Каталог
На фоне быстро растущего рыночного спроса на электронные системы управления транспортными средствами (как показано на рисунке) автомобильные сенсорные технологии продолжают развиваться. Общие тенденции в отношении будущих автомобильных датчиков включают:
Интеллект: Датчики со встроенными возможностями обработки и принятия решений.
Миниатюризация: Меньшие форм-факторы для упрощения интеграции и снижения стоимости.
Интеграция: Объединение нескольких сенсорных функций или электроники в одном корпусе.
Многофункциональность: Одно устройство, измеряющее несколько физических параметров.
Новые материалы & Процессы: Новые структуры датчиков, созданные с использованием передовых материалов и технологий производства.
Датчики на основе МЭМС стали ключевыми компонентами современных автомобильных датчиков.
Классификация автомобильных датчиков
В зависимости от системного контекста и функций автомобильные датчики можно разделить на:
Система управления силовым агрегатом MEMS
Система электроники кузова MEMS
Электронная система безопасности MEMS
ADAS (усовершенствованная система помощи водителю) MEMS
1. Система управления силовым агрегатом MEMS
Расходомер воздуха — контроль впуска
Датчик детонации — управление двигателем
Датчик дорожного просвета — управление подвеской
Умный датчик батареи - управление аккумулятором
Датчик кислорода – мониторинг и контроль выбросов выхлопных газов
Датчик положения педали — функции старт-стоп/автоудержание
Угол & Датчики положения — управление двигателем/управление рулевым управлением
Датчики давления — двигатель, трансмиссия, турбокомпрессор и система управления впрыском топлива
2. Система электроники кузова MEMS
Датчик внешней освещенности — автоматическое управление фарами
Датчик скорости подъема окна — защита от защемления электрических стеклоподъемников
Датчик дождя — автоматические дворники
Датчики давления — центральный замок
Датчик качества воздуха — Воздухозаборник системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
Датчик температуры – ОВК
Датчик влажности – ОВК
3. Система защитной электроники MEMS.
Датчик высокого давления – ESC (электронный контроль устойчивости)
Датчик угла поворота рулевого колеса – ЭСК
Акселерометр — подушки безопасности/АБС
Датчик занятости сиденья — подушки безопасности
Датчик гироскопа (скорости рыскания) — подушки безопасности
Датчик скорости колеса – АБС
Датчик давления – TPMS (система контроля давления в шинах)
Датчик температуры – ТПМС
4. АДАС МЭМС
КМОП-датчик изображения – удержание полосы движения / круговой обзор на 360°
Радар миллиметрового диапазона дальнего действия — адаптивный круиз-контроль/предупреждение о столкновении
Лидар — предупреждение о столкновении/автономное вождение
Радар ближнего действия миллиметрового диапазона - помощь в слепых зонах
Ультразвуковой датчик - помощь при парковке
Инфракрасный датчик - ночное видение
Применение автомобильных MEMS
Автомобильный рынок является основной областью применения датчиков. Автомобильные датчики MEMS служат важным источником информации для электронных систем управления транспортными средствами, обеспечивая в режиме реального времени точные измерения температуры, давления, положения, скорости, ускорения, вибрации и многого другого. Типичный семейный седан теперь оснащен почти 100 датчиками; В роскошных автомобилях их может быть до 200.
Помимо MEMS, рынок автомобильных датчиков включает в себя классические активные датчики, такие как датчики пробега, датчики давления масла на впуске, датчики температуры охлаждающей жидкости, расходомеры воздуха, датчики TPMS, химические датчики, инерционные датчики, магнитные датчики, ультразвуковые датчики, датчики изображения, радар и LiDAR.
Основные типы и функции датчиков
Датчик одометра (пробега)
Принцип: Эффект Холла или фотоэлектрическое обнаружение.
Функция: вычисляет скорость и расстояние автомобиля, используя скорость вращения колеса/оси (ω) и известный радиус шины (r):
Расстояние=r×ω×t.
Дизайн: Зубчатый привод с двумя подшипниками на приводном валу, снижающий крутящий момент и трение. Разъем находится на картере коробки передач.
