ドライバーとして、私は4つのタイヤそれぞれに搭載されている複雑な技術を評価するよりも、不必要なダッシュボードアラートを引き起こす故障したタイヤ空気圧センサーを呪うことに多くの時間を費やしてきました。タイヤ空気圧センサーが適切に機能すると、燃料効率を最大限に高め、危険なタイヤのパンクを防ぐことができます。しかし、これらの高度に統合された センサー これらのデバイスは、自動車産業以外の多くの用途にも使用できます。
タイヤ空気圧監視システムはどのように機能するのでしょうか?
賢明なドライバーならお気づきでしょうが、 ワイヤー 車からタイヤに電気が流れ込むのを待つ必要はありません。また、タイヤを電気で充電する必要もありませんでした。では、右後輪のタイヤの空気圧が少し低いことを車はどうやって知るのでしょうか。2007年以降、すべてのタイヤと車両はTPMS対応にならなければならなくなり、車に装着するすべての新しいタイヤには、タイヤのさまざまな側面を感知し、その情報を車の頭脳にワイヤレスで伝えるモジュールが含まれています。詳細はシステムや自動車メーカーによって異なりますが、基本的なブロック図を以下に示します。
大まかに言えば、このブロック図はさまざまな IoT デバイスを表すことができます。ほぼすべてのスマート センサーは バッテリー で駆動し、データの収集、処理、送信にそれぞれセンサー、 マイクロコントローラー、 トランスミッター ブロックが必要です。タイヤ監視モジュールは最低限 圧力センサー を採用していますが、多くのモジュールには 温度センサー や多軸 加速度計 も組み込まれており、補足的な環境データや位置データを提供します。
ワイヤレスタイヤ空気圧モニターモジュール
これらのモジュールは、1つのバッテリーで何年も (タイヤの寿命全体) 動作するように設計されており、消費電力が最小限に抑えられています。タイヤの他の部分と同じ衝撃、振動、ストレス、温度変化に耐える必要があるため、非常に頑丈である必要があります。その間ずっと、車両が走行している間、平均90秒ごとにデータを送信する必要があります。これらのモジュールは、ワイヤレス レシーバー (タイヤの真上の車体に搭載されていることが多い) の近距離にあるという利点がありますが、通常、非常に長い距離を移動できるGHz未満の低周波数で動作します。
Semtechの LoRa (長距離) 無線通信プロトコルは勢いを増しており、433MHzなどの低周波数で数キロメートル離れた場所に小さなデータ パケットを送信できると宣伝されています。一般的なTPMSによって送信されるデータは、電力を節約し、近隣の車両のセンサーを混乱させないために、長距離の叫び声ではなくささやき声ですが、送信ブロックは設計者が構成できる傾向があり、必要なのはデータを読み取るための周波数が一致した受信機だけです。
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したがって、これらのモジュールをネイティブ環境から取り出すと、ほぼあらゆる環境に対応できる低コストで高効率な統合ワイヤレス センサーが得られます。何かアイデアが浮かびませんか? いくつかご紹介します。
ドローンのタイヤ空気圧モニターセンサー
このアプリケーションでは、地上からデータを読み取る場合、送信機の電力を増やすか、フロントエンドを完全に変更する必要がありますが、努力する価値はあります。着陸後に取得する飛行データを記録するだけであれば、ワイヤレス部分を使用する必要さえありません。ドローンは空中に留まるために加速度計データを必要とし、気圧センサーを基本的な高度計として使用できます。NXP SemiconductorのFXTH870ファミリーなどの高度なモジュールには、2つの温度センサーがあります。1つはしきい値を超えると割り込みをトリガーするために使用できる低精度センサーで、もう1つはより多くの電力を消費する高精度センサーです。
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これを使用すると、ドローンが飛行中に劇的な温度変化を経験した場合にアラートを送信するなどの簡単な操作を実行できます。これは、深刻な問題または安全でない飛行条件を示している可能性があります。このモジュールを大量のデータに使用することを選択した場合でも、マイクロコントローラはデータのパッケージ化と送信に非常に効率的であるため、バッテリーが大幅に消耗することはありません。モジュールは電力に非常に敏感であるため、車両が自動車であるか航空機であるかに関係なく、バッテリーレベルはマイクロコントローラが車両の頭脳に送信することを想定しているパラメーターであることがよくあります。
スマート玩具のタイヤ空気圧監視システム
人間の赤ちゃんであれペットであれ、遊びの時間は大切だが、彼らの都合に合わせて行わなければならないという普遍的な真実を私たちは受け入れています。私たちは皆、子供やペットの興味を引くために特定の衝動を刺激することを目的としてしばらくはうまく機能するが、対象が気を取られると隅で落胆してキーキー鳴き、おもちゃが魅力的というよりは怖く見えるようになる、そんな電子玩具と一緒に暮らしたことがあります。タイヤ空気圧監視システムは、電力消費を削減するためにできる限りのことを行い、車が動いていないときは深いスリープ状態になります。
モジュールは内蔵の加速度計を使用して、車が起動して感知を開始するタイミングを知らせますが、同じ機能を使用して、幼児の手やテリアの鼻が興味を持って軽く押されたことを簡単に検出できます。おもちゃが近づかない限り点灯/音を立て/動かない場合、関係者全員にとってよりポジティブな体験となり、将来的にさらに高いレベルの関与を促す可能性が高くなります。ほとんどのTPMSモジュールは、 シンプルなマイクロコントローラー、 ブザー 、 LEDと同じ3.3V電源で動作し、温度と圧力のデータを測定して、おもちゃの使用方法に関する情報を取得できます。あなたの幼児は成長して、握力が強くなってきていませんか？または、犬を飼っている場合は、スマートおもちゃが雪に埋もれてはいませんか？
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TPMSのその他の用途: スポーツEquipmentとウェアラブル
犬といえば、彼らは靴を履いていません。私たちは履いています。しかし、私たちはしばしば一緒に外の世界に出かけ、同じ環境を経験します。あなたの毛むくじゃらの友達があなたに不機嫌だと知らせる頃には、すでに足の裏を火傷したり、極寒にさらされたりしているかもしれません。バッテリー付きのボードに乗っていても アンテナTPMSは靴の外側に簡単に取り付けることができます。振動センサーを使用して歩数をカウントするだけでなく、地面の温度がペットにとって安全な範囲外になった場合にスマートフォンでアラートを受け取ることもできます。少しプログラミングするだけで、スマートフォンを完全に使用せずに、利用可能なGPIOを使用して範囲を超えたときにLEDを点灯させることができます。
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内蔵の加速度計と圧力データは、バットやラケットなどのスポーツ用具のモニタリングに非常に役立つツールです。特に、非常に頑丈な構造のため、このモジュールは通常防水ではありません。タイヤ内に水が入らないようにするため、このモジュールは通常は防水ではありませんが、高加速度、振動、およびスポーツ用具やジム用具と同程度の酷使にも耐えることができます。圧力の変化は、大きなボールをどれだけ強く投げられるか、サンドバッグにどれだけ強く打てるかなど、運動能力のさまざまな側面を測定するためにも使用できます。
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1つのバッテリーで何年も使えるスマートセンサーを他にどこで使いたいでしょうか？興味があれば、 インタラクティブなリファレンスデザイン それはあなたが始めて感知するのを助けることができます！