设计可靠且精确的烟雾探测器以确保生命安全非常重要。烟雾检测有两种方法 – 光电和电离检测。光电探测器使用 LED 和光电二极管来检测是否存在烟雾。电离探测器使用辐射源进行烟雾检测。光电检测对焊接火灾的响应能力更好，电离检测对火焰火灾的响应能力更好。本应用简报介绍了如何使用 TI 的 Arm® Cortex®-M0+ 微控制器 (MCU) 的 MSPM0 产品系列设计双射线光电探测器，从而改善对两类火灾的检测。

在烟雾检测电路中（请参阅图 1），光电探测器可以使用一个或多个 LED。一个微控制器在 LED 关闭时测量光电二极管电流，另一个微控制器在 LED 打开时测量光电二极管电流。当室内没有烟雾时，两次测量之间的差异很小。当有烟雾时，LED 光在整个处理室内衍射，导致光电二极管检测到更多的光，这会增加电流输出，并可被解释为烟雾检测。然后，光电二极管电流通过跨阻放大器 (TIA) 转换为电压。电压通过增益级馈送，从而允许模数转换器 (ADC) 进行适当采样。使用多个 LED 具有以下优势：利用不同波长（例如红外和蓝色 LED）来改善对不同类型烟雾的检测和抑制错误检测。

图 1 烟雾探测器方框图

MSPM0 在烟雾探测器应用中可以做什么？

MSPM0 产品系列中的高水平模拟集成有助于优化布板空间，同时降低总体系统成本。MSPM0L134x MCU 可通过集成以下模拟外设来设计双射线烟雾探测器：零漂移运算放大器 (OPA)、具有高达 32x 集成可编程增益级的跨阻放大器和 8 位参考 DAC，所有这些都是以低成本实现的。

MSPM0L134x 微控制器提供许多关键特性，例如：

• 2 个具有 10pA 输入偏置电流的 OPA（TIA 和零漂移 OPA）
• 具有 8 位基准 DAC 的高速比较器
• 1µA 待机电流，可消除系统电流消耗
• 快速时钟唤醒时间：<2µs（从 50µA 停止）或 <4.5µs（从 1µA 待机）
• 片上温度传感器，可用于 LED 电流强度和光电二极管温度漂移的温度补偿

图 2 适用于烟雾探测器的 MSPM0 解决方案

图 2 显示了使用 MSPM0L134x MCU 的双射线烟雾探测器设计。两个 OPA 用于光电二极管信号调节，而 GPIO 用于 LED 偏置。TIA 将光电二极管电流转换为电压。然后电压被馈送到 OPA1中，放大后的信号被馈送到内部 12 位 ADC 以进行采样。这些片上模拟外设旨在实现灵活性和轻松配置。

对于商用烟雾探测器，可以使用通信接口，以便面板能够与环路上安装的各个探测器进行通信。MSPM0 MCU 可用于解码此数据并对系统做出响应。在住宅烟雾探测器中，通常使用压电式发声器来发出常规警报音。MSPM0 MCU 可用于通过 H 桥驱动器连接到该器件，这样不仅可输出警报音，还可输出更复杂的音频波形（如语音回放）。

结论

MSPM0 MCU 利用 TI 全面的模拟集成来增强性能和降低成本，并为烟雾探测器创建可靠的解决方案。此 MSPM0 产品系列提供引脚对引脚兼容的封装、各种存储器型号和各种外设，有助于满足系统要求，从而加快设计推向市场。首先，请使用 MSPM0L1306 LaunchPad 开发套件来开发和配置您的许多应用设计（这些应用通过简单的 MCU 即可实现）。

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