超低功耗超低成本和高性能煙霧探測器的開(kāi)發(fā)

為了保護人民的生命財產(chǎn)免受不期而至的火災的威脅，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(huà)，成本和功耗將是開(kāi)發(fā)商面臨的最大技術(shù)挑戰。 那么怎么做才能滿(mǎn)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)。

設計煙霧探測器時(shí)可考慮三種基本的系統實(shí)現方式：獨立、無(wú)線(xiàn)連接、固定/有線(xiàn)連接，前兩種方式是電池供電的實(shí)現。煙霧探測器有3個(gè)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(lái)說(shuō)，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(wú)線(xiàn)煙霧探測器的一個(gè)非常關(guān)鍵的考慮因素，因為他們需要能夠運行很長(cháng)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(lèi)應用，其很高系統集成度也簡(jiǎn)化了設計并可降低系統成本。

煙霧檢測腔內的一個(gè)紅外（IR）二極管和紅外接收器用來(lái)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是否有煙霧存在。一個(gè)用作阻抗轉換放大器的運算放大器用來(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，運算放大器和紅外電路是關(guān)閉的，微控制器工作在待機模式下，消耗不到1mA電流。

在為該應用選擇一個(gè)外部運算放大器時(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，因為它可使得探測器能夠在很短的時(shí)間內提供多個(gè)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(gè)端口引腳進(jìn)行供電，盡管它有停機功能。這可將放大器的電流消耗降為零，當MSP430處于待機狀態(tài)時(shí)，從而可極大地增加該應用的電池工作時(shí)間。