光電感煙器是目前消防中使用的主要探測器之一。傳統的光電煙感器主要有兩種實(shí)現方式：基于單片機的方案或者采用專(zhuān)用的ASIC方案。專(zhuān)用ASIC芯片由于集成度高，所需外圍器件少而得以廣泛應用。目前市場(chǎng)上通用的ASIC芯片一般采用9V供電，電池成本相對較高，同時(shí)大部分的芯片采用外圍分離元件設置相關(guān)參數，生產(chǎn)調試成本也較為昂貴。Microchip針對光電煙感器推出的業(yè)界首款3V可編程光電煙感器芯片RE46C190，單片集成了煙霧探測和升壓驅動(dòng)功能，并具備可編程校準和多種工作模式，極大地簡(jiǎn)化了光電煙感器的研發(fā)和制造，同時(shí)該芯片功耗低，可使用單顆鋰電池穩定工作達10年之久。

光電感煙器是“主動(dòng)”式探測器，其工作原理見(jiàn)圖1。沒(méi)有煙霧時(shí)，光電接收二極管不能直接接收到紅外發(fā)光二極管發(fā)射的光信號，當有火災發(fā)生時(shí)，煙霧擴散到探測器的迷宮之內會(huì )對紅外發(fā)光二極管的發(fā)射光產(chǎn)生散射，從而使光電接收二極管能夠接收到散射光信號，光信號的大小標志著(zhù)煙霧濃度，也標志著(zhù)火災燃燒的程度。

圖1.光電煙感器原理

煙感器主控芯片識別光電接收二極管的輸出信號并將其放大，并保證當該信號達到一定強度即煙霧達到一定濃度時(shí)觸發(fā)報警信號。圖 2所示為RE46C190的內部功能框圖。其中，紅外光電二極管的驅動(dòng)電流、光電管放大器的放大倍數及積分時(shí)間常數、煙霧報警門(mén)限值、電池低電壓報警門(mén)限值都可編程設定，給不同的設計提供了極大的便利。同時(shí)芯片還提供了報警聲音選項、靜音選項、十年到期報警選項、基線(xiàn)漂移校正選項等個(gè)性化功能設置，使得同一個(gè)設計可以適用于不同的產(chǎn)品系列。由于RE46C190采用3V供電，該器件內部還集成了升壓控制器，用以提供蜂鳴器報警驅動(dòng)所需要的電壓。

圖2. RE46C190內部功能框圖

圖3所示為采用RE46C190的光電式煙感器原理框圖。該圖中包含完整的光電二極管驅動(dòng)、光電接收二極管信號處理、升壓驅動(dòng)、報警指示驅動(dòng)及連網(wǎng)功能。該電路中包含兩個(gè)狀態(tài)指示LED驅動(dòng)，其中RLED提供的驅動(dòng)電流用于指示電池電壓低、煙霧報警以及靜音模式；GLED則用于指示報警寄存器狀態(tài)，該功能用于連網(wǎng)時(shí)報警點(diǎn)的快速確認。

圖3.RE46C190原理框圖



RE46C190內置晶體振蕩器及控制單元，待機模式每隔10s，升壓電路將工作10 ms。在這10 ms結束之前，紅外發(fā)射二極管將根據用戶(hù)編程設定的時(shí)間工作100~400 s；同時(shí)紅外光電管接收到的信號，轉化為電信號在芯片內積分量化，并與芯片內部存儲的限定值進(jìn)行比較，以確定是否存在煙霧。如果檢測到煙霧，系統將繼續檢測，連續三次檢測到煙霧，系統將進(jìn)入報警模式，升壓電路將提供足夠的驅動(dòng)能力使蜂鳴器發(fā)出足夠分貝的報警，同時(shí)IO管腳將被拉高。

RE46C190提供了11種編程及測試模式，在不同的模式下可以分別對不同的參數進(jìn)行編程設定，所有的配置字將存放在芯片內部的 EEPROM中。

整個(gè)電路的平均待機電流大概在8A左右，為了達到3V系統工作10年的要求，還需要考慮電池的內阻以及自放電率。通常情況下1500 mAh左右的電池即可滿(mǎn)足該要求。

結論

RE46C190提供了3V光電煙感器的單片方案，芯片的可編程功能使系統設計非常靈活，并提供了一個(gè)設計滿(mǎn)足不同產(chǎn)品需求的方案。