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    《電子技術應用》
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    ADI推出車規級加速度計傳感器ADXL314 提高電動汽車電池安全性

    2022-09-28
    來源:亞德諾半導體
    關鍵詞: 傳感器 電動汽車 ADI

      胎壓監測壓力之外,還需同時監測這個參數胎壓監測幾乎成了中高端汽車的標配,但是胎壓監測其實并不是很多人認為只要有一個壓力傳感就可以了哦,實際上目前大部分的胎壓監測里也集成了一個加速度計,作為啟動開關來觸發胎壓監測的裝置。例如車一啟動,有一些加速度的變化時才啟動胎壓監測,有些胎壓監測則會配合車的運行速度來做一些基本的判斷。

      涉及到行車安全,胎壓監測當然一定需要車規級方案,這樣的加速度計應該怎么選呢?

      針對類似上述新興市場,ADI推出了車規級(滿足AEC-Q100)的加速度計傳感器ADXL314,量程為200g,屬于high-g的大量程。

      小科普:一般情況下超過70g叫做high-g大量程加速度計,適用于碰擊或是沖撞等比較大加速度變化的應用;中等量程middle-g一般是10g以上到40-70g,應用在振動條件下的加速度判斷;low-g是10g以下,主要識別人體的狀態判斷,例如跌倒或傾角的判斷。

      提高電動汽車電池安全性,碰撞監測與煙感檢測不可少提到電池想必大家對于BMS(電池管理系統)并不陌生,但在電池安全越來越受社會更高關注的今天,汽車碰撞瞬間對電壓和電流的判斷還不是那么直接。針對電池在發生更嚴重事故時的安全設計,現在大家探討比較多的有兩大類技術——碰撞監測與煙感檢測。

      盡管有安全氣囊也有事件數據記錄儀(EDR),然而車在碰撞時,傳感器與電池裝在不同的位置,正面碰撞、追尾或是側面碰撞,電池受到的影響是不一樣的。所以電池生產廠商或是電池供應商希望傳感器能與電池在一起,實時感知電池本身受到了多大的加速度沖擊影響,再根據不同的加速度等級來判斷電池要采取什么樣的保護措施。

      這里同樣是ADXL314可以大顯身手的應用場景。值得一提的是,ADXL314的工作溫度可拓展到-40到+125℃的溫度范圍(一般的車規要求是到105℃),這是因為很多胎壓監測的場景溫度可能會超過105℃,ADXL314完全滿足有些客戶提出的到125℃的溫度環境需求。

      ADXL314作為典型面向high-g應用的產品,無論是電池還是汽車碰撞,都可以捕捉到比較高的加速度變化。同時,它也是一個低功耗的產品,有低和高兩種數據速率,在不同的數據速率下最高功耗能達到170μA左右,最高輸出數據速率可達到3200Hz。

      設備狀態監測,哪款傳感器才是最佳選擇?

      基于狀態的監控(CbM)是一種有效的預測性維護策略,可用于建立趨勢、預測故障、計算資產的使用壽命,以及提高制造工廠的安全性。然而,問題來了,里面的關鍵數據入口傳感器如何選?

      最常用的傳感器是壓電加速度計,因為這類傳感器具有良好的線性度、SNR、高溫工作性能和寬帶寬。然而,壓電加速度計在DC范圍下的性能欠佳,因此在較低頻率至DC范圍內可能會出現大量故障,尤其是在風力渦輪機和類似的低RPM應用中。

      MEMS加速度計具有更高的集成度,功能也更為豐富,支持自檢、峰值加速、頻譜報警、FFT和數據存儲,抗沖擊性能高達10000g,具有直流響應能力,并且尺寸更小、重量更輕。例如ADXL354/ADXL355和ADXL356/ADXL357還具有超低的噪聲和出色的溫度穩定性,非常適合狀態監控應用。

      但是客戶的需求是多樣的:“對我們來說監測振動不太關心長期零點是不是那么地精準,能不能把產品做一些成本優化?”因此,更具成本優勢的設備狀態監測,哪款傳感器才是最佳選擇?

      ADXL359是一款低噪聲、低漂移、低功耗的3軸MEMS加速度計,完全滿足CBM應用在ISO10816、ISO20816標準下振動分析對量程(高達40g)、帶寬(1000Hz)和噪聲密度(80?g/√Hz)的主要指標要求,較高頻率下的低噪聲非常適合無線狀態監控應用,并且ADXL359對CbM進行了成本優化。

      慣性導航,分立的加速度計如何選?

      隨著自動駕駛、自動導航小車(AGV)、智能機器人等應用增長,慣性測量單元 (IMU)傳感器應用也越來越廣泛。IMU是以多軸方式組合精密陀螺儀、加速度計、磁力計和壓力傳感器的系統集成化產品,通常是集成化的產品出現,例如ADIS16480 iSensor器件就內置一個三軸陀螺儀、一個三軸加速度計、三軸磁力計、壓力傳感器和一個擴展卡爾曼濾波器(EKF)。

      但這種集成化的方案優勢也一樣可能滿足不了一些個性化的客戶需求,例如可能會覺得IMU體積太大了,或者接口等原因希望加速度計與陀螺是分開獨立設計。這個時候加速度計的選擇就很關鍵,應該如何選?需要注意哪些參數?

      ADXL359系列產品針對IMU應用做了特別的成本優化,無論是農業拖拉機還是AGV或者是在路上跑的車,只要過減速帶都一樣會在所難免地碰到振動的場景,ADXL359很好地解決了這一問題,提供了非常好的振動整流誤差性能,在振動的情況下依然能捕捉姿態或者位置。

      人體植入醫療電子,如何節省每1nW的功耗?

      雙碳理念的深入,越來越多領域對功耗異常敏感。而有一個領域對低功耗就堪稱極致的追求,那便是人體植入醫療電子設備,例如心臟起搏器等。起搏器都是在做手術時植入到人體里面去的,傳統偏低端的起搏器可能還沒有運動傳感的功能,它只是給心跳每分鐘40以下的人去佩戴以加快搏血頻率。但既使是戴起搏器的人也有運動的需求,可能也需要趕飛機或是爬樓梯,這種情況下心跳頻率自然而然會加高。如果沒有檢測出到底是處在什么樣的狀態下,起搏器只是在人為地加高頻率,戴起搏器的人就不會很舒服。

      高端的起搏器里面就會集成MEMS傳感器,檢測使用者運動狀態控制它的搏血頻率。佩戴起搏器的病人每隔10年、5年開一次刀,就是因為起搏器電池沒電了。對病人來說,如果某款起搏器通過集成MEMS傳感器,能節省10納安,讓你多用一年再開刀,你會選擇哪個?

      全新一代超低功耗MEMS加速度計ADXL367便是最新加速度計的低功耗標桿產品——喚醒模式下運動檢測功耗為200nW,測量模式下功耗為970nW。此外,電源電壓低至1.1V,采用單節電池即可運行,無需外部升壓轉換器,而自帶的豐富的數字特性(如單擊和雙擊、墜落檢測、活動檢測等),減少了對主機微處理器的計算需求,并進一步降低了系統功耗。



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