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2020年12月09日 | 德州仪器低功耗高性能烟雾探测器解决方案
2020-12-09 来源：elecfans
超低功耗、极低成本、高性能烟雾探测器使用 20 引脚 MSP430F1101。
设计注意事项
烟雾探测器是为 3 种基本类型的系统实施而设计的：独立式、无线连接和固定/有线连接，前 2 种需要电池供电。烟雾探测器具有 3 个主功能块：传感器和信号链、处理器和通信接口。最基本的独立式探测器通常不需要处理器和通信接口。
功耗是无线烟雾探测器的一个重要方面，因为它们需要能够依靠一个电池长时间运行。这使得微处理器(例如 MSP430)成为该应用的理想选择;其高度集成的系统可简化设计并降低系统成本。红外 (IR) 二极管和 IR 接收器内置于烟箱内，用于检测是否有烟雾。IR 二极管会定期发出脉冲，并且系统会检测 IR 接收器信号以确定烟箱内是否有烟雾。具有互阻抗放大器功能的运算放大器用于将 IR 接收器电流放大，以便 MSP430 中的 ADC 能够对其进行采样。在采样周期之间，运算放大器和 IR 电路将关闭，并且微处理器将处于待机模式，消耗不足 1mA 的电流。
在为应用选择外部运算放大器时，应该使成本与 建立时间性能达到平衡，同时将电流消耗降至最低。建立时间对于允许探测器在短时间内提供多个烟雾事件报告(这样做可将假警报的数量降至最低)至关重要。为了进一步减小外部组件的电流消耗，某些器件直接从 MSP430 端口引脚获得电源，即便它具有关断功能。当 MSP430 处于待机状态时，这将导致放大器的电流消耗降为零，从而显著延长此应用的电池工作时间。
通信接口
射频收发器：在选择低功耗无线 (LPW) 解决方案时，范围、网络配置和功耗都是应该考虑的重要因素。范围受输出功率、敏感度和选择性的影响，它反过来影响其它信号源的堵塞和将所需信号与本地干扰区分开来的能力。在射频设计中，选择性同样很重要，在设计 2.4GHz 频带的产品时尤其如此(其中很可能受到其它设备的干扰)。在选择射频无线电时，了解烟雾探测器所使用的网络配置也很重要：点对点、星状或网状网络，因为它会影响系统的无线电、处理器、存储器和电源要求。
线路供电：以太网供电 (IEEE 802.3af) 通过标准 LAN 连接将数据和电源相集成。它为连接至系统的设备提供不间断的最大 15W(13W 负载)、48V 的额定电源。烟雾探测器的电源要求远低于有源器件的 12.5W 限制，可以轻松从 PoE 获得电源。此类实施无需在传感器位置运行 AC 电源，并可降低探测器的电源成本，因为它只需 DC/DC 电源转换。
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