集“主控+無線+傳感”於一體的火災報警及自動滅火係統方案
發布時間:2016-12-27 責任編輯:sherry
【導讀】大火災事故時有發生,給國家和人民的生命財產造成極大損失。本文介紹一款火災報警及自動滅火係統解決方案,該方案是集“主控+無線+傳感”於一體的火災報警及自動滅火係統方案,值得大家學習!
大(da)火(huo)災(zai)事(shi)故(gu)時(shi)有(you)發(fa)生(sheng),給(gei)國(guo)家(jia)和(he)人(ren)民(min)的(de)生(sheng)命(ming)財(cai)產(chan)造(zao)成(cheng)極(ji)大(da)損(sun)失(shi)。因(yin)此(ci)自(zi)動(dong)消(xiao)防(fang)係(xi)統(tong)得(de)到(dao)了(le)黨(dang)和(he)國(guo)家(jia)及(ji)社(she)會(hui)各(ge)界(jie)的(de)廣(guang)泛(fan)關(guan)注(zhu),對(dui)火(huo)災(zai)自(zi)動(dong)報(bao)警(jing)及(ji)自(zi)動(dong)滅(mie)火(huo)係(xi)統(tong)提(ti)出(chu)了(le)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu),同(tong)時(shi)對(dui)該(gai)係(xi)統(tong)的(de)科(ke)學(xue)研(yan)究(jiu)和(he)發(fa)展(zhan)完(wan)善(shan)也(ye)起(qi)到(dao)了(le)巨(ju)大(da)的(de)推(tui)動(dong)作(zuo)用(yong)。
在此介紹一款火災報警及自動滅火係統解決方案,係統圖如下:

上圖為世強提供的火災報警及自動滅火係統方案:該方案是利用煙氣傳感器和溫度傳感器配合微電子判斷電路驅動報警器或電磁繼電器,以達到對火災預警或警示作用的一種報警器。其中世強代理的SI7055溫度傳感器起到輔助的作用,該傳感器將采集到的信息傳遞給瑞薩MCU R5F117BCGFP,再由處理單元通過Silicon Labs的SI4438無線收發芯片傳輸給中繼的MCU EFM32WG230F256,中繼MCU則通過CAN總線把信息傳給主控部分的PC,主zhu控kong部bu分fen再zai通tong過guo繼ji電dian器qi控kong製zhi電dian機ji來lai實shi現xian噴pen水shui處chu理li,且qie主zhu控kong部bu分fen還hai能neng發fa出chu報bao警jing顯xian示shi等deng功gong能neng。這zhe就jiu要yao求qiu無wu線xian電dian波bo必bi須xu善shan於yu穿chuan牆qiang,同tong時shi無wu線xian鏈lian路lu預yu算suan盡jin可ke能neng高gao,接jie收shou靈ling敏min度du優you於yu-110dBm。無線煙霧報警器需要利用無線芯片將搭載煙霧報警信息的電磁波傳輸出去,低於1GHz的幾個常用無線頻段如315、433、868、915MHz都是比較合適的。
在此係統中用到世強代理的幾款芯片,它們的應用特點與優勢如下,也可登陸世強元件電商APP查找最全最新的資料:
世強代理的瑞薩MCU R5F117BCGFP:
R5F117BCGFP集成了豐富的模擬功能,包括運算放大器、比較器、模數轉換器等。該產品內部集成了多達4路運算放大器,在高速運行模式下,其操作穩定等待時間僅為13us,完全滿足一般模擬信號處理對速度的要求;外部配合簡單的電阻、電容,即可完成對信號的放大、濾波等處理,節約了係統設計麵積。
此外,R5F117BCGFP內部還集成了分辨率高達17路12位的模數轉換器,采用寬電壓供電,其供電電壓範圍為1.6V~3.6V,通過降低供電電壓,可以有效降低芯片的功耗。R5F117BCGFP芯片具有四種工作模式,分別為Operating模式、Halt模式、Stop模式、Snooze模式。當R5F117BCGFP為Operating模式,工作頻率為1MHz時,其功耗不超過150uA,可滿足大多數工業控製應用中對功耗和速度的要求;且當運行頻率進一步降低到15KHz時,其運行功耗可以降低至6uA。而當芯片在該工作頻率下,進入Halt模式時其功耗不超過2uA。總之,R5F117BCGFP卓越的功耗表現能讓研發人員在工業控製應用中更加得心應手。
R5F117BCGFP片上資源豐富。代碼存儲空間最高可達32KB,數據存儲空間達2KB,此外片上RAM最高達3KB,42個IO口。R5F117BCGFP工作環境溫度範圍為-40℃至+105℃。該款芯片集成片上電壓監測器,可實時監控係統的工作電壓,提供高達12級量化指標,當係統供電異常時,可及時向用戶報告,預防意外的發生,該功能對於電池應用尤其重要,可提前告知用戶電量不足。
Silicon Labs MCU EFM32WG230F256:
來自世強代理的Silicon Labs的EFM32WG230F256是一款基於Cortex-M4內核的高性能32位處理器,速度可達48MHz,DSP架構支持浮點單元運算,程序的FLASH存儲空間有256/128/64 KB三種可選,RAM的空間為32KB,IO口可達56個,DMA有12通道;其外設反射係統(PRS)擁有12個通道,還具備128位和256位的硬件AES加密功能,以及24和32位的RTC,可以在掉電的情況下切換到外部的備用電池供電。EFM32WG230F256的存儲保護單元有多種功耗管理模式:在3V的關斷模式時,功耗可到20nA;在3V供電且帶RTC功能關斷的模式下,功耗是0.4?A;在3V的停機模式時,RAM和CPU可保持功耗為0.65?A;3V深度睡眠模式下,功耗則為0.95?A。
無線收發芯片Si44xx:
在火災報警及自動滅火係統中,有兩個版本芯片供客戶選用。Si4463與Si4438,其中Si4438的工作頻段為425MHz到525MHz,而Si4463頻段相對更廣,還可覆蓋315MHz、868MHZ、915MHz。當Si4463工作在169MHz,低速率500bps時,其接收靈敏度典型值為-129dBm,發射功率可做到20dBm,為客戶帶來非常高的鏈路預算。其休眠功耗非常低,shutdown電流隻有30nA,而standby電流也才40nA。再加上世強代理的Epson高性能30MHz晶體,Ricoh電源芯片R1172和射頻開關UPG2214,搭配上對應的匹配網絡,這樣就構成了一個完整的無線模塊。
溫度傳感器SI7055:
Silicon Labs(美國芯科實驗室)擁有非常豐富的溫濕度傳感器產品,其特征為高度可靠性、小型化、高集成度和無與倫比的易用性,適用於各種應用。數字溫度傳感器Si705X係列采用創新的信號處理和混合信號設計技術,具有高精度和業界領先的低功耗優勢。其中,包括高性價比的溫度傳感器SI7055,其溫度采集精度在整個工作溫度和電壓範圍內都可以保持± 0.5 ?C (max),工作電壓範圍為1.9到3.6V,工作溫度範圍在-40到+125之間。SI7055擁有低功耗的優勢,在1HZ采樣頻率下平均功耗隻有195nA,而且采集精度可達14位分辨率;該產品的所有指標在出廠前都進行了工業校準,采用3x3mm的DFN封裝,可大大降低PCB布板的空間,並通過了AEC-Q100汽車級認證。
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