QFCE数字火焰传感器构建下一代消防解决方案

现代文明的结构建立在电子技术的基础上。计算机、互联网、移动电话和许多其他技术的存在归功于电子技术。

传感器在电子和控制系统中的重要性

传感器是电子或机电系统中必不可少的组件之一。传感器使电子电路能够与环境交互，并从周围环境中收集有价值的数据。在某种程度上，传感器充当智能数字电子系统的眼睛和耳朵。如下图所示，现代自校正反馈控制系统完全依赖于传感元件的反馈回路。

图1 反馈控制系统

为了更好地理解这个反馈控制回路，让我们以空调为例。用户使用遥控器设置所需的温度（设定值），集成的温度传感器提供当前的室温测量值。如果设定值和传感器信号差不为零，则控制器（微控制器或数字电路）打开压缩机。当室温（工厂）等于设定值时，误差信号变为零，压缩机关闭。结果是室温保持在所需的设定点。

火焰传感器简介

火焰或热释电传感器是火灾探测和消防系统的重要组成部分。消防系统用于商业建筑和工厂，并广泛用于住宅设施。在许多第一世界国家，安装住宅消防安全系统甚至是强制性的。

热释电传感器包含热释电晶体，其极化随温度变化。随着入射红外光强度的增加，热释电晶体的温度升高，并且由于热释电效应而产生成比例的电荷。

家庭和楼宇自动化是积极采用尖端物联网（IoT）技术的领先行业。由于消防系统在任何建筑物的布局中都起着至关重要的作用，因此火焰传感器的重要性成倍增加。

图2：热释电效应

模拟传感器与数字传感器

从历史上看，传感器一直是模拟设备，因为测量的物理量也是模拟的，例如声音、光、温度、压力等。然而，现代控制系统使用数字控制器，如微控制器、FPGA 和 PLC。 将模拟传感器连接到这些数字设备需要额外的子系统（ADC 和信号调理电路），这会增加成本和复杂性。为了解决这个问题，制造商现在已经开始生产数字传感器，这些传感器可以很容易地与数字控制器连接，而无需额外的ADC和信号调理电路。这种发展对物联网系统特别有利，因为节点设备需要在同一电路板上集成微控制器和数字传感器。因此，可以在建筑物中安装大量低成本的智能数字传感器以实现自动化。

KEMET 数字热释电传感器

KEMET 的 QFS 和 QFCE 系列数字热释电传感器具有更高的可靠性、更低的功耗和增强的性能。这些数字火焰传感器将高灵敏度与快速响应时间相结合，可确保快速准确地检测火焰和火灾。得益于薄膜PZT材料，这些数字火焰传感器可以在室外条件下检测最远85米的点烟器。这些高质量传感器采用 SMD （QFS） 和 TO-39 （QFCE） 封装。

凯美特QFCE & QFS数字火焰传感器不需要额外的转换或调理电路，因为所有必要的模拟电路都集成到传感器封装中。这些传感器可以很容易地插入数字控制器IC。我2C 通信协议可确保与微控制器和微处理器进行快速简便的通信。

下面是QFCE系列数字火焰传感器的简单框图。该图显示，传感器封装包含模拟前端、ADC、数字滤波器和模拟传感器。数字火焰传感器使用 I2用于数字通信的C接口，只需要两条数据线（SDA，SCL）。

图 3：QFCE 数字火焰传感器框图

除了数字输出外，QFCE系列数字火焰传感器也是可编程的。因此，不同的传感器参数是可调的，包括增益、闪烁率、采样频率以及高通和低通滤波。通过选择相关零件编号提供光学滤波。此功能为系统设计人员和工程师提供了更大的灵活性和控制力。

图 4：KEMET QFCE 数字火焰传感器

QFCE数字火焰传感器的应用

由于其高灵敏度、可靠性、高检测范围和集成模拟电路，QFCE数字火焰传感器是物联网和工业物联网应用的理想选择。这些传感器的一些主要应用领域包括：

• 石油和天然气
• 制造业
• 森林保护 • 智能家居 • 智能建筑
• 交通

• 基础设施保护
 

QFCE数字火焰传感器的优势

与模拟火焰传感器相比，QFCE数字火焰传感器具有许多优势。这些传感器的一些显着特点是：

• 高灵敏度
• 100o宽视野
• 数字输出和I2C 接口
• 可编程增益和滤波 • 提供各种
光学滤
光片 • 集成放大器、ADC 和数字滤波器
• 低功耗

下表比较了模拟 （QFC）、数字 TO-39 （QFCE） 和数字 SMD （QFS） 火焰传感器：
 

图 5：传感器比较表

QFCE火焰传感器的视场图如下：

图 6：视野

QFCE数字火焰传感器的电气特性

数字火焰传感器的重要电气特性如下：

• 额定电流消耗：22 μA
• 工作电压：1.75 V 至 3.60 V
• 数字 I/O：I2C
• 工作温度：-40°C 至 +85°C

结论

传感器是电子和机电控制系统中最常用的组件之一。火焰或热释电传感器在消防系统中起着至关重要的作用。从历史上看，火焰传感器一直是模拟的，需要ADC和信号调理电路来实现微控制器接口。然而，随着数字火焰传感器的出现，微控制器接口已经大大简化。

KEMET QFCE 数字火焰传感器提供低功耗、高可靠性、增强的视场、可编程增益和滤波，以及 I2C 通信。这些特性使QFCE系列传感器成为物联网和工业物联网应用的理想选择。使用我们的高质量QFCE系列数字火焰传感器构建下一代消防解决方案。

审核编辑：郭婷