令人驚訝的是,1995年大約有10個傳感器用于汽車發動機控制應用。到2012年,這一數字增長到30多個。由于安全要求以及提高運行效率,降低排放和降低燃料消耗的趨勢,汽車和卡車引擎蓋下的傳感器使用已經蓬勃發展。加上汽車環境另一個快速增長的部分,即信息娛樂,預計到2022年整個汽車傳感器市場將達到335.9億美元,復合年增長率為7.8%。隨著汽車和卡車智能系統數量的增長隨著客戶對舒適性,信息娛樂和燃油效率的要求,傳感器的數量以及傳感器融合和集成的水平將會飆升。根據一項新的市場研究報告,就單位而言,汽車使用的傳感器數量預計將在2022年達到89.3億單位,高于2012年的29.65億單位,從2013年到2022年的復合年增長率估計為11.7%。 MarketsandMarkets出版的“汽車應用傳感器市場2012 - 2022”。
傳感器正在履行車輛中的許多重要任務,包括發動機性能和乘客安全性,以及舒適性和車輛動態行為。汽車傳感器技術進步的未來高度依賴于傳感器技術,如MEM,無線傳感器,雷達等等。
北美,歐洲,日本,中國和韓國的政府法規繼續推動對安全功能的需求范圍從被動式到集成式主動和被動安全系統。這些發展背后是應用程序的增長,以幫助司機并保證他們的安全。發動機管理,乘員舒適性,便利性和娛樂性以及先進的駕駛員輔助系統正在迅速發展。隨著各種子系統在車輛內部以及與外部設備和網絡進行內部通信,網絡的使用也在增加。對汽車傳感器的需求和依賴性從未如此強烈。
顯然,汽車應用中有許多傳感器和基于傳感器的系統。在所有這些中,我們選擇了三個值得注意的部件,這些部件特別代表了當今使用的汽車傳感器類型。請記住,這些部件,如同其他設計用于汽車用途的部件,正在不斷升級和重新設計,以實現最高效率,更小尺寸和更低功耗。
SS360PT/SS460P高靈敏度鎖存數字霍爾效應傳感器霍尼韋爾(中國)內置的上拉電阻IC(圖1)用于汽車和工業應用,如流量傳感,速度和轉速感應,轉速計,計數器拾取以及電機和風扇控制。傳感器使用來自永磁體或電磁體的磁場進行操作,并響應交替的北極和南極。
上拉電阻可以省去外部元件以降低成本。
圖1:霍尼韋爾SS350PT/SS460P高靈敏度鎖存數字霍爾效應傳感器框圖。
與使用穩定斬波器的競爭性高靈敏度霍爾效應雙極鎖存傳感器IC相比,該傳感器IC不會在霍爾元件上使用斬波器穩定,提供干凈的輸出信號和更快的響應時間。
SS350PT/SS460P在全-40°C至125°C [-40°F至257°F]的溫度范圍內,典型溫度范圍僅為30高斯,最高溫度為25°C [77°F],最大值為55高斯,允許使用小型磁鐵或更寬的氣隙。其內部上拉霍爾IC設計可降低元件成本并簡化安裝,雙極鎖存磁性元件可提供精確的速度感應和RPM測量。它采用堅固的設計,符合RoHS標準的材料符合2002/95指令。
MEMSIC MXR7900A/C/D(圖2)是一款低成本,高性能的±1.0 g雙軸加速度計,帶有比例式在單個CMOS IC上制造的輸出。它以900 mV/g的靈敏度測量加速度,并在電源電壓的50%處提供高于/低于零g點的g比例比例模擬輸出。
獨特的設計基于熱對流,不需要堅固的檢測質量,消除了與競爭設備相關的典型問題。以硅芯片為中心的單個熱源懸掛在腔體上。等間距的鋁/多晶硅熱電堆(熱電偶組)等距地位于熱源的所有四個側面上(雙軸)。在零加速度下,溫度梯度關于熱源對稱,使得所有四個熱電堆的溫度相同,導致它們輸出相同的電壓。
由于自由對流,任何方向的加速都會干擾溫度分布傳熱,使其不對稱。然后,四個熱電堆的溫度和電壓輸出將不同。熱電堆輸出端的差分電壓與加速度成正比。 MXR7900A/C/D上有兩個相同的加速度信號路徑;一個用于測量x軸的加速度,另一個用于測量y軸的加速度。
圖2:Memsic MXR7900C用于汽車側翻應用。
它可以測量動態加速度,如振動和靜態加速度,如重力。它還提供大于50,000克的沖擊存活率。該裝置可確保在組裝期間和現場操作時由于處理而顯著降低故障率和降低損耗。對于汽車應用,它用于翻轉傳感,VSC/EPS應用。
其他功能包括:
采用混合模式信號處理的單片設計
符合RoHS標準
溫度變化的片上靈敏度補償
按需自檢
900 V/g靈敏度
獨立軸可編程性(可選)
分辨率優于1 mg
19 Hz帶寬
》 50,000 g電擊存活率
4.50至5.25 V單電源運行
小型表面貼裝封裝,尺寸為5 x 5 x 2 mm
另一個主要的例子是STMicroelectronics AIS329DQ,一種高性能,超低功耗三通用于汽車應用的帶數字輸出的軸加速度計(圖3)
圖3:意法半導體的AIS329DQ加速度計在汽車設計中執行許多功能。
功能包括2.4 V至3.6 V的寬電源電壓范圍,低壓兼容IO(1.8 V),超低功耗模式功耗低至10μA,±2 g/±4 g/±8 g動態可選滿量程,SPI/I 2 C數字輸出接口,16位數據輸出,兩個獨立的可編程中斷發生器,系統休眠/喚醒功能和高沖擊生存能力(高達10,000 g)。
AIS328DQ能夠測量0.5 Hz至1 kHz輸出數據速率的加速度。 AIS328DQ也可以設置為低功耗工作模式,其特點是較低的數據速率刷新。通過這種方式,即使處于休眠狀態,設備也會繼續檢測加速度并產生中斷請求。
該設備的超低功耗運行模式可實現高級省電和智能睡眠喚醒功能。當睡眠喚醒功能被激活時,AIS328DQ能夠在檢測到中斷事件后立即自動喚醒,從而提高輸出數據速率和帶寬。
AIS328DQ也可以配置為生成慣性喚醒和自由落體中斷信號,基于沿啟用軸的編程加速事件。自由落體和喚醒都可以在兩個不同的引腳上同時使用。
自檢功能允許用戶在最終應用中檢查傳感器的功能。 AIS328DQ采用小型四方扁平無引腳封裝(QFPN),占位面積為4 x 4 mm,可響應應用小型化的趨勢,并保證在-40至+ 105°C的溫度范圍內工作。
此加速度計用于車載導航,傾斜/傾斜測量,防盜設備,智能節電,沖擊識別和記錄,振動監控和補償以及運動激活功能等應用。
對于參與傳感器開發或應用的工程師來說,汽車行業將變得更加激動人心。出于安全原因以及便利性,人為因素得以減少,并且更多的信息被置于高度智能和基于傳感器的系統中。
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