隨著美國保險商實驗室(UL)出臺新規定，煙霧報警器標準有了很大的提高。例如，煙霧報警器現在必須能夠識別出官方漢堡包燃燒
測試和以聚氨酯等煙霧形式存在的實際威脅之間的細微差別。使用單色光源的傳統煙霧報警器無法做到這一點，因此開發了新的解決方案ADPD188BI。
典型煙霧報警器包括探測器、具有算法的微控制器，以及揚聲器、LED指示燈或一氧化碳傳感器等其他元件。煙霧報警器中的基準
測量遵循所謂的減光原理，如圖1的原理圖所示。
測量光源(L)和探測器(D)之間因存在顆粒而導致的暗光或消光，然后使用新的UL法規進行評估。
經典煙霧報警器以離散方式設計，并通過向前散射發揮作用，其中特定波長的LED光（通常在紅外范圍內）被粒子散射到光電二極管上。如圖2所示，LED和光電二極管之間的距離通常是幾厘米。
圖2.具有紅外LED的向前散射系統。
但是，不管是煙霧報警器的離散式設計，還是
測量方法，都有缺陷。主要缺陷是單色LED會導致更高的誤報率，因為它會使區分不同的粒子變得更困難。此外，離散實施范圍很大，功耗高。大量校準工作也是必要的。光學元件的技術日新月異，現在可以將LED和光電二極管以及光學前端集成到一個小外殼。
圖3.ADPD188BI的功能框圖。
ADI公司創建了這樣一種技術：ADPD188BI。它有兩個LED（藍色和紅外）、一個光電二極管，以及直接集成到單個單元中的模擬前端。使用波長不同的二極管意味著有兩個不同的折射角，因此
測量值更可靠。I2C或SPI上的數字輸出支持與微控制器連接。關聯框圖如圖3所示。有了集成LED、光電二極管和模擬前端，由于條件固定，就可以更輕松地校準系統。校準通常是單點校準，可納入客戶的下線
測試。圖4顯示了左側具有緊密集成的LED、模擬前端有光電二極管的ADPD188BI的原理圖。如圖中所示，完整信號鏈在單個5 mm × 3.8 mm
芯片上實現。
圖4.ADPD188BI的原理圖。
ADPD188BI的工作原理是發射幾微秒的LED短脈沖，然后被粒子散射回光電二極管。跨阻放大器將產生的電流轉換為電壓，帶通濾波器濾除直流分量，積分器濾除來自高達80 dB的燈或太陽輻射的環境光的直流分量。之后，模數轉換器將電壓轉換為數字信號。
這一原理有很多優勢。使用兩個LED可獲得高動態范圍和高SNR，從而減少誤報；此外，LED短脈沖導致低功耗。兩個二極管的雙線
測量也使探測更精確；也就是說，不僅正常煙霧和燃燒漢堡包之間有差別，正常煙霧和蒸汽之間也有差別。因此，也可在廚房和浴室安裝并使用煙霧報警器。此外，由于條件預定以及物理尺寸減小，系統集成也意味著校準更容易。該系統不僅符合UL的前瞻性條例，而且使較小的無煙室設計能夠更輕松地集成到任何房間。在此基礎上，ADPD188BI通過新的
測量系統，滿足未來對安全性、成本和可靠性的所有要求。
作者簡介
自2015年2月至今，Christoph Kämmerer一直在德國ADI公司任職。他于2014年畢業于埃爾朗根-紐倫堡大學，獲得物理學碩士學位。然后在利默里克市ADI公司擔任工藝開發實習生。2016年12月培訓生項目結束后，Christoph正式成為ADI公司的現場應用工程師，專門針對新興應用領域。
