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 種基本類型的系統實施而設計的：獨立式、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，因為它們需要能夠依靠一個電池長時間運行。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 二極管會定期發出脈沖，并且系統會檢測 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 能夠對其進行采樣。在采樣周期之間，運算放大器和 IR 電路將關閉，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，應該使成本與 建立時間性能達到平衡，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提供多個煙霧事件報告(這樣做可將假警報的數量降至最低)至關重要。為了進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，即便它具有關斷功能。當 MSP430 處于待機狀態時，這將導致放大器的電流消耗降為零，從而顯著延長此應用的電池工作時間。

通信接口

射頻收發器：在選擇低功耗無線 (LPW) 解決方案時，范圍、網絡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，它反過來影響其它信號源的堵塞和將所需信號與本地干擾區分開來的能力。在射頻設計中，選擇性同樣很重要，在設計 2.4GHz 頻帶的產品時尤其如此(其中很可能受到其它設備的干擾)。在選擇射頻無線電時，了解煙霧探測器所使用的網絡配置也很重要：點對點、星狀或網狀網絡，因為它會影響系統的無線電、處理器、存儲器和電源要求。

線路供電：以太網供電 (IEEE 802.3af) 通過標準 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。此類實施無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。