超低功耗超低成本和高性能煙霧探測(cè)器的開(kāi)發(fā)

為了保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)免受不期而至的火災(zāi)的威脅，煙霧探測(cè)器已經(jīng)廣泛地在企業(yè)、賓館和辦公樓得到了應(yīng)用，接下來(lái)的一個(gè)大市場(chǎng)將是家庭。而要進(jìn)入家庭的話，成本和功耗將是開(kāi)發(fā)商面臨的最大技術(shù)挑戰(zhàn)。 那么怎么做才能滿足這兩方面的需求呢？本文介紹的基于TI超低功耗MSP430系列MCU的解決方案可助你快速將該產(chǎn)品推向市場(chǎng)。

設(shè)計(jì)煙霧探測(cè)器時(shí)可考慮三種基本的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式：獨(dú)立、無(wú)線連接、固定/有線連接，前兩種方式是電池供電的實(shí)現(xiàn)。煙霧探測(cè)器有3個(gè)主要的功能模塊：傳感器和信號(hào)鏈、處理器、以及通信接口。對(duì)最基本的獨(dú)立煙霧探測(cè)器來(lái)說(shuō)，通常不需要處理器和通信接口。

煙霧探測(cè)器電路示意圖

功耗是無(wú)線煙霧探測(cè)器的一個(gè)非常關(guān)鍵的考慮因素，因?yàn)樗麄冃枰軌蜻\(yùn)行很長(zhǎng)一段時(shí)間的電池。這使得像MSP430這樣的MCU（微控制器）理想地適合這類應(yīng)用，其很高系統(tǒng)集成度也簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并可降低系統(tǒng)成本。

煙霧檢測(cè)腔內(nèi)的一個(gè)紅外（IR）二極管和紅外接收器用來(lái)探測(cè)是否有煙霧存在。紅外二極管定期發(fā)脈沖，控制器則不斷地檢查紅外接收器能否接收到信號(hào)，以確定煙霧檢測(cè)腔內(nèi)是否有煙霧存在。一個(gè)用作阻抗轉(zhuǎn)換放大器的運(yùn)算放大器用來(lái)放大紅外接收器的電流，以使得它可以被MSP430中的ADC取樣。在兩個(gè)取樣周期之間，運(yùn)算放大器和紅外電路是關(guān)閉的，微控制器工作在待機(jī)模式下，消耗不到1mA電流。

在為該應(yīng)用選擇一個(gè)外部運(yùn)算放大器時(shí)，很重要的一點(diǎn)是，既要將電流消耗減到最低，又要平衡成本和建立時(shí)間性能。建立時(shí)間性能是很重要的，因?yàn)樗墒沟锰綔y(cè)器能夠在很短的時(shí)間內(nèi)提供多個(gè)煙霧事件報(bào)告，從而可以將虛假警報(bào)事件減到最少。為了進(jìn)一步降低外部元件的電流消耗，有些元件可以直接由MSP430的一個(gè)端口引腳進(jìn)行供電，盡管它有停機(jī)功能。這可將放大器的電流消耗降為零，當(dāng)MSP430處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，從而可極大地增加該應(yīng)用的電池工作時(shí)間。