BOM级拆解:世健红外火焰探测参考方案

时间:2016-11-24 14:36来源:世纪电源网

摘要:无论什么样的设计,安全是永远的“刚需”。对于建筑工程来说,防火是必须考虑的要素。在一般的民用和商用建筑中,烟雾报警是最常用的手段。但在一些特殊的工业场所,如工业厂房、仓库、隧道等,空间尺度大而又要求更快的火灾报警响应速度,这就需要更为敏锐的感光式火焰探测器了。该类型火焰探测器的原理是:通过专门的传感器,探测火灾初期火焰中含有特殊波长的紫外线和红外线,尽可能在火灾“萌芽期”就触发报警,为工程安全保驾护航。

无论什么样的设计,安全是永远的“刚需”。对于建筑工程来说,防火是必须考虑的要素。在一般的民用和商用建筑中,烟雾报警是最常用的手段。但在一些特殊的工业场所,如工业厂房、仓库、隧道等,空间尺度大而又要求更快的火灾报警响应速度,这就需要更为敏锐的感光式火焰探测器了。该类型火焰探测器的原理是:通过专门的传感器,探测火灾初期火焰中含有特殊波长的紫外线和红外线,尽可能在火灾“萌芽期”就触发报警,为工程安全保驾护航。
 
感光式火焰探测器主要分为紫外和红外两大类,它们各有特点。传统上,紫外火焰探测响应速度快,但作用的距离比红外略近,由于对紫外光敏感,不适用于室外探测;红外作用距离长,但响应速度慢,可用于室内和室外。而随着技术的进步,这样的分界也逐渐模糊起来,比如今天我们拆解的这款由世健国际贸易(上海)有限公司设计的红外火焰探测参考方案,就集快速、长距、高灵敏度等性能于一身,让人刮目相看。
 
图1:世健红外火焰探测参考方案框图
 
该方案中,火焰信号经过薄膜热释电红外传感器转换成电压信号,经过运放带通滤波,再由MCU 片内ADC 进行数据采集。
 
决定红外火焰探测系统性能的首要因素,就是其中的红外传感器。该方案采用了Pyreos公司的薄膜热释电红外火焰传感器,该系列传感器可以提供12mS的响应速度,典型值高达100°的探测视野,以及在8-10Hz的火焰闪烁中出色的信噪比。该传感器中还内置了CMOS运放,进一步增强了探测的稳定性和可靠性。负责该方案的世健公司技术支持部高级经理Xavier Xiong介绍,采用此传感器客户结合自己的特征算法探测的距离可达到65米,远超出国标规定灵敏度的一级25米和二级19米的要求。
 
与国内目前主流的电压式红外火焰探测传感器不同,Pyreos公司这个系列的传感器采用电流模式,这也是其性能能够突破“极限”的关键——一般电压模式的红外传感器极限探测距离在60米内,而且响应速度在120mS以上。
 
世健的红外火焰探测方案采用了三重红外(IR3)的架构,系统中的三个红外探测器各司其职:PY0573进行火焰探测,PY0574和PY0575则负责识别来自人体和阳光等外部红外源的干扰,防止误报。
 
图2:Pyreos公司的薄膜热释电红外传感器具有12mS的响应速度,可达65米的探测距离
 
当然,要确保方案整体的性能、提升系统测量精度,只有传感器是不够的。世健在配套芯片的选择上也下了一番功夫。从方案的BOM清单中我们可以看到,世健的工程师特意选择了ADI 的超低噪声运放ADA4528-2、超低噪声LDO ADM7160等噪声性能优异的外围元器件,使得传感器的特性最大限度地发挥了出来。
 
作为一个参考设计,这个方案的主控芯片选用了流行的ARM Cortex-M3架构,这样能方便开发者将自己的算法移植进行移植,给开发者带来更大的灵活度。同时,参考方案中支持丰富的接口,如RS232、RS485,能够满足大多数应用场景的需求。
 
通过配套的软件,开发者可以观测到方案中不同传感器通道的测试和分析数据,它既可以做Pyreos公司的薄膜热释电红外传感器为评估板,也可以直接作为实际产品的参考设计。这其中世健工程师的匠心和诚意可见一斑。
 
图3:通过参考方案配套的软件,直观呈现测试和分析数据
 
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