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。

設計注意事項

煙霧探測器是為 3 種基本類(lèi)型的系統實(shí)施而設計的：獨立式、無(wú)線(xiàn)連接和固定/有線(xiàn)連接，前 2 種需要電池供電。煙霧探測器具有 3 個(gè)主功能塊：傳感器和信號鏈、處理器和通信接口。最基本的獨立式探測器通常不需要處理器和通信接口。

功耗是無(wú)線(xiàn)煙霧探測器的一個(gè)重要方面，因為它們需要能夠依靠一個(gè)電池長(cháng)時(shí)間運行。這使得微處理器(例如 MSP430)成為該應用的理想選擇;其高度集成的系統可簡(jiǎn)化設計并降低系統成本。紅外 (IR) 二極管和 IR 接收器內置于煙箱內，用于檢測是否有煙霧。IR 二極管會(huì )定期發(fā)出脈沖，并且系統會(huì )檢測 IR 接收器信號以確定煙箱內是否有煙霧。具有互阻抗放大器功能的運算放大器用于將 IR 接收器電流放大，以便 MSP430 中的 ADC 能夠對其進(jìn)行采樣。在采樣周期之間，運算放大器和 IR 電路將關(guān)閉，并且微處理器將處于待機模式，消耗不足 1mA 的電流。

在為應用選擇外部運算放大器時(shí)，應該使成本與 建立時(shí)間性能達到平衡，同時(shí)將電流消耗降至最低。建立時(shí)間對于允許探測器在短時(shí)間內提供多個(gè)煙霧事件報告(這樣做可將假警報的數量降至最低)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 MSP430 處于待機狀態(tài)時(shí)，這將導致放大器的電流消耗降為零，從而顯著(zhù)延長(cháng)此應用的電池工作時(shí)間。

通信接口

射頻收發(fā)器：在選擇低功耗無(wú)線(xiàn) (LPW) 解決方案時(shí)，范圍、網(wǎng)絡(luò )配置和功耗都是應該考慮的重要因素。范圍受輸出功率、敏感度和選擇性的影響，它反過(guò)來(lái)影響其它信號源的堵塞和將所需信號與本地干擾區分開(kāi)來(lái)的能力。在射頻設計中，選擇性同樣很重要，在設計 2.4GHz 頻帶的產(chǎn)品時(shí)尤其如此(其中很可能受到其它設備的干擾)。在選擇射頻無(wú)線(xiàn)電時(shí)，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 )，因為它會(huì )影響系統的無(wú)線(xiàn)電、處理器、存儲器和電源要求。

線(xiàn)路供電：以太網(wǎng)供電 (IEEE 802.3af) 通過(guò)標準 LAN 連接將數據和電源相集成。它為連接至系統的設備提供不間斷的最大 15W(13W 負載)、48V 的額定電源。煙霧探測器的電源要求遠低于有源器件的 12.5W 限制，可以輕松從 PoE 獲得電源。此類(lèi)實(shí)施無(wú)需在傳感器位置運行 AC 電源，并可降低探測器的電源成本，因為它只需 DC/DC 電源轉換。