TI低功耗高性能煙霧探測器解決方案

超低功耗、極低成本、高性能煙霧探測器使用 20 引腳 MSP430F1101。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

煙霧探測器是為 3 種基本類型的系統(tǒng)實(shí)施而設(shè)計(jì)的：獨(dú)立式、無線連接和固定/有線連接，前 2 種需要電池供電。煙霧探測器具有 3 個主功能塊：傳感器和信號鏈、處理器和通信接口。最基本的獨(dú)立式探測器通常不需要處理器和通信接口。

功耗是無線煙霧探測器的一個重要方面，因?yàn)樗鼈冃枰軌蛞揽恳粋€電池長時間運(yùn)行。這使得微處理器(例如 MSP430)成為該應(yīng)用的理想選擇;其高度集成的系統(tǒng)可簡化設(shè)計(jì)并降低系統(tǒng)成本。紅外 (IR) 二極管和 IR 接收器內(nèi)置于煙箱內(nèi)，用于檢測是否有煙霧。IR 二極管會定期發(fā)出脈沖，并且系統(tǒng)會檢測 IR 接收器信號以確定煙箱內(nèi)是否有煙霧。具有互阻抗放大器功能的運(yùn)算放大器用于將 IR 接收器電流放大，以便 MSP430 中的 ADC 能夠?qū)ζ溥M(jìn)行采樣。在采樣周期之間，運(yùn)算放大器和 IR 電路將關(guān)閉，并且微處理器將處于待機(jī)模式，消耗不足 1mA 的電流。

在為應(yīng)用選擇外部運(yùn)算放大器時，應(yīng)該使成本與 建立時間性能達(dá)到平衡，同時將電流消耗降至最低。建立時間對于允許探測器在短時間內(nèi)提供多個煙霧事件報告(這樣做可將假警報的數(shù)量降至最低)至關(guān)重要。為了進(jìn)一步減小外部組件的電流消耗，某些器件直接從 MSP430 端口引腳獲得電源，即便它具有關(guān)斷功能。當(dāng) MSP430 處于待機(jī)狀態(tài)時，這將導(dǎo)致放大器的電流消耗降為零，從而顯著延長此應(yīng)用的電池工作時間。

通信接口

射頻收發(fā)器：在選擇低功耗無線 (LPW) 解決方案時，范圍、網(wǎng)絡(luò)配置和功耗都是應(yīng)該考慮的重要因素。范圍受輸出功率、敏感度和選擇性的影響，它反過來影響其它信號源的堵塞和將所需信號與本地干擾區(qū)分開來的能力。在射頻設(shè)計(jì)中，選擇性同樣很重要，在設(shè)計(jì) 2.4GHz 頻帶的產(chǎn)品時尤其如此(其中很可能受到其它設(shè)備的干擾)。在選擇射頻無線電時，了解煙霧探測器所使用的網(wǎng)絡(luò)配置也很重要：點(diǎn)對點(diǎn)、星狀或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗鼤绊懴到y(tǒng)的無線電、處理器、存儲器和電源要求。

線路供電：以太網(wǎng)供電 (IEEE 802.3af) 通過標(biāo)準(zhǔn) LAN 連接將數(shù)據(jù)和電源相集成。它為連接至系統(tǒng)的設(shè)備提供不間斷的最大 15W(13W 負(fù)載)、48V 的額定電源。煙霧探測器的電源要求遠(yuǎn)低于有源器件的 12.5W 限制，可以輕松從 PoE 獲得電源。此類實(shí)施無需在傳感器位置運(yùn)行 AC 電源，并可降低探測器的電源成本，因?yàn)樗恍?DC/DC 電源轉(zhuǎn)換。