采用紅外光源和傳感器的氣體檢測參考設計方案

氣體檢測與人類生活息息相關☆

例如：石化廠、煤氣站、油庫等場所對可燃氣體的監(jiān)測；汽車尾氣、工業(yè)廢氣、城市霧霾的監(jiān)控；還有家用煤氣、天然氣的泄漏爆炸的監(jiān)測；以及針對裝修后有毒氣體（苯和甲醛）殘留濃度的檢測等等。從工業(yè)到民用，針對各種可燃有毒氣體的檢測無一不會用到氣體探測器。并且隨著智能物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，氣體探測器也被廣泛用在功能強大的物聯(lián)網(wǎng)上實時監(jiān)控前天環(huán)境，為人類的安全保駕護航。

然而目前市場上的氣體探測器按原理可分為催化燃燒式、電化學、半導體式以及紅外四種。催化燃燒式探測器易中毒，電化學探測器壽命有限，半導體式探測器一致性較差。而紅外探測器反應靈敏，精度高，壽命長，優(yōu)勢顯著。世健公司作為技術分銷商跟解決方案商，時刻關注市場需求，近期正式推出基于Microchip平臺，采用Axetris的紅外光源和Pyreos的傳感器所組成的紅外氣體檢測參考設計方案。通過此方案，客戶可以快速地評估MCU、光源以及傳感器的性能，縮短氣體檢測項目的設計周期。

該參考設計方案的原理：紅外光源發(fā)射出2-14μm的紅外光，通過一定長度的氣室吸收后，由帶4.26μm 波長的窄帶濾光片的紅外氣體傳感器進行探測，傳感器內(nèi)置15位ADC，通過IIC進行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過Microchip的Cortex? M0+ SAM D20進行數(shù)據(jù)分析處理，分析出的采樣數(shù)據(jù)通過通訊接口傳輸?shù)?a target="_blank">上位機，然后通過配套軟件觀察不同探測器采集的數(shù)據(jù)及波形。方案框圖如下：

圖1 方案框圖

整個方案的硬件連接方式是micro USB轉USB線連接評估板和PC，選用12V直流電源適配器。作為一個參考設計，這個方案選用了Microchip公司的系列產(chǎn)品，包括基于Cortex M0+核的ATSAM D20作為的主控芯片，軌到軌的放大器MCP6H02用于驅動A紅外光源，和低噪聲的電源芯片MIC5253提供系統(tǒng)電源及接口芯片MCP2200。

而使用Pyreos公司的ezPyro是世界上最小的擁有數(shù)字接口超低功耗的熱釋電紅外傳感器。ezPyro 系列數(shù)字接口型傳感器內(nèi)部集成了傳感器、模擬前端、15位Δ-Σ模數(shù)轉換、數(shù)字濾波器、FIFO以及中斷喚醒控制等部分，同時5.65_mm×3.7_mm×1.55_mm的封裝也大幅減小了設計整體體積。ezPyro熱釋電紅外傳感器的響應時間在毫秒級，相比競爭對手幾秒鐘的響應時間，可謂是不可同日而語。