- s6 p" ?6 ^, \( X1 a. c' H當(dāng)前市面上的無線傳感器大都由收發(fā)器、額外的外圍元件、刺激探測器及微控制器等多個IC組成，由電池供電，需要使用專用微控制器在每一節(jié)點對感測到的數(shù)據(jù)進行本地后處理。這類方案由于所需元件數(shù)較多，且后期使用需要維護，導(dǎo)致成本較高，目標市場有限。6 j' G8 n. D5 a4 b5 s9 Q! k
* `* \7 O; g/ S2 u% K( D智能無源傳感器則將多個傳感器和功能集成到單個芯片（遠程中央處理單元進行后處理。這種創(chuàng)新方案的優(yōu)勢在于集成度高，元件數(shù)較少，單個處理單元可為多個傳感器工作，無需后期維護，較傳統(tǒng)的無線傳感器降低成本和能耗，且市場擴展性極高。 7 ]6 i I3 x5 ]; e+ T3 ^" \' q' k7 |( f7 `" h 智能無源傳感器的工作原理 0 d5 Z( [% E& Y- s& h6 f0 P' o. O; E/ z% R
智能無源傳感器的核心是MagnusR-SIC和一個遠程無線收發(fā)器。MagnusR-S是一個系統(tǒng)單芯片，集成了能量收集引擎、感測濕度或壓力的ChameleonTM傳感器引擎、溫度傳感器、感測接收到的能源的距離傳感器及存儲獨特ID的非易失性存儲器；遠程無線收發(fā)器用于收集感測信息并對其進行后處理，每秒能收集來自100個傳感器的數(shù)據(jù)。1 c8 B" }1 {/ f$ l: n
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由MagnusR-S連接到天線而形成的智能無源傳感器是完全可嵌入的。天線作為MagnusR-S和遠程無線收發(fā)器之間的通信介質(zhì)，和根據(jù)環(huán)境改變天線阻抗的刺激探測器。ChameleonTM傳感器引擎用于檢測由周圍環(huán)境變化引起的天線阻抗的變化，將感測到的數(shù)據(jù)數(shù)字化為9位數(shù)字代碼以便進行處理。距離傳感器檢測芯片內(nèi)部可提供的功率，以確定與無線收發(fā)器相關(guān)的傳感器的位置，它將距離信息數(shù)字化為5位數(shù)字代碼。溫度傳感器的檢測精度在0oc-50oc為±0.3oc，在-40oc-85oc為±1oc。感測通過對存儲在非易失性存儲器中校準的已知狀態(tài)進行相關(guān)測量而實現(xiàn)，參考數(shù)據(jù)可隨時被檢索用于相關(guān)感測。遠程無線收發(fā)器收集感測數(shù)據(jù)并對其進行后處理，減輕每一單個傳感器本地后處理數(shù)據(jù)的負擔(dān)，使得單個無線收發(fā)器能服務(wù)于數(shù)以千計的傳感器。 / A X" }9 {2 o5 i ' Y! r, t/ M( q4 `' \9 H5 p5 }7 D汽車智能無源傳感器 ! q6 K6 h+ _* [7 q % a8 W* p& O; ^' F0 ?' x5 j( l# |因MagnusR-SIC采用定制的天線和封裝，高度靈活性使得智能無源傳感器能跨越汽車、醫(yī)療、工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)等多個應(yīng)用領(lǐng)域。在汽車領(lǐng)域，該方案主要用于胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、座椅壓力檢測、整車質(zhì)量控制漏水檢測及液位檢測。 ! O9 B0 y4 w. w& w2 {/ c: w. `0 f 胎壓監(jiān)測系統(tǒng)) p: y; X* z3 c, d. e) y3 V; g3 \3 c
, c2 E6 K+ C- p9 Y ]胎壓監(jiān)測系統(tǒng)用作實時自動監(jiān)測行車過程中的輪胎氣壓，在出現(xiàn)胎壓不足或過高的危險征兆時及時報警，提升行車安全性和燃油經(jīng)濟性，延長輪胎使用時間，減少懸掛系統(tǒng)的磨損。市場上當(dāng)前用于胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的多芯片傳感器，被安裝在每一輪圈和閥桿，使用電池供電，能耗高于250uW，需要加速計以避免輪胎未移動時將電池耗盡，在輪胎旋轉(zhuǎn)期間需重新編程以定位，成本高于30美元。" z g9 b/ S+ c6 o
