超低功耗超低成本和高性能煙霧探測器的開發(fā)

為了保護(hù)人民的生命財產(chǎn)免受不期而至的火災(zāi)的威脅，煙霧探測器已經(jīng)廣泛地在企業(yè)、賓館和辦公樓得到了應(yīng)用，接下來的一個大市場將是家庭。而要進(jìn)入家庭的話，成本和功耗將是開發(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。

設(shè)計煙霧探測器時可考慮三種基本的系統(tǒng)實現(xiàn)方式：獨立、無線連接、固定/有線連接，前兩種方式是電池供電的實現(xiàn)。煙霧探測器有3個主要的功能模塊：傳感器和信號鏈、處理器、以及通信接口。對最基本的獨立煙霧探測器來說，通常不需要處理器和通信接口。

煙霧探測器電路示意圖

功耗是無線煙霧探測器的一個非常關(guān)鍵的考慮因素，因為他們需要能夠運(yùn)行很長一段時間的電池。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)集成度也簡化了設(shè)計并可降低系統(tǒng)成本。

煙霧檢測腔內(nèi)的一個紅外（IR）二極管和紅外接收器用來探測是否有煙霧存在。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，以確定煙霧檢測腔內(nèi)是否有煙霧存在。一個用作阻抗轉(zhuǎn)換放大器的運(yùn)算放大器用來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)用選擇一個外部運(yùn)算放大器時，很重要的一點是，既要將電流消耗減到最低，又要平衡成本和建立時間性能。建立時間性能是很重要的，因為它可使得探測器能夠在很短的時間內(nèi)提供多個煙霧事件報告，從而可以將虛假警報事件減到最少。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，從而可極大地增加該應(yīng)用的電池工作時間。