烟感探测器设计应用笔记

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1、HRH北京华荣汇资讯有限公司www.foric.com.cn烟感探测器设计应用笔记一、概述1、项目目的和作用：目前及今后相当长的一段时间内，最受用户欢迎的是价格相对低廉而可靠性又高的火灾探测报警系统,而消防厂家多采用MICROCHIP公司的MCU芯片，包括PIC16C711，PIC16C712，PIC16F630，PIC16F676等，信号传输上基本上采用无极性二总线，在总线上传输数据有功耗要求，这样烟感探测器的设计重点是成本和功耗。做为台湾HOLTEK公司的华北最大代理商，HOLTEK公司的MCU有绝对的价格优

2、势，如果用HOLTEK公司的一款MCU设计烟感探测器，必然给消防厂家降低了产品成本，增加了竞争优势，这就是我们考虑做这一方案的原因。2、工作原理概况介绍烟感感温复合防火探测器有两个传感器，其中感烟传感器根据光在烟雾颗粒中散射，使接收端信号变化来达到预防火警的目的，而感温传感器是根据着火时会升温，通过感测温度异常来预报火警，两个传感器结合起来构成复合防火探测器，MCU采集前端传感器信号，A/D转换、经过数据滤波算法后决定是否上传报警信息,并上传烟雾浓度和温度。系统采用数字信号传输方式，下传采用电压信号，上传用4-2

3、0mA电流环。二、需求分析1、工作电压：24VDC，允许范围18-27VDC2、感烟、感温两种探测方式3、要有可靠的探测算法4、主控制器通过二总线循检探测器，有警3秒内上传5、静态功耗要求＜500μA，工作模式：＜4mA6、探测器采用电子编码,采用编址器方式7、工作环境：-10℃～+50℃，≤95%RH不结露8、灵敏度：感烟：Ⅰ级0.23dB/m，Ⅱ级0.38dB/m，Ⅲ级0.55dB/m；感温：Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级均满足GB4716-1993响应时间要求，动作温度分别为57℃，61℃和65℃；三、总体设计思路根据性

4、能价格考虑，选择HT45R04E做为烟感控制芯片。HT45R04E内嵌EEPROM，单一芯片可满足要求。MCU主要是数据采集和通讯。数据采集用AD口实现，通信接收用IO口中断，发送用普通IO实现。第1页共4页HRH北京华荣汇资讯有限公司www.foric.com.cn四、硬件方案1、主要器件列表：序器件名称功能与特点生产厂供应商批量价号家1HT45R04EMCU,1KW,64RAM,13I/O,1-WDHOLTEKHOLTEKT；halt:3μA2HT7150-1Highinputvoltage(upto24V)

5、HOLTEKHOLTEKISS<6μA3HT358FOUROPAMP，5μALM4TSUS5201红外发射管，950NMvishay5BPV10NF红外接收管，950NMvishay6其它器件7PCB双面板合计2、设计说明(1)选择HOLTEK的HT45R04E做为系统控制器，1K程序存储器，带A/D转换，为降低功耗，采用低晶体振荡器455KHZ。(2)电源部分：用HT7150-1,5V稳压输出给系统供电。(3)数据存储器:HT45R04E内嵌EEPROM(4)采用运放LM358，能通过电源可控满足系统低功耗的要

6、求。(5)传感器：烟感用红外发射接收管TSUS52101和TBPV10NF，感温用热敏电阻103AT。(6)通信电路由运放和分立元件组成,采用单运放电压比较器，来接收下传电压信号;用运放和三极管组成4-20mA电流环驱动电路。(7)所有器件均采用表贴封装,用双面PCB。(8)整机功耗:从器件列表中可以看到:所选器件都为低功耗器件,只有红外发射管功耗大，供电可控制；功能结构图红热敏电阻运外MCU算接放收大管HT45R04E红外发射管通信总线2EPROM电源管理第2页共4页HRH北京华荣汇资讯有限公司www.fori

7、c.com.cn五、软件方案a)概述：因为烟感探测器的主要功能是完成数据采集和上传，所以软件主要设计是A/D转换、数字滤波，和无极性二总线通信。b)软件模块划分主程序：接收一个完整命令：A/D程序：对传感无极性二总线通1、初始化寄1、数据采集开始器进行8次A/D转信程序：包括发存器2、红外发射管上电换，存入相应寄存送数据和接收命2、置I/O口3、A/D转换器。令。3、读4、数字滤波2EPROM5、调用通信程序，上地址传数据4、写计数器6、等待下一命令数字滤波：对两个I2C通信程序:读初值7、执行相应命令2传感器信

8、号进行写EPROM5、开中断数字滤波6、休眠3、总线通信协议(1)、物理层：上传采用4-20mA电流环，能达到更远的传输距离;下传采用电压信号，控制器对总线电压进行控制来实现数字信号传输。A、信号电平和位表示下传：信号电平：24V＝1，12V＝0位表示：只下传一个脉冲脉冲宽度：1mS上传：信号电平：有电流为＝1，无电流为＝0位表示：1：0：周期确定：T=400μS电流环：