CN110148277B - 一种基于双波长检测的mems烟雾传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于双波长检测的MEMS烟雾传感器，所述烟雾传感器包括：控制和接口单元、驱动单元、两个不同波长的发光二极管和光敏接收放大单元；本申请采用两个不同波长的发光二极管，利用光学双波长技术，可同时检测气体的成分和颗粒大小，具有低成本和低功耗的特点；并且通过光敏接收放大单元中的多位ADC转换器处理，同时采用无迷宫的方式，减小了传感器对烟雾的效应时间。本申请解决了基于传统光电式烟雾传感器成本高、烟雾响应慢和必须搭配迷宫进行检测的问题。
Description
技术领域
本发明涉及烟雾传感器领域，具体涉及一种基于双波长检测的MEMS烟雾传感器。
背景技术
现有烟雾传感器按检测原理，大体可分为离子感烟式、光电感烟式和温度式三种，其中以光电感烟式传感器最为常见。光电感烟式传感器包含发光器件、光敏器件和烟雾迷宫，在正常情况下，发光器件发出的光在烟雾迷宫内经过漫射，光敏器件是接收不到光信号，因而不产生光电流。但当有烟雾进入迷宫内后，由于烟粒子的作用，使发光器件发射的光产生了漫射，这种漫射光被光敏器件接收，使光敏器件的阻抗发生变化，产生光电流，从而实现了烟雾信号转变为电信号的功能。
光电感烟式中较为常见的一般采用立式或卧式的前向散射迷宫，但对产生粒径小于0.4um粒子的明火基本不响应，同时对于水雾、灰尘等粒径与烟雾颗粒类似的因素无法辨别。针对前述问题，也不缺乏如CN1987426A中所述的通过双波长发光二级管，两发一收的立式双向散射感烟探测器迷宫，解决区分不同颜色、粒径的烟雾及水雾、灰尘等的影响。但此种方式仍然采用普通的插件二极管，同时需配套迷宫进行光学散射设计。
此两类光电烟雾传感器一是成本高、二是都需配合迷宫使用，才可以达到减少外围干扰的影响。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于双波长检测的MEMS烟雾传感器，以解决传统光电式烟雾传感器成本高、烟雾响应慢和必须搭配迷宫进行检测的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于双波长检测的MEMS烟雾传感器，所述烟雾传感器包括：控制和接口单元、驱动单元、两个不同波长的发光二极管和光敏接收放大单元；
所述控制和接口单元用于设定驱动单元对两个不同波长的发光二极管所施加的工作电流；并接收所述光敏接收放大单元所发出的信号，然后对其进行处理，从不同信号电平的差异中识别烟雾成分，并将结果报送至外部处理器；
所述驱动单元用于对两个不同波长的发光二极管施加工作电流，从而点亮两个不同波长的发光二极管，使其分别发射出两个不同波长的光线；
所述光敏接收放大单元用于接收两个不同波长的光线分别经烟雾传感器外壳反射后的光信号，并通过其中的多位放大器进行信号放大，然后将放大后的信号传送至所述控制和接口单元。
进一步地，所述两个不同波长的发光二极管分别为蓝光发光二极管和红外发光二极管。
进一步地，所述光敏接收放大单元包含多位ADC转换器，所述多位ADC转换器用于将所述光敏接收放大单元接收到的光信号转换为数字信号。
进一步地，所述驱动单元、两个不同波长的发光二极管和光敏接收放大单元集成在芯片内部，所述控制和接口单元集成在芯片内部或在芯片外部实现。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本申请采用两个不同波长的发光二极管，利用光学双波长技术，可同时检测气体的成分和颗粒大小，具有低成本和低功耗的特点；并且通过光敏接收放大单元中的多位ADC转换器处理，同时采用无迷宫的方式，减小了传感器对烟雾的效应时间。本申请解决了基于传统光电式烟雾传感器成本高、烟雾响应慢和必须搭配迷宫进行检测的问题。
附图说明
图1为本发明一具体实施例所涉及一种基于双波长检测的MEMS烟雾传感器的结构关系示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种基于双波长检测的MEMS烟雾传感器，参照图1，所述烟雾传感器包括：控制和接口单元、驱动单元、两个不同波长的发光二极管和光敏接收放大单元；
