[发明专利]在TPMS应用中用于运动检测的单轴线地磁场传感器

说明书

提供一种传感器模块，包括磁传感器和微控制器。磁传感器配置为测量投射在磁传感器的感测轴线上的地磁场的磁场分量的幅度，并且配置为生成测量信号。磁传感器配置为围绕穿过地磁场的轴线旋转，使得当投射到感测轴线上的磁场分量的幅度由于磁传感器围绕轴线的旋转而改变时，测量信号在第一极值与第二极值之间振荡。微控制器配置为从磁传感器接收测量信号、在采样周期内从测量信号获取预定数量的测量样本、计算所获取的测量样本的方差值、以及基于方差值的阈值测试来确定磁传感器是否正在围绕轴线旋转。

技术领域

本公开总体涉及用于运动检测的装置和方法，并且更特别地涉及配置为检测车辆运动的磁传感器。

背景技术

轮胎压力监测系统(TPMS)在车辆安全性和减少排放中起重要作用。多个国家和理事机构已颁布强制性规章，要求车辆具有TPMS；例如美国，欧盟和韩国。该市场的大部分由直接轮胎压力监测系统提供，在这些轮胎压力监测系统中，每个轮胎均包括TPMS传感器模块。由于这种高的市场渗透性，这些传感器模块的成本和尺寸是非常重要的。电流传感器模块由轮胎压力传感器(TPS)集成电路、电池、用于通信的天线以及非常少量的分立无源电子部件组成。

大多数传感器模块使用运动检测传感器，以在车辆停放时通过进入断电模式来节省传感器模块的电池寿命。以这种方式，可使传感器及其不可更换电池的使用寿命最大化。如今，测量车轮运动的最常见的方法是使用径向方向加速度传感器(例如z轴加速度传感器、x轴加速度)或振动传感器。因此，典型的运动检测传感器响应于g力，并且是加速度计或振动传感器。

为了检测车辆是否正在行驶或停放，根据采样周期对加速度传感器进行采样。通常，使用z轴加速度传感器来测量表示车辆速度的离心力的绝对值。最小可检测速度受加速度偏移误差的限制，加速度偏移误差可在半导体生产中的传感器校准过程中设定。现有技术的校准技术产生+/-3.5g的偏移误差，这将运动检测阈值限制为大约20km/h。也就是说，在20km/h以下不能检测到运动检测。

加速度传感器的另一个缺点是它们需要校准过程以测量径向方向上的绝对加速度(例如偏移校准、温度校准、灵敏度校准等)。校准过程在半导体生产线中进行。为了避免额外的寿命漂移并对偏移误差保持相同的高精度，应用还可能需要具有自动校准过程以保持其整个寿命过程中的精度。校准过程在传感器制造时需要更多的成本和时间，并且应用中的自动校准需要更多的能量。偏移误差对用于运动检测的最小车辆速度起决定性作用，目前该车辆速度限于20km/h。

使用微机电系统(MEMS)加速度传感器的TPMS传感器必须在安装到车轮中之前被小心处理，以防止由于机械共振导致的加速度计的断裂。因此，断裂的风险高。

此外，采用片外振动传感器的TPMS传感器包括电路，该电路调节来自振动传感器的信号，从而可检测运动。具有冲击传感技术的用于传感器的TPMS传感器软件通常要求在传感器被认为运动之前观察到多次振动。此外，振动传感器是非常高阻抗的装置，并且因此信号调节电路也必须具有高输入阻抗。不幸的是，这通常导致电路固有地易于受到电磁干扰(EMI)影响。结果是传感器可能在车辆不移动时运行和消耗能量。此外，振动传感器的外部安装需要额外的印刷电路板(PCB)空间，并且与集成解决方案(例如加速度传感器)相比，它们也相当昂贵。在PCB级别上的额外校准需要更多的成本和时间，这是因为在层级(Tier)1的生产线中需要特殊设备。

因此，改进的运动检测传感器可能是可期望的。

发明内容

实施例提供了用于检测运动的装置、方法和系统。