Датчик давления во впускном коллекторе
Функция: Измеряет абсолютное давление во впускном коллекторе, выдает напряжение на ЭБУ для определения базового количества впрыскиваемого топлива.
Распространенные типы: Полупроводниковые пьезорезистивные датчики.
Приложения: Используется на таких автомобилях, как Audi 100 (двигатель V6), Santana 2000, Jeep Cherokee 2,5 л, Toyota Crown 3,0 л и т. д.
Датчик давления масла
Функция: Контролирует давление масла в двигателе, сигнализирует водителю, когда давление масла падает ниже безопасного уровня.
Типы: Кремниевые пьезорезистивные и кремниево-емкостные МЭМС-сенсоры, интегрированный чувствительный элемент, устройство формирования сигнала и интерфейсная электроника.
Датчик температуры охлаждающей жидкости
Внутренний элемент: Полупроводниковый термистор — сопротивление уменьшается с повышением температуры.
Расположение: Установлен в блоке двигателя или водяной рубашке головки блока цилиндров.
Роль: Предоставляет ЭБУ данные о температуре охлаждающей жидкости для корректировки впрыска топлива и угла опережения зажигания.
Датчик расхода воздуха (MAF)
Функция: Преобразует массу или объемный расход всасываемого воздуха в электрический сигнал для расчета впрыска топлива ЭБУ.
Типы:
Лопастные (например, Toyota Previa),
Вихреобразование (например, Lexus LS400),
Горячий провод (например, Nissan Sunny VG30E),
Горячепленочные (объемные и массово-расходные модели).
Датчик скорости колеса ABS
Расположение: Установлен на тормозном суппорте рядом с ротором.
Принцип: Индуктивная катушка улавливает зубчатый звуковой сигнал на ступице колеса; генерирует квазисинусоидальный сигнал переменного тока, пропорциональный скорости колеса, который передается в ЭБУ ABS.
Датчик удара подушки безопасности
Типы:
Триггерные датчики: Обнаружение резкого замедления во время столкновения и инициирование раскрытия подушки безопасности.
Датчики безопасности: Предотвращение ложного развертывания в случае отсутствия столкновений.
Технологии: Акселерометры резонансного типа и нерезонансные (пьезоэлектрические или магнитострикционные).
Датчик кислорода в выхлопных газах
Цель: Измеряет концентрацию O₂ в выхлопных газах для контроля соотношения воздух-топливо.
Варианты:
Датчик из циркониевой керамики (от –40 °C до 900 °C, точность ±1 %),
Датчик концентрации циркония (от 300 °C до 800 °C),
Твердоэлектролитный датчик кислорода (от 0 °C до 400 °C, точность ±0,5%),
Полупроводниковый датчик TiO₂ (устойчив к загрязнению свинцом).
Позиция & Датчики скорости
Функции: Контролируйте углы коленчатого и распределительного валов, положение дроссельной заслонки, скорость автомобиля, ускорение/замедление.
Типы: Генераторные, магниторезистивные, датчики Холла, герконовые, оптические и транзисторно-магнитные датчики.
Датчик положения дроссельной заслонки: Определяет угол дроссельной заслонки с помощью механической связи — переключателя, переменного резистора или встроенных конструкций.
Датчик положения коленчатого вала: Обеспечивает сигналы верхней мертвой точки, угла поворота коленвала и скорости. Типы включают индуктивные, на эффекте Холла и оптические варианты.
Датчик детонации: Установлен на блоке двигателя для обнаружения детонации посредством вибрации – магнитострикционной или пьезоэлектрической.
Скорость автомобиля & Датчики оборотов двигателя (EV)
Датчик оборотов двигателя: Индуктивные, оптические или бесконтактные измерения на основе эффекта Холла для обеспечения безопасности и точности.
Датчик скорости автомобиля: Электромагнитный, оптический, с переменным сопротивлением или эффект Холла для измерения скорости движения.
