BOM級(jí)拆解：感光式火焰探測(cè)器參考方案

　　無(wú)論什么樣的設(shè)計(jì)，安全是永遠(yuǎn)的“剛需”。對(duì)于建筑工程來(lái)說(shuō)，防火是必須考慮的要素。在一般的民用和商用建筑中，煙霧報(bào)警是最常用的手段。但在一些特殊的工業(yè)場(chǎng)所，如工業(yè)廠(chǎng)房、倉(cāng)庫(kù)、隧道等，空間尺度大而又要求更快的火災(zāi)報(bào)警響應(yīng)速度，這就需要更為敏銳的感光式火焰探測(cè)器了。

　　該類(lèi)型火焰探測(cè)器的原理是：通過(guò)專(zhuān)門(mén)的傳感器，探測(cè)火災(zāi)初期火焰中含有特殊波長(zhǎng)的紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)，盡可能在火災(zāi)“萌芽期”就觸發(fā)報(bào)警，為工程安全保駕護(hù)航。

　　感光式火焰探測(cè)器主要分為紫外和紅外兩大類(lèi)，它們各有特點(diǎn)。傳統(tǒng)上，紫外火焰探測(cè)響應(yīng)速度快，但作用的距離比紅外略近，由于對(duì)紫外光敏感，不適用于室外探測(cè)；紅外作用距離長(zhǎng)，但響應(yīng)速度慢，可用于室內(nèi)和室外。而隨著技術(shù)的進(jìn)步，這樣的分界也逐漸模糊起來(lái)，比如今天我們拆解的這款由世健國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司設(shè)計(jì)的紅外火焰探測(cè)參考方案，就集快速、長(zhǎng)距、高靈敏度等性能于一身，讓人刮目相看。

　　圖1：世健紅外火焰探測(cè)參考方案框圖

　　該方案中，火焰信號(hào)經(jīng)過(guò)薄膜熱釋電紅外傳感器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)放帶通濾波，再由MCU 片內(nèi)ADC 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

　　決定紅外火焰探測(cè)系統(tǒng)性能的首要因素，就是其中的紅外傳感器。該方案采用了Pyreos公司的薄膜熱釋電紅外火焰?zhèn)鞲衅?，該系列傳感器可以提?2mS的響應(yīng)速度，典型值高達(dá)100°的探測(cè)視野，以及在8-10Hz的火焰閃爍中出色的信噪比。該傳感器中還內(nèi)置了CMOS運(yùn)放，進(jìn)一步增強(qiáng)了探測(cè)的穩(wěn)定性和可靠性。負(fù)責(zé)該方案的世健公司技術(shù)支持部高級(jí)經(jīng)理Xavier Xiong介紹，采用此傳感器客戶(hù)結(jié)合自己的特征算法探測(cè)的距離可達(dá)到65米，遠(yuǎn)超出國(guó)標(biāo)規(guī)定靈敏度的一級(jí)25米和二級(jí)19米的要求。

　　與國(guó)內(nèi)目前主流的電壓式紅外火焰探測(cè)傳感器不同，Pyreos公司這個(gè)系列的傳感器采用電流模式，這也是其性能能夠突破“極限”的關(guān)鍵——一般電壓模式的紅外傳感器極限探測(cè)距離在60米內(nèi)，而且響應(yīng)速度在120mS以上。

　　世健的紅外火焰探測(cè)方案采用了三重紅外（IR3）的架構(gòu)，系統(tǒng)中的三個(gè)紅外探測(cè)器各司其職：PY0573進(jìn)行火焰探測(cè)，PY0574和PY0575則負(fù)責(zé)識(shí)別來(lái)自人體和陽(yáng)光等外部紅外源的干擾，防止誤報(bào)。

　　圖2：Pyreos公司的薄膜熱釋電紅外傳感器具有12mS的響應(yīng)速度，可達(dá)65米的探測(cè)距離

　　當(dāng)然，要確保方案整體的性能、提升系統(tǒng)測(cè)量精度，只有傳感器是不夠的。世健在配套芯片的選擇上也下了一番功夫。從方案的BOM清單中我們可以看到，世健的工程師特意選擇了ADI 的超低噪聲運(yùn)放ADA4528-2、超低噪聲LDO ADM7160等噪聲性能優(yōu)異的外圍元器件，使得傳感器的特性最大限度地發(fā)揮了出來(lái)。

　　作為一個(gè)參考設(shè)計(jì)，這個(gè)方案的主控芯片選用了流行的ARM Cortex-M3架構(gòu)，這樣能方便開(kāi)發(fā)者將自己的算法移植進(jìn)行移植，給開(kāi)發(fā)者帶來(lái)更大的靈活度。同時(shí)，參考方案中支持豐富的接口，如RS232、RS485，能夠滿(mǎn)足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

　　通過(guò)配套的軟件，開(kāi)發(fā)者可以觀測(cè)到方案中不同傳感器通道的測(cè)試和分析數(shù)據(jù)，它既可以做Pyreos公司的薄膜熱釋電紅外傳感器為評(píng)估板，也可以直接作為實(shí)際產(chǎn)品的參考設(shè)計(jì)。這其中世健工程師的匠心和誠(chéng)意可見(jiàn)一斑。

　　圖3：通過(guò)參考方案配套的軟件，直觀呈現(xiàn)測(cè)試和分析數(shù)據(jù)