所述控制和接口单元用于设定驱动单元对两个不同波长的发光二极管所施加的工作电流；并接收所述光敏接收放大单元所发出的信号，然后对其进行处理，从不同信号电平的差异中识别烟雾成分，并将结果报送至外部处理器；
所述驱动单元用于对两个不同波长的发光二极管施加工作电流，从而点亮两个不同波长的发光二极管，使其分别发射出两个不同波长的光线；
所述光敏接收放大单元用于接收两个不同波长的光线分别经烟雾传感器外壳反射后的光信号，并通过其中的多位放大器进行信号放大，然后将放大后的信号传送至所述控制和接口单元。
在本实施例所述的技术方案中，通过控制和接口单元可设定驱动单元对两个不同波长的发光二极管所施加的工作电流，所述驱动单元按照设定值对两个不同波长的发光二极管施加工作电流，从而点亮两个不同波长的发光二极管，使其分别发射出两个不同波长的光线，两个不同波长的光线分别经烟雾传感器外壳反射后由光敏接收放大单元所接收并放大，然后将放大后的信号传送至所述控制和接口单元，所述控制和接口单元从不同信号电平的差异中识别烟雾成分例如水气、油污等，并将结果报送至外部处理器。其中，所述外部处理器可以设定传感器AD采样频率、发光二极管的工作电流等参数，也可以从接口和控制单元读取光敏接收放大单元的缓存数据。
本实施例根据烟雾响应功率传输比，即光敏接收放大单元接收到的光信号的光功率与发光二极管的光信号的光功率比值，可区分微粒大小；根据两个不同波长光信号的响应比率，即烟雾和非火警因素的响应时间差异，得以区分不同类型的烟雾和常见的干扰源，从而提高烟雾传感器排除干扰源和避免误报的能力。
另外，较佳的，在本发明的另外一个具体实施例中，所述两个不同波长的发光二极管分别为蓝光发光二极管和红外发光二极管。
另外，较佳的，在本发明的另外一个具体实施例中，所述光敏接收放大单元包含多位ADC转换器，所述多位ADC转换器用于将所述光敏接收放大单元接收到的光信号转换为数字信号。
另外，较佳的，在本发明的另外一个具体实施例中，所述驱动单元、两个不同波长的发光二极管和光敏接收放大单元集成在芯片内部，所述控制和接口单元集成在芯片内部或在芯片外部实现。
本实施例将所述驱动单元、两个不同波长的发光二极管和光敏接收放大单元均集成在芯片内部简化了烟雾传感器的结构设计，无需迷宫即可达到检测烟雾，提高了响应速率，并降低了成本。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种基于双波长检测的无迷宫MEMS烟雾传感器，其特征在于，所述烟雾传感器包括：控制和接口单元、驱动单元、两个不同波长的发光二极管和光敏接收放大单元；
所述控制和接口单元用于设定驱动单元对两个不同波长的发光二极管所施加的工作电流；并接收所述光敏接收放大单元所发出的信号，然后对其进行处理，从不同信号电平的差异中识别烟雾成分，并将结果报送至外部处理器；
所述驱动单元用于对两个不同波长的发光二极管施加工作电流，从而点亮两个不同波长的发光二极管，使其分别发射出两个不同波长的光线；
所述光敏接收放大单元用于接收两个不同波长的光线分别经烟雾传感器外壳反射后的光信号，并通过其中的多位放大器进行信号放大，然后将放大后的信号传送至所述控制和接口单元。
2.根据权利要求1所述的一种基于双波长检测的无迷宫MEMS烟雾传感器，其特征在于，所述两个不同波长的发光二极管分别为蓝光发光二极管和红外发光二极管。
3.根据权利要求1所述的一种基于双波长检测的无迷宫MEMS烟雾传感器，其特征在于，所述光敏接收放大单元包含多位ADC转换器，所述多位ADC转换器用于将所述光敏接收放大单元接收到的光信号转换为数字信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于双波长检测的无迷宫MEMS烟雾传感器，其特征在于，所述驱动单元、两个不同波长的发光二极管和光敏接收放大单元集成在芯片内部，所述控制和接口单元集成在芯片内部或在芯片外部实现。
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