Обзор рынка
Сегмент автомобильных датчиков стал основной областью применения устройств MEMS. Датчики давления, акселерометры, гироскопы и датчики потока вместе составляют 99% автомобильных приложений MEMS, при этом пятилетние темпы роста составят 3–12%. Датчики давления MEMS являются наиболее широко используемыми и стоят около 5–7 долларов за штуку. В 2018 году доход от автомобильных МЭМС-датчиков давления достиг $1,8 млрд, что составляет 74% от общего дохода отрасли МЭМС-датчиков. Ключевые факторы роста включают TPMS, тормозные датчики ESC, системы боковых подушек безопасности, более строгий контроль выбросов (давление EGR) и мониторинг давления окружающей среды.
Пять лучших автомобильных MEMS-приложений по выручке
Электронный контроль устойчивости (ESC)
Системы подушек безопасности
Абсолютное давление в коллекторе (MAP)
Мониторинг давления в шинах (TPMS)
Обнаружение опрокидывания
Известные приложения MEMS
Массовые, высокоточные и недорогие МЭМС идеально подходят для автомобильных ЭБУ.
Акселерометры MEMS заменяют устаревшие электромеханические акселерометры в системах подушек безопасности и ABS.
Гироскопы MEMS в автомобилях высокого класса поддерживают активную подвеску и защиту от опрокидывания.
Датчики давления MEMS, встроенные в TPMS, передают давление в шинах, температуру и скорость колеса по беспроводной сети.
Многоточечные датчики MAP улучшают экономию топлива и выбросы в системах EFI.
Кремниевые датчики давления MEMS заменяют керамические емкостные датчики в системах EGR.
Китай, являющийся крупнейшим в мире производителем и потребителем автомобилей, стал крупнейшим рынком для применения автомобильных датчиков. По данным IMARC Group, мировой рынок автомобильных датчиков достиг 29,2 млрд долларов в 2024 году и, по прогнозам, вырастет до 72,1 млрд долларов к 2033 году (СГТР 10,04% в 2025–2033 годах). Технология MEMS постепенно вытесняет традиционные датчики в качестве основного направления автомобильных датчиков.
Китай, являющийся крупнейшим в мире производителем и потребителем автомобилей, стал крупнейшим рынком для применения автомобильных датчиков. По данным IMARC Group, мировой рынок автомобильных датчиков достиг 29,2 млрд долларов в 2024 году и, по прогнозам, вырастет до 72,1 млрд долларов к 2033 году (СГТР 10,04% в 2025–2033 годах). Технология MEMS постепенно вытесняет традиционные датчики в качестве основного направления автомобильных датчиков.
Заключение
Подводя итог, можно сказать, что быстрое распространение автомобильных электронных систем управления привело к постоянному развитию сенсорных технологий. Будущие автомобильные датчики будут характеризоваться повышенным интеллектом, миниатюризацией, интеграцией, многофункциональностью и использованием новых материалов и процессов. Датчики на основе MEMS теперь являются основой датчиков транспортных средств, управления трансмиссией, бортовой электроники, систем безопасности и ADAS. По мере того, как транспортные средства становятся все более подключенными, автономными и электрифицированными, спрос на высокопроизводительные, надежные и экономичные датчики MEMS будет только расти. К 2030 году мировой и китайский рынки автомобильных датчиков ожидают значительный рост, что укрепит позиции технологии MEMS в качестве преобладающего выбора для приложений следующего поколения в области автомобильных датчиков.
Вышеупомянутое введение лишь поверхностно коснулось области применения технологии датчиков давления. Мы продолжим изучать различные типы сенсорных элементов, используемых в различных продуктах, их работу, их преимущества и недостатки. Если вам нужна более подробная информация о том, что здесь обсуждается, вы можете просмотреть соответствующий контент далее в этом руководстве. Если у вас мало времени, вы также можете нажать здесь, чтобы загрузить подробную информацию об этом руководстве. Данные датчика давления воздуха PDF.
Для получения дополнительной информации о других сенсорных технологиях, пожалуйста, Посетите нашу страницу датчиков.
Я часто веду блог и искренне благодарю вас за вашу информацию. Эта замечательная статья действительно вызвала у меня интерес. Я буду записывать ваш блог и проверять наличие новой информации примерно раз в неделю. Я тоже подписался на ваш RSS-канал.