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汽车轮胎压力监测系统(TPMS)智能传感器NPX1

产品标签:TPMS传感器 轮胎压力传感器 TPMS芯片

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  • 型号:NPX1
  • 量程:450/700/1400KPa
  • 工作电压:2.1~3.6VDC
  • 工作温度:-40~125℃

NPX1代表了世界第一代的远程轮胎压力检测(RTPM)传感器。

NPX1传感器集成了硅压力传感器,温度传感器,电压力传感器和低功耗8位RISC处理器,以及一个低频唤醒输入级以满足市场上对灵活、客户定制性能、解决方案和降低总体成本的需要。

在开发阶段,可以提供一个可编程版本的传感器,使用户可以下载应用程序代码到一个可电擦写的ROM中,这样的传感器是为开发特定的应用程序而设计的。同时为了使得到更高的可靠性,用户可以选择批量产品的传感器应用程序固化在掩膜ROM中,

最新优化后固化在ROM中的系统程序,运用速度更快,消耗更低,同时提供给用户功能更加完善,更加灵便的系统子程序。

产品特性汽车轮胎压力监测系统(TPMS)智能传感器NPX1

  • 高集成度:压力、温度、电压传感器以及MCU集于一体。
  • 数字补偿的压力、温度和电压测量
  • 电源管理:最小化功耗,极低的待机静态电流,进一步节省能耗。
  • 多种唤醒方式:内部时钟唤醒;低频信号唤醒;外部触发唤醒
  • 极佳的轮胎介质兼容性,监测450.700多种压力范围,可定制量程
  • 4K字节用户可编程E-ROM,4K字节系统定制ROM、128字节RAM,128字节EEPROM
  • 12位低噪声ADC
  • 32位内置产品寻列号
  • 芯片内置过热保护功能和传感器故障监测功能

GE TPMS传感器

  • 十年汽车轮胎压力传感器经验
  • 超高2000万只实绩验证
  • 高可靠性:1ppm的现场失效率
  • 低功耗
  • 低成本
基本参数 数值 单位
正常工作温度范围 -40~+125
正常电压范围 2.1~3.6 V
待机静态电流 0.5 uA
片上时钟源范围 0.125~2.0 MHz

型号和基本量程


型号
零件号 量程

NPXI

NPX-CO1767 450KPa
NPX-CO1768 700KPa
NPX-CO1769 1400KPa

规格性能

参数 规格性能 工作环境条件 备注
最小值 典型值 最大值 单位 温度(℃) VDD(V)  
压力测量,采用12位采样
压力范围
450kPa
700kPa
1400kPa
 
100
100
0
   
450
700 
1402.5
 
kPa
 
-40~125
 
2.1~3.6
 
450kPa测量精度   1.3789
2.3529
5.50
  kPa/LSB -40~125 2.1~3.6 (450-100)/255
700kPa测量精度   (700-100)/255
1400kPa测量精度   1400/255

 

测量精度

-6   6 LSB 0~50 2.1~3.6 6σ品质
-3 3 3σ品质
-8 8 -40~125 6σ品质
-4 4 3σ品质
过压范围   10x          
测量耗电量   3.7 4.2 Uc 25 3.0  
温度测量,采用12位采样

工作温度

-40   125      
测量精度 -6   6 LSB -20~70 2.1~3.6 6σ品质
-3 3 3σ品质
-6 8 -40~125 6σ品质
-3 4 3σ品质
测量耗电量   1.0 1.1 μC 25 3.0 6σ品质
电压,采用9位采样
测量分辨率   10.8   mV/LSB     (4.0V-1.246V)255
测量精度 -6   6 LSB -40~125 2.1~3.6 6σ品质
-3 3 3σ品质
测量耗电量   0.50 0.55 μC 25 3.0 6σ品质

传感与测量

1. NPX传感器特性

下图显示了NPX的内部功能框图及典型应用电路。可以看出,只需配备简单的外围电路,就可以组成一个完整的RTPM模块。NPX的主要功能特性如下:

· 久经验证的压力传感器

· 8位RISC(精简指令)微处理器

· 12 位ADC

· 4k字节闪存(E-ROM)

· 4k ROM系统程序

· 128 字节RAM

· 128 字节EEPROM

· LF(低频)接口电路

· LF、定时、加速度传感器、外部(运动开关)4种唤醒方式

· 运行、空闲、停机、热保护停机4种工作状态

· 压力、温度和电池电压的测量、补偿和校准

· 兼容轮胎压力介质

· 450, 700, 和1400kPa绝压压力范围,另可以定制量程范围

· 传感器断线检测

· 芯片内置温度传感器

· 电池电压测量

· 电池管理 - 最小化功耗

· 芯片内置高温停机功能

· 看门狗/时间间隔定时器
 

2. NPX传感器的独特优势

NPX体现了传统压力传感器与微处理器数字电路的完美结合,具有适合TPMS应用的独特优势。

压力的测量、补偿和校准

NPX中固化了压力传感器的的测量、补偿和校准程序。每一个NPX芯片在生产时,由工厂在不同温度点(25℃和75℃)、不同压力点(满量程的0%、50%、100%)和不同电池电压点(2.3V、3.1V)采集12组数据,经过GE NovaSensor专用的校准公式计算,将补偿和校准参数保存在NPX的EEPROM中。在测量时,由固化的压力补偿校准程序自动地对测量的数据进行计算,获得一个准确的测量值。在生产过程中,每一个NPX还将在25℃和125℃下进行验证测试,以保证可靠性。

