超低功耗超低成本和高性能烟雾探测器的开发

为了保护人民的生命财产免受不期而至的火灾的威胁，烟雾探测器已经广泛地在企业、宾馆和办公楼得到了应用，接下来的一个大市场将是家庭。而要进入家庭的话，成本和功耗将是开发商面临的最大技术挑战。 那么怎么做才能满足这两方面的需求呢？本文介绍的基于TI超低功耗MSP430系列MCU的解决方案可助你快速将该产品推向市场。

设计烟雾探测器时可考虑三种基本的系统实现方式：独立、无线连接、固定/有线连接，前两种方式是电池供电的实现。烟雾探测器有3个主要的功能模块：传感器和信号链、处理器、以及通信接口。对最基本的独立烟雾探测器来说，通常不需要处理器和通信接口。

烟雾探测器电路示意图

功耗是无线烟雾探测器的一个非常关键的考虑因素，因为他们需要能够运行很长一段时间的电池。这使得像MSP430这样的MCU（微控制器）理想地适合这类应用，其很高系统集成度也简化了设计并可降低系统成本。

烟雾检测腔内的一个红外（IR）二极管和红外接收器用来探测是否有烟雾存在。红外二极管定期发脉冲，控制器则不断地检查红外接收器能否接收到信号，以确定烟雾检测腔内是否有烟雾存在。一个用作阻抗转换放大器的运算放大器用来放大红外接收器的电流，以使得它可以被MSP430中的ADC取样。在两个取样周期之间，运算放大器和红外电路是关闭的，微控制器工作在待机模式下，消耗不到1mA电流。

在为该应用选择一个外部运算放大器时，很重要的一点是，既要将电流消耗减到最低，又要平衡成本和建立时间性能。建立时间性能是很重要的，因为它可使得探测器能够在很短的时间内提供多个烟雾事件报告，从而可以将虚假警报事件减到最少。为了进一步降低外部元件的电流消耗，有些元件可以直接由MSP430的一个端口引脚进行供电，尽管它有停机功能。这可将放大器的电流消耗降为零，当MSP430处于待机状态时，从而可极大地增加该应用的电池工作时间。