空气质量检测器和烟雾探测器的新技术

空气质量检测器和烟雾探测器的新技术

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空气质量检测器并不新鲜。实际上,我们每个人脸上就有一个。不幸的是,我们的鼻子有时不可靠,因为无法探测无味的有害气体或者附近发生火灾时我们正在熟睡。

基于微控制器的空气质量检测器和烟雾探测器也已经出现了一段时间,但是现在新一代低功率、高度集成、高性能的微控制器与超级敏感的传感器结合,可以探测出住宅、办公室、工程和其他任何地方的最微弱的要害气体或烟雾微粒。

对于烟雾探测器等许多应用而言,这些新型微控制器基本上就是一个去掉光管的芯片探测器。对于其他需要连接探测一氧化碳等特定气体的专用传感器的其他应用,这些微控制器的高度集成使其成为成本效益极高的解决方案。

 

  许多微控制器拥有集成存储资源,但是很少具有统一的单片存储器模块,来避免“RAM与闪存”架构的限制。基于FRAM(铁电随机访问存储器)的存储器架构为开发者提供了更多的灵活性与可配置性,简化了将应用程序调整到此平台的方法。

  例如,不会出现闪存空间剩余而RAM空间不足,系统设计者能够对存储器进行配置,满足应用程序的需求,不必再将应用程序塞进可用存储模块主导的存储器架构。一些应用程序可能需要更多的存储空间来存储数据记录,跟踪气体浓度何时超过特定阈值。这种探测器可能需要将更多的可用存储空间分配到闪存等效存储,更少的分配到RAM存储以存储程序。对于其他应用,这一分配比例可能相反。拥有统一的存储器架构,开发者可以简便地重新配置存储器就可以满足应用的需求。

  这种集成存储器的灵活性还有另一个优势,即更高的集成度,降低了材料清单(BOM)成本和电路板空间。除了去除外部存储设备,一些新一代高度集成微控制器采用了外部振荡器和运算放大器等模拟前端组件。一些新型微控制器甚至还采用了超级敏感的互阻抗放大器(TIA),能够执行监控,将弱电流信号转化成电压信号。可以从原来的设计中去除多达6个分立的芯片,电路板的尺寸可以减少75%。上述所有特点组成了成本效益极高的新产品设计。

  当然,系统的高度集成还影响了系统的可靠性和功耗。外部组件的减少简化了组装,降低了制造成本。

  许多住宅、工业和商业空气质量检测器不与电网连接,由纽扣电池或AA电池等小型电池供电。因此,低功耗是需要优先考虑的事项,因为会影响到检测器的电池更换周期。大多数情况下,电池使用寿命越长,对用户越有利。住宅主人会希望安装的烟雾探测器10年或更长时间不需要更换电池。在工厂生产线等工业环境中,气体检测器可能安装在难以接触或危险的位置。减少更换新电池的周期能够减少生产线停工维护时间,提高生产线效率和产量。

有趣的是,低功率还帮助不用电池或电线供电的探测器在一个网络中可以使用更多的供电模式,增强应对有限电源的能力。

  在一些情况下考虑的另一个问题是通信支持,因为许多应用中空气质量检测器是工程自动化或建筑维护系统的组成部分。SPI、I2C与UART等标准I/O接口可以与有线网络直接连接,或与Wi-Fi®或蓝牙®等无线技术连接。

其他资源:

 原文链接:

 

https://e2e.ti.com/blogs_/b/msp430blog/archive/2016/08/04/air-quality-monitors-and-smoke-detectors-put-on-a-new-face

  • 越来越多的人开始注重家庭生活环境的质量,这说明人们生活的水平在不断提高,对室内空气质量情况的检测已成为一种市场需求,正如博文中提到的,当前市场上出现了一些空气质量检测的仪器或装置,当然很多都是基于微控制器的,对于空气质量检测以及烟雾探测等装置主要涉及到几个问题:包括供电,数据存储,数据通信(未来的趋势);当然数据通信与供电有密切的关系(尤其如果采用无线通信方式);博文中重点提及是数据存储,采用TI FRAM低功耗处理器(使用TIA技术)可以对存储空间进行统一的规划,同时可去除外部存储仅使用内部存储,这样可以简化控制及外围电路的结构,节省电路板的面积,进一步缩小产品的体积;这是TI处理器的一个优势;但对于数据通信部分文中介绍的优点少,个人认为随着物联网技术的不断发展,对于末端节点的数据采集应该也是一个重点,这些数据最终将会被收集,因此如何实现低功耗的数据通信也将是一个需要突破的技术。

  •        在本人居住的城市天然气基本上已进入到家家户户,冬天由于室外气温低居室的门窗每天都是紧闭的,室内空气质量非常不理想,再加之室内还使用天然气,从某种意义上讲对于室内空气质量的监测非常重要也非常有意义。有些住宅小区还安装有管道天然气检测保护装置,这在一定程度上减少了天然气泄漏对人身财产所造成的损失。但这种设备目前还是靠电网供电,一年下来耗电也不是小数字,所以这类设备采用低功耗的器件意义非常重大,所以TI新一代低功率、高度集成、高性能的微控制器与超级敏感的传感器结合将开辟空气质量检测器和烟雾探测器技术的新篇章。

  • 在当前雾霾日益严重的情况下,基于微控制器的空气质量检测以及烟雾探测技术更令人关注。许多微控制器拥有集成存储资源,但是很少具有统一的单片存储器模块。基于FRAM(铁电随机访问存储器)的存储器架构为开发者提供了更多的灵活性与可配置性,简化了将应用程序调整到此平台的方法。另一个优势,即更高的集成度,降低了材料清单(BOM)成本和电路板空间。一些新型微控制器甚至还采用了超级敏感的互阻抗放大器(TIA),能够执行监控,将弱电流信号转化成电压信号。可以从原来的设计中去除多达6个分立的芯片,电路板的尺寸可以减少75%。上述所有特点组成了成本效益极高的新产品设计。值得参考借鉴。