【導讀】無論什么樣的設計，安全是永遠的“剛需”。對于建筑工程來說，防火是必須考慮的要素。在一般的民用和商用建筑中，煙霧報警是最常用的手段。但在一些特殊的工業(yè)場所，如工業(yè)廠房、倉庫、隧道等，空間尺度大而又要求更快的火災報警響應速度，這就需要更為敏銳的感光式火焰探測器了。
該類型火焰探測器的原理是：通過專門的傳感器，探測火災初期火焰中含有特殊波長的紫外線和紅外線，盡可能在火災“萌芽期”就觸發(fā)報警，為工程安全保駕護航。
感光式火焰探測器主要分為紫外和紅外兩大類，它們各有特點。傳統(tǒng)上，紫外火焰探測響應速度快，但作用的距離比紅外略近，由于對紫外光敏感，不適用于室外探測；紅外作用距離長，但響應速度慢，可用于室內(nèi)和室外。而隨著技術的進步，這樣的分界也逐漸模糊起來，比如今天我們拆解的這款由世健國際貿(mào)易（上海）有限公司設計的紅外火焰探測參考方案，就集快速、長距、高靈敏度等性能于一身，讓人刮目相看。
圖1：世健紅外火焰探測參考方案框圖
該方案中，火焰信號經(jīng)過薄膜熱釋電紅外傳感器轉換成電壓信號，經(jīng)過運放帶通濾波，再由MCU 片內(nèi)ADC 進行數(shù)據(jù)采集。
決定紅外火焰探測系統(tǒng)性能的首要因素，就是其中的紅外傳感器。該方案采用了Pyreos公司的薄膜熱釋電紅外火焰?zhèn)鞲衅鳎撓盗袀鞲衅骺梢蕴峁?2mS的響應速度，典型值高達100°的探測視野，以及在8-10Hz的火焰閃爍中出色的信噪比。該傳感器中還內(nèi)置了CMOS運放，進一步增強了探測的穩(wěn)定性和可靠性。負責該方案的世健公司技術支持部高級經(jīng)理Xavier Xiong介紹，采用此傳感器客戶結合自己的特征算法探測的距離可達到65米，遠超出國標規(guī)定靈敏度的一級25米和二級19米的要求。
與國內(nèi)目前主流的電壓式紅外火焰探測傳感器不同，Pyreos公司這個系列的傳感器采用電流模式，這也是其性能能夠突破“極限”的關鍵——一般電壓模式的紅外傳感器極限探測距離在60米內(nèi)，而且響應速度在120mS以上。
世健的紅外火焰探測方案采用了三重紅外（IR3）的架構，系統(tǒng)中的三個紅外探測器各司其職：PY0573進行火焰探測，PY0574和PY0575則負責識別來自人體和陽光等外部紅外源的干擾，防止誤報。
圖2：Pyreos公司的薄膜熱釋電紅外傳感器具有12mS的響應速度，可達65米的探測距離
當然，要確保方案整體的性能、提升系統(tǒng)測量精度，只有傳感器是不夠的。世健在配套芯片的選擇上也下了一番功夫。從方案的BOM清單中我們可以看到，世健的工程師特意選擇了ADI 的超低噪聲運放ADA4528-2、超低噪聲LDO ADM7160等噪聲性能優(yōu)異的外圍元器件，使得傳感器的特性最大限度地發(fā)揮了出來。
作為一個參考設計，這個方案的主控芯片選用了流行的ARM Cortex-M3架構，這樣能方便開發(fā)者將自己的算法移植進行移植，給開發(fā)者帶來更大的靈活度。同時，參考方案中支持豐富的接口，如RS232、RS485，能夠滿足大多數(shù)應用場景的需求。
通過配套的軟件，開發(fā)者可以觀測到方案中不同傳感器通道的測試和分析數(shù)據(jù)，它既可以做Pyreos公司的薄膜熱釋電紅外傳感器為評估板，也可以直接作為實際產(chǎn)品的參考設計。這其中世健工程師的匠心和誠意可見一斑。
圖3：通過參考方案配套的軟件，直觀呈現(xiàn)測試和分析數(shù)據(jù)
