TI低功耗高性能煙霧探測(cè)器解決方案

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

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

煙霧探測(cè)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(wú)線連接和固定/有線連接，前 2 種需要電池供電。煙霧探測(cè)器具有 3 個(gè)主功能塊：傳感器和信號(hào)鏈、處理器和通信接口。最基本的獨(dú)立式探測(cè)器通常不需要處理器和通信接口。

功耗是無(wú)線煙霧探測(cè)器的一個(gè)重要方面，因?yàn)樗鼈冃枰軌蛞揽恳粋€(gè)電池長(zhǎng)時(shí)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(jiǎn)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(cè)是否有煙霧。IR 二極管會(huì)定期發(fā)出脈沖，并且系統(tǒng)會(huì)檢測(cè) IR 接收器信號(hào)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(shí)，應(yīng)該使成本與 建立時(shí)間性能達(dá)到平衡，同時(shí)將電流消耗降至最低。建立時(shí)間對(duì)于允許探測(cè)器在短時(shí)間內(nèi)提供多個(gè)煙霧事件報(bào)告(這樣做可將假警報(bào)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(shí)，這將導(dǎo)致放大器的電流消耗降為零，從而顯著延長(zhǎng)此應(yīng)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 (LPW) 解決方案時(shí)，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(guò)來(lái)影響其它信號(hào)源的堵塞和將所需信號(hào)與本地干擾區(qū)分開(kāi)來(lái)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(shí)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(wú)線電時(shí)，了解煙霧探測(cè)器所使用的網(wǎng)絡(luò)配置也很重要：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、星狀或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗鼤?huì)影響系統(tǒng)的無(wú)線電、處理器、存儲(chǔ)器和電源要求。

線路供電：以太網(wǎng)供電 (IEEE 802.3af) 通過(guò)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(cè)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(wú)需在傳感器位置運(yùn)行 AC 電源，并可降低探測(cè)器的電源成本，因?yàn)樗恍?DC/DC 電源轉(zhuǎn)換。