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