可調(diào)式煙霧探測(cè)器

有煙的地方就有火。20世紀(jì)70年代，NASA的工程師在設(shè)計(jì)天空實(shí)驗(yàn)室時(shí)利用了這個(gè)簡(jiǎn)單的原理。天空實(shí)驗(yàn)室是美國(guó)的第一個(gè)空間站，宇航員必須及時(shí)知道是否有火情，或者航天器里面是否散播了有毒氣體。

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。

煙霧探測(cè)器使用了一種叫做镅-241的放射性元素來(lái)探測(cè)煙霧或有害氣體。當(dāng)正常空氣中的氧和氮粒子穿過(guò)煙霧探測(cè)器時(shí)，镅-241會(huì)將它們電離，從而產(chǎn)生電流。而如果煙霧粒子進(jìn)入探測(cè)器，就會(huì)破壞這種化學(xué)反應(yīng)，從而觸發(fā)警報(bào)。

第一款投放到市場(chǎng)的是電離煙霧探測(cè)器(ionization smoke detector)。從名字中可以看出，這款產(chǎn)品使用了一種叫做镅-241的放射性元素來(lái)探測(cè)煙霧或有害氣體。當(dāng)正?？諝庵械难鹾偷Ｗ哟┻^(guò)煙霧探測(cè)器時(shí)，镅-241會(huì)將它們電離，從而產(chǎn)生電流。而如果煙霧粒子進(jìn)入探測(cè)器，就會(huì)破壞這種化學(xué)反應(yīng)，從而觸發(fā)警報(bào)。