安森美半导体首创智能无源传感器助力智能汽车的发展

安森美半导体最近收购了Fairchild半导体，为客户带来50年的汽车行业经验，是全球第二大非微控制器的汽车半导体供应商，提供包括用于自动驾驶和汽车功能电子化的全面方案。在汽车快速向智能化迈进的进程中，传感器尤为关键。在这一趋势下，安森美半导体推出世界上首款无源、无需额外单片机控制的智能传感器，基于RFID协议，单芯片集成能量收发功能，可检测温度、湿度、压力和距离，开创传感器应用的新格局。

智能无源传感器的功能模块及工作原理

智能无源传感器包括三个功能模块：天线模块，基于Magnus IC的传感器模块，电源、单片机、处理模块，如图1所示。天线模块基于UHF工业标准第二版协议进行无线通信，并收集能量供内部处理单元使用。电源、单片机、处理模块兼容RFID生态系统部件，可用标准的RFID阅读器进行读取等工作。基于Magus IC(业界首款无源RFID传感器芯片)的传感器模块，可调整的前端自动调谐模块可通过内部电路感知阻抗变化检测环境状态，如湿度或压力，每个智能传感器都有一个独立的温度传感器来读取温度信息，芯片通过无线信号强度来检测距离/运动/状态，每个智能传感器内部存储保存独一无二的ID用于进行身份识别。最终检测精度取决于UHF RFID工作频率范围内的过采样频率。

图1：智能无源传感器功能框图

智能无源传感器基于RFID协议，传输频率范围为860至960 MHz。首先，RFID阅读器发送读取命令，同时为RFID传感器充电，当RFID芯片被充电后开始工作，读取相关的传感器信息，并通过天线反馈至RFID阅读器。

智能无源传感器的优势

相较现有传感器，智能无源传感器有诸多优势：现有传感器需在每个PCB上放置检测传感器、电源、控制及通信芯片、单片机等，因而体积尺寸大，成本高，需要维护；而智能无源传感器的每个节点为被动发现智能标签电源，单片机及数据处理都放在独立的阅读器上，无需电池，尺寸小，像胶带一样薄，每个阅读器可支持多个标签，因而成本低，无需维护。

虽然UHF RFID辅助电子标签也是无源标签，节点无需电池，通过TID码和电子标签代码(EPC)实现独一无二的ID，但被工作吸附材料表面反射会降低有效读取距离 ，且无传感器功能；智能无源传感器无工作吸附材料表面反射，从而升级有效读取距离，且集成湿度、压力、距离和温度检测等传感器功能。

智能无源传感器应用实例

一个智能无源传感器阅读器可读取上千个传感信息，所以在车上仅需要一个阅读器配以多个天线就可满足很多传感需求，如液位检测、胎压监测(TPMS)、温度检测、座椅检测、雨刮、室内空气及前大灯湿度/漏液检测等。

图2：一个阅读器满足无限车载传感器应用需求

1. 座椅检测

座椅检测是通过传感器来实现保障乘员安全的系统。常用的座椅检测系统基于重量或压力进行判断，任何物体如一袋食品杂货，也会触发安全带警告，误判率比较高。

安森美半导体新推出的智能无源传感器方案中，无线传感器标签被嵌入座椅内(湿度传感器标签嵌入椅背，压力传感器标签嵌入座垫) 。湿度标签通过人体检测元素可确定座椅上是否有人，消除物品触发安全带警示的麻烦，提升可靠性；压力标签通过体重检测确定乘客的体型大小，并可将乘员坐姿反馈至智能安全气囊控制单元以优化气囊释放角度来增强安全性。该方案可检测车内剩余座位数，可扩展到对后排座椅和儿童安全座椅的检测，并且多个座椅共用一个控制单元（阅读器）进行控制，嵌入式无源湿度传感器无需任何线束和接插件。

图3：座椅检测 传统方案(左) vs.智能无源方案(右)

2. 液位检测

汽车液位检测包括对燃油箱油量、机油液位、制动液液位及酸性液体液位等的检测。市场上当前的汽车液位检测系统需要连接电线到水槽内部。

而安森美半导体的智能无源传感器可使水槽中没有任何引线及电气问题：用流体的介电常数进行液位检测，可以检测多种液体包括水、煤气、汽油、机油、溶剂酸等等 ，贴合式的湿度传感器放置在水槽的外部，传感器标签最长不超过4英寸，长距离测量可使用多个标签，通过检测连通管道可实现精确测量，两个传感器分别安装在上端和下端，通过介电常数的变化进行检测（例如气体混合物）。

图4：液位检测 市场当前方案(左) vs. 智能无源传感器方案(右)

3. 雨量传感器 - 自动雨刮启动控制

当前汽车使用的雨刮控制系统基于阳光折射，易受干扰而触发误动作。而创新的智能无源传感器使用湿度检测，可覆盖挡风玻璃更宽的区域 ，可将多个湿度传感器标签贴于挡风玻璃上不同位置，检测挡风玻璃上高介电常数的水，挡风玻璃上传感器的