烟雾探测技术概览及ADI烟感产品ADPD188BI的介绍

2021年03月19日

文章來源

Supplier Engineer

烟雾探测技术概览及ADI烟感产品ADPD188BI的介绍

本文总结整理了Analog Devices, Inc. 工程师撰写的数篇技术文章，对目前的烟雾探测技术，国际标准，Analog Devices 的产品做了一个简单介绍。

两种主要的烟雾探测技术

烟雾探测器系统中主要采用以下两种烟雾探测技术：

电离系统：在两个导电板之间掺加了少量放射性材料。如此对空气进行离子化，使得电流流动。在烟雾进入腔室中时，它会减少电流流动，并触发警报。有些欧美国家禁止使用电离探测器，因为它们无法保证精准探测到萌发初期的火灾。
光电烟雾探测器：使用光来检测火灾。在探测器内部，有一个光感测腔室，使用光来探测烟雾。当检测到烟雾时，它会将LED光折射到光电探测器中。光束到达此传感器时，即触发警报。

烟雾探测器传统上是采用电离报警器构建，而目前正在开始向光电烟雾报警器发展。电离报警器与光电烟雾报警器相比，

电离报警器: 能够更迅速地检测到快速燃烧的火灾，通常要快30秒-90秒。原因在于烟雾扩散到烟雾腔中会有一个时间延迟。
光电烟雾报警器: 对阴燃火灾的响应速度要快得多，通常快10分钟-50分钟。光电烟雾报警器也不易发生滋扰报警，例如烧焦吐司或淋浴蒸汽等并不会引发报警。

有关烟雾探测的国际标准

国际

ISO7240：2018年发布的全球标准，其中第7部分 (采用散射光、透射光或电离的点式烟雾探测器) 与烟雾有关。
中国：关于点式烟雾探测器的标准。是依照ISO7240的2003年版本。

美国&加拿大

UL 268：用于火灾报警系统的烟雾探测器 (第7版计划于2021年6月30日生效)
UL 217：烟雾报警 (第8版计划于2021年6月30日生效)

欧洲

EN 14604：烟雾报警设备(2006)
BS EN 54：火灾探测和火灾报警系统(2015) 第29部分：多传感器火灾探测器——使用烟雾和热传感器组合的点式探测器

ADI的集成光学模块ADPD188BI

这里我们向您推荐ADI的集成光学模块ADPD188BI，在单个封装内集成光电二极管和模拟前端 (AFE) 和两个 LED。高性能 AFE 提供高环境光抑制能力，并降低功耗以延长电池寿命，而两个 LED则有助于减少蒸汽和灰尘引起的误报。

ADPD188BI的集成式设计使用两种颜色来区分不同大小的颗粒，从而提高烟雾检测和分类的能力，并排除干扰源。支持反向散射设计，LED 更接近光电二极管，从而减小电路板尺寸，使得烟雾探测器可以更小更适应住宅和商业用途建筑。

主要优势

烟雾到二进制（Smoke-to-bits）的解决方案
- 集成LED，光电二极管和AFE
- LED波长:470 nm, 850 nm
- 温度范围:-40°C到+85°C
更少的滋扰警报
- 双波长，动态范围宽，信噪比高
- 符合最新的UL 217/UL 268烟雾测试
减少碳电路板尺寸
- 3.8 mm × 5.0 mm × 0.9 mm
- 小尺寸使更多的工业设计选项成为可能
低功耗
- 平均25 μW (四种脉冲配置)
工厂校准
- 更简单，成本更低的生产流程
更高的可靠性
- 减少组件数量
- 消除LED供应链管理要求

工作原理

ADPD188BI模块包含两个光学检测器。

光电检测器1 (PDET1)：具有0.4mm2的有效面积，连接到ASIC的通道3
光电检测器2 (PDET2)：具有0.8mm2的有效面积，连接到ASIC的通道4

这两个光电二极管可以组合成一个有效面积为1.2 ㎟的检测器。该模块将双通道光电检测器与两个独立的LED和混合信号光度测量前端ASIC组合成一个紧凑的光学测量器件。双波长ADPD188BI采用470 nm蓝光LED和850 nm红外LED。在散射测量中，不同波长的组合可以区分不同类型的烟雾、灰尘和水蒸气的粒度。板载ASIC包括模拟信号处理模块、ADC、数字信号处理模块、I2C和SPI通信接口，以及三个可独立编程的脉冲LED电流源。

核心电路激励LED并测量相应的光学返回信号。数据可以直接从输出寄存器读取，或通过先进先出(FIFO)缓冲器读取。

利用这种高集成度光学解决方案可实现低功耗、小尺寸解决方案，减少恶劣环境中由于灰尘、蒸汽和其他干扰源造成的烟雾误报。