空氣質(zhì)量檢測器和煙霧探測器的最新技術(shù)

空氣質(zhì)量檢測器并不新鮮。實際上，我們每個人臉上就有一個。不幸的是，我們的鼻子有時不可靠，因為無法探測無味的有害氣體或者附近發(fā)生火災(zāi)時我們正在熟睡。

基于微控制器的空氣質(zhì)量檢測器和煙霧探測器也已經(jīng)出現(xiàn)了一段時間，但是現(xiàn)在新一代低功率、高度集成、高性能的微控制器與超級敏感的傳感器結(jié)合，可以探測出住宅、辦公室、工程和其他任何地方的最微弱的要害氣體或煙霧微粒。

對于煙霧探測器等許多應(yīng)用而言，這些新型微控制器基本上就是一個去掉光管的芯片探測器。對于其他需要連接探測一氧化碳等特定氣體的專用傳感器的其他應(yīng)用，這些微控制器的高度集成使其成為成本效益極高的解決方案。

許多微控制器擁有集成存儲資源，但是很少具有統(tǒng)一的單片存儲器模塊，來避免“RAM與閃存”架構(gòu)的限制。基于FRAM（鐵電隨機(jī)訪問存儲器）的存儲器架構(gòu)為開發(fā)者提供了更多的靈活性與可配置性，簡化了將應(yīng)用程序調(diào)整到此平臺的方法。

例如，不會出現(xiàn)閃存空間剩余而RAM空間不足，系統(tǒng)設(shè)計者能夠?qū)Υ鎯ζ鬟M(jìn)行配置，滿足應(yīng)用程序的需求，不必再將應(yīng)用程序塞進(jìn)可用存儲模塊主導(dǎo)的存儲器架構(gòu)。一些應(yīng)用程序可能需要更多的存儲空間來存儲數(shù)據(jù)記錄，跟蹤氣體濃度何時超過特定閾值。這種探測器可能需要將更多的可用存儲空間分配到閃存等效存儲，更少的分配到RAM存儲以存儲程序。對于其他應(yīng)用，這一分配比例可能相反。擁有統(tǒng)一的存儲器架構(gòu)，開發(fā)者可以簡便地重新配置存儲器就可以滿足應(yīng)用的需求。

這種集成存儲器的靈活性還有另一個優(yōu)勢，即更高的集成度，降低了材料清單（BOM）成本和電路板空間。除了去除外部存儲設(shè)備，一些新一代高度集成微控制器采用了外部振蕩器和運算放大器等模擬前端組件。一些新型微控制器甚至還采用了超級敏感的互阻抗放大器（TIA），能夠執(zhí)行監(jiān)控，將弱電流信號轉(zhuǎn)化成電壓信號?？梢詮脑瓉淼脑O(shè)計中去除多達(dá)6個分立的芯片，電路板的尺寸可以減少75%。上述所有特點組成了成本效益極高的新產(chǎn)品設(shè)計。

當(dāng)然，系統(tǒng)的高度集成還影響了系統(tǒng)的可靠性和功耗。外部組件的減少簡化了組裝，降低了制造成本。

許多住宅、工業(yè)和商業(yè)空氣質(zhì)量檢測器不與電網(wǎng)連接，由紐扣電池或AA電池等小型電池供電。因此，低功耗是需要優(yōu)先考慮的事項，因為會影響到檢測器的電池更換周期。大多數(shù)情況下，電池使用壽命越長，對用戶越有利。住宅主人會希望安裝的煙霧探測器10年或更長時間不需要更換電池。在工廠生產(chǎn)線等工業(yè)環(huán)境中，氣體檢測器可能安裝在難以接觸或危險的位置。減少更換新電池的周期能夠減少生產(chǎn)線停工維護(hù)時間，提高生產(chǎn)線效率和產(chǎn)量。

有趣的是，低功率還幫助不用電池或電線供電的探測器在一個網(wǎng)絡(luò)中可以使用更多的供電模式，增強應(yīng)對有限電源的能力。

在一些情況下考慮的另一個問題是通信支持，因為許多應(yīng)用中空氣質(zhì)量檢測器是工程自動化或建筑維護(hù)系統(tǒng)的組成部分。SPI、I²C與UART等標(biāo)準(zhǔn)I/O接口可以與有線網(wǎng)絡(luò)直接連接，或與Wi-Fi?或藍(lán)牙?等無線技術(shù)連接。

其他資源：

• 用MSP430FR2311 MCU LaunchPad? 開發(fā)工具開始進(jìn)行開發(fā)。
• 下載采用MSP430?微控制器的單芯片、便攜式一氧化碳檢測器TI參考設(shè)計(TIDM-1CHP-DTECT-CO)。
• 閱讀我們的其他博客文章：
  • 用MSP430FR231 微控制器使基于傳感器的設(shè)計創(chuàng)造新的低功率水平
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審核編輯：符乾江