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Designer's Corner

2007年7月

バッテリー不要のタイヤ空気圧センサー

弾性表面波(SAW)技術で実現
07corner01

バッテリーは不要
(a)圧力センサー、アンテナ、RFIDタグはタイヤの中に埋め込まれており、薄いゴム製パッチに覆われている。(b)のSAWセンサー上のカバーを取ると、(c)のように圧力と温度を決定する3つの独立した共振子があることが分かる。

 米国高速道路交通安全局(NHTSA)は、2007年9月1日以降に生産される全ての乗用車と軽量トラックに、タイヤ空気圧モニタリングシステム(TPMS)の採用を義務付けている(http://rbi.ims.ca/5391-539)。2000年に制定された「運輸リコール強化、報告責任、書類(TREAD)法」(http://rbi.ims.ca/5391-540)の要求に合わせて、もし運転中にタイヤ空気圧の要求水準よりも25%以上減少した場合に、TPMSは異常表示灯(MIL)を点灯しなければならない。この規制は総重量が約4.5トン(1万ポンド)以下の車両のみが対象であるが、大型トラックはすでにより精密なタイヤ空気圧モニターを使用している。規制がなくても、すべてのタイヤのバッテリーを不要にする代替技術が提案されているのだ。
  米Honeywell Sensing & Controll社は仏Michelin(ミシュラン)社の北米法人(http://rbi.ims.ca/5391-541)と協力して、弾性表面波(SAW)技術を応用することによりバッテリーを必要としない圧力温度センサーを開発した。SAWセンサーは、圧力温度測定と基準値を得るために3つのアルミニウム電極を持つ圧電セラミックス基板を使用している。双方向性の櫛型電極(IDT)が、印加電圧に対する機械的出力だけでなく、機械動作信号に対する電圧出力を行う。センサーに電力を与えるために、センサーアンテナがRF信号を縞模様の間隔と温度から決定される周波数を持った電圧に変換する。機械動作信号を得るために、センサーのハウジングカバーが、印加圧力に比例してSAW周波数が変化する共振子基板を共振させるのに必要な力を与えるダイアフラムのように動作する。
  センサー部は約3gで、11gのゴム製パッチの中にRFIDタグとアンテナと合わせて実装されている。「eTire II」(http://rbi.ims.ca/5391-542)と名付けられたこのユニットの消費電力は1mWである。
  携帯型リーダーや路側リーダーにセンサーデータをRF送信することにより、運転手や監視員はタイヤからのわずかな空気漏れを発見するのに十分な精度を持った情報を得られる。また無線技術を使ってタイヤ内部から空気圧と温度を計測すれば、運送業者のトラック管理担当者の助けになる、燃費とタイヤ寿命の向上につながる正確なタイヤ空気圧モニタリングを実現できる。
(Randy Frank)

 

 

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