低电压光电式烟感探测器芯片成为安防系统中的主流.doc
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1、低电压光电式烟感探测器芯片成为安防系统中的主流低电压光电式烟感探测器芯片的设计摘要:随着人们对火灾安全意识的增强,烟感探测芯片得到了越来越广泛的应用。传统的 9V 产品存在功耗大,电池不易更换的问题。低电压光电式烟感探测器芯片,已经逐步替代 9V 烟感芯片,成为安防系统中的主流。以 BL5980 为例,介绍了低压烟感芯片标定系统的原理与应用,以及自动标定系统的实现。1 引言光电感应烟雾报警器具有精度高、寿命长、抗风、抗潮和抗电磁干扰等多种优点。由于它抛弃了放射源,全部由电子元器件组成,因而成为各国政府推广使用和各消防电子企业开发研究的重点。随着电子技术特别是光电子技术的飞速发展,其制造成本越来
2、越低,加之生产安装简单方便,因此光电感应烟雾报警器的市场占有率越来越大,尤其是民用住宅的使用,基本上已全部采用了光电感应型烟雾报警器。有资料表明,光电感应烟雾报警器在日本的使用份额已占到感烟火灾探测器的 97 以上1。当今市场上主流的烟雾报警芯片均设计于 1980 年代,采用的是 9 V 电压供电,功耗较高,电池也不易更换。目前,我国正在制订 3 V 电压供电的烟雾报警器系统的相关标准。3 V 可编程光电烟感器芯片集成了烟雾探测和升压驱动功能,具有更低的功耗和更长的使用寿命,只需 2 节 AA 电池便可工作。同时具备可编程校准和多种工作模式,可以通过 MCU 来完成自动标定系统的实现,极大地简
3、化了光电烟感器的生产和标定过程2。2 低压烟感器的工作原理光电式烟感器主要由烟感控制芯片、光学迷宫、和蜂鸣器组成。其中烟感控制芯片由精密的模拟电路和数字电路构成,包括烟雾探测模块、升压模块、时序控制模块、低电压检测模块,蜂鸣器驱动模块和 MTP 存储模块。我们以 BL5980 为例,介绍常见的 3 V 光电式烟感器的工作原理,原理框图如图 1 所示。进行烟雾探测时,芯片通过 IRED 控制红外发光二极管周期性导通并发射红外线,红外接收二极管检测光学迷宫内烟雾颗粒散射来的红外线强度,当烟雾存在时,光电二极管上会有微弱的电流,通过端口 IRP 和 IRN 进行积分放大,与内部对应的阈值进行比较后,
4、烟雾达到一定浓度时触发报警信号,驱动红灯闪烁和蜂鸣器报警。为了提供蜂鸣器报警驱动所需要的电压,芯片内部还集成了升压控制器,使蜂鸣器发出足够分贝的报警3。我们以烟雾校准模式为例,介绍烟雾报警的工作机制。图 2 为烟雾校准模式波形图。通道 1 的信号(CH1GLED PIN)代表烟雾探测放大积分后的电平,通道 3 的信号(CH3RLED PIN)代表门限阈值电平,通道 2(CH2HB PIN)为门限电平和烟雾积分电平经过比较器的输出,通道 4 的信号(CH4FEED PIN)为时钟信号,用来逐步增加门限电平。如果随着 FEED 增加,门限电平升高到大于烟雾浓度积分电平,比较器输出低,反之为高。这样
5、就可以通过增加 FEED 上的时钟,检测 HB 上比较器的输出,来得到烟雾报警的门限值。3 低压烟感探测芯片的应用烟感控制芯片的外围应用比简单,如图 3 所示。只需要一个电感,肖特基二极管,光学迷宫,蜂鸣器和少量电阻电容。相比于 9 V 供电的芯片,红外光电二极管的驱动电流、光电管放大器的放大倍数及积分时间常数、烟雾报警门限值、电池低电压报警门限值不需要通过外围阻容来调整,都可编程设定,给不同的设计和标定提供了极大的便利。同时芯片还提供了报警声音选项、静音选项、十年到期报警选项、基线漂移校正选项等个性化功能设置,使得同一个设计可以适用于不同的产品系列。烟感探测芯片有 4 种工作模式:正常模式、
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