8 O, }$ H( B) c; G0 [最初使用智能無源傳感器的胎壓監(jiān)測系統(tǒng)由一個雙天線模塊和一個撓度隨壓力變化的鋼膜組成：單極子利用閥桿作為通信的單極子天線，環(huán)形天線收集電能以驅(qū)動傳感器；鋼膜是真空填充球的一部分，和PCB一起被封裝在一個塑料體內(nèi)。其工作原理的核心是：電容式傳感器檢測由鋼膜撓度變化引起的電容變化。 8 u6 p8 E q; E- q ( x1 m- W$ d' C! ~而安森美半導(dǎo)體的智能無源傳感器是單芯片方案，由MagnusR供電而無需電池，能耗低于15uW。智能無源傳感器標簽置于每一輪胎，獨特的RFID提供自動輪胎定位，無論當(dāng)輪胎旋轉(zhuǎn)還是靜止時都可感測輪胎壓力和溫度信息，并將信息數(shù)字化為9位代碼。該方案集成含前后兩條天線的軟件無線電模塊到現(xiàn)成的電子控制單元，可用于汽車中的多個傳感器標簽。這智能無源傳感器方案用于胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的成本遠遠低于30美元。( v. U0 t' d- w2 B0 l' _
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傳感器標簽的識別是通過利用每一傳感器的兩個非易失性內(nèi)存插槽，即標簽識別號（TID）和電子產(chǎn)品代碼（EPC）來實現(xiàn)。TID內(nèi)存插槽提供無法擦除的唯一傳感器識別號，并在生產(chǎn)過程中以硅級別分配給每一傳感器。TID包含制造代碼（由RFID全球管理機構(gòu)GS1分配）和傳感器類型、制造時間及地點信息。EPC內(nèi)存插槽為用戶定義的分配給傳感器標簽的標號提供最少96位可寫內(nèi)存。 : b/ H5 { u) b$ \* e" k$ b& |8 b0 S) t: N1 r 座椅壓力檢測, `/ X) j2 u g; m0 Q: u0 `5 K
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座椅壓力檢測是通過傳感器來實現(xiàn)保障乘員安全的系統(tǒng)。當(dāng)今的座椅壓力傳感器是有源有線的網(wǎng)絡(luò)檢測，置于坐墊內(nèi)，需要連接電源，且不提供人體檢測，只提供壓力檢測，因此，任何物體如一袋食品雜貨，也會觸發(fā)安全帶警告燈。- ]' Z! y' ]% o2 {) G6 E6 c
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安森美半導(dǎo)體新推出的用于座椅壓力檢測的方案是無源無線的單芯片方案，無需電池供電，能耗低于15uW。該無線傳感器標簽被貼于座椅內(nèi)（濕度傳感器標簽貼于椅背，壓力傳感器標簽貼于座墊）。濕度標簽通過人體檢測元素可確定座椅上是否有人，消除物品觸發(fā)安全帶警示的麻煩，提升可靠性；壓力標簽通過體重檢測確定坐在座位上的是小孩還是成年人，這信息可從RFID閱讀器發(fā)送到汽車控制單元以優(yōu)化氣囊釋放角度來增強安全性。其中的軟件無線電模塊可使用胎壓監(jiān)測系統(tǒng)中的相同單元。這方案易于擴展至添加乘員位置檢測功能。 6 I; [% y m" h! U' Q& p# O$ g2 A% ?4 }+ M! |5 Y# e3 z/ ? 整車質(zhì)量控制 Q% J$ |3 e& s0 \! c) R" z( t1 s9 Y% Q) g2 N$ u
漏水檢測車廠在汽車出廠前會對其進行高壓浸水測試：關(guān)閉汽車門窗后，從不同角度對汽車進行高壓噴水，以測試汽車的密封性能及底盤是否滲水。當(dāng)前市面上的方案多采用人工探測的方式，耗時長且容易出錯，一旦檢測出漏水，必須將汽車拆卸至底盤以作修復(fù)。7 p/ G6 m" G+ k* W, e1 n7 C
0 U) G$ N+ X. c- ]6 N安森美半導(dǎo)體的智能無源傳感器用于此類應(yīng)用時，在制造過程中將無線傳感器標簽貼于底盤的特定區(qū)域，通過簡單的干或濕的傳感器代碼提供濕度傳感器功能，工廠工人只需手持閱讀器繞車查詢傳感器標簽，無需人工探測，如果浸水，傳感器代碼會指出精確的浸水源，汽車將下線作檢測。根據(jù)汽車尺寸和汽車整車廠商的要求，用于整車漏水檢測的配置可由2至10多個濕度傳感器組成。 # |" }' @ H" j" P, f" v8 U# V# [4 g 液位檢測 $ U, J8 @3 F1 _! q3 W, y1 L9 u 8 _* N8 | T& M$ }汽車液位檢測包括對燃油箱油量、機油液位、制動液液位及酸性液體液位等的檢測。市場上當(dāng)前的汽車液位檢測系統(tǒng)需要連接電線，且須位于容器內(nèi)部。4 E n) N( Z* K7 ^
1 b! x6 t R5 c而安森美半導(dǎo)體的智能無源傳感器可在容器外感測液位，省去油箱里的敏感電子。這傳感器標簽針對液體的介電常數(shù)進行了優(yōu)化，能檢測多種液體；其長度最長不超過4英寸，從而能滿足在空間有限的容器外貼多個傳感器標簽的需求。 4 r H0 k V r3 {4 k0 U5 n- u1 h `5 _2 W/ b' |6 {; C8 N
將智能無源傳感器標簽剝離并貼在容器外，并使用手持閱讀器查詢傳感器標簽以獲得一個傳感器代碼，傳感器代碼將被發(fā)送到后端微控制器用于后處理，以將傳感器代碼和汽車內(nèi)特定的液位相對應(yīng)。. \& [8 D# ^; r7 F9 R8 [& f4 |