对温度和电池电压的测量,也进行类似校准和验证过程,以保证每一个测量数据精确可靠。

对于TPMS开发者,只需一个调用指令,即可获得准确的测量数据。一方面,开发者可省去用于建造压力、温度验证设备的昂贵投资,以及用于RTPM模块的校验时间。另一方面,调用包括NPX中固化的如曼彻斯特编码的等其它子程序,可以大大简化RTPM模块的编程,加快TPMS系统的开发,最终为开发者降低成本,以及在大批量生产时提高单位时间的产量。

传感器断线检测

TPMS系统的压力传感器模块是在极端条件的环境下工作的,如高温(100℃以上)、低温(-40℃)、水汽(低温冷凝水结冰,GE NPX传感器具有独特的抗冷凝水结冰功能)、旋转加速度(可达2000g)、振动冲击等情况。GE NPX在每次压力测量后,都会采用一段内置代码对传感器的健康状态进行检测,以保证测量结果的可信度。这样就可以在传感器发生故障时,即时地发出警告信号,最大限度地保证驾驶者的安全。

目前, NTHTSA提案中对TPMS为数不多的的技术标准亦要求TPMS系统具有自动检测功能,并能自动报警, 以确保TPMS能正常工作。而GE早在设计之初就已充分考虑到TPMS系统的安全性和可靠性。

LF唤醒方式

除了具有卓越的性能以外,NPX还给予了客户最大的设计灵活性。例如RTPM模块的唤醒方式,用户可以选择定时唤醒方式、LF唤醒方式、加速度传感器唤醒方式或者外部唤醒方式(如加速度开关),或者以上4种唤醒方式的组合,以满足不同TPMS应用的具体需求。

与市场上其它产品相比,GE NPX传感器具有一个独特的唤醒方式:LF(低频)唤醒方式。通过LF唤醒方式,TPMS系统可以通过LF触发信号,在任何需要的时候主动唤醒RTPM模块发送数据。例如在刚刚发动汽车时,用户即可获得各个轮胎的压力温度数据(甚至包括备用胎的数据),而不必等到汽车开到几十公里时速后才能获得。在不需要的时候,可以让RTPM模块一直处于停机状态,从而最大限度地降低RTPM模块的电量消耗,延长电池的使用寿命。

F方式同样可向RTPM模块传送数据,对RTPM模块进行参数设定,从而实现外部中央监视器与RTPM模块的双向数据通讯。

LF方式还可以实现其它唤醒方式所不具有的功能:自动轮胎定位功能。一般TPMS系统在安装时,需要将标有轮胎位置信息的RTPM模块安装在相应的轮胎里,如”FL”须安装在左前轮里,“FR”安装在右前轮里。不能装错,否则系统显示的轮胎压力与实际位置不符。在进行轮胎的位置置换保养后,需要对TPMS系统的参数重新进行设置,以使系统能够正确反应更改后的轮胎位置。由于LF信号(125kHz)的近场效应,TPMS系统可以通过单独触发各个RTPM模块,收集每个RTPM模块的身份识别码,从而自动确定轮胎位置。

同样TPMS系统通过单独触发各个RTPM模块,可以依次收集各个轮胎的数据,避免定时随机方式可能发生的数据发送“撞车”事件,提高了数据发送成功率。如果由于各种干扰因素,某次数据发送失败,中央监视器可以让RTPM模块再次发送一次,确保数据100%的可靠传输。 

3. 综述

做为世界上TPMS传感器领域的领导者, GE具有以下几大特有的优势:

· 10年的TPMS传感器制造经验, 其产品本身及其后续产品就代表了未来TPMS的发展方向。

· 10年的TPMS业内应用, 约1PPM的产品失效率体现了优异的质量及可靠性。

· 众多的世界级的TPMS大客户如: Schrader, Smartire, TRW, Lear等

· 由于众多的大客户带来的大批量生产及供货能力

· 由于大批量生产及采购带来的低廉的成本

· 完整的产品系列(450Kpa, 700Kpa, 1400Kpa 及客户定制量程), 充分的后续产品设计及规划(从NPX1到NPX4)

GE的TPMS传感器自2004年年初正式进入中国市场以来, GE的NPX1及NPX2以其优良的性能, 完善的功能, 低廉的价格及优异的供货能力,受到了业内广泛的关注,特别是一些有较多经验的TPMS制造商的青睐。

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