采用红外光源和传感器的气体检测参考设计方案

气体检测与人类生活息息相关☆

例如：石化厂、煤气站、油库等场所对可燃气体的监测；汽车尾气、工业废气、城市雾霾的监控；还有家用煤气、天然气的泄漏爆炸的监测；以及针对装修后有毒气体（苯和甲醛）残留浓度的检测等等。从工业到民用，针对各种可燃有毒气体的检测无一不会用到气体探测器。并且随着智能物联网的蓬勃发展，气体探测器也被广泛用在功能强大的物联网上实时监控前天环境，为人类的安全保驾护航。

然而目前市场上的气体探测器按原理可分为催化燃烧式、电化学、半导体式以及红外四种。催化燃烧式探测器易中毒，电化学探测器寿命有限，半导体式探测器一致性较差。而红外探测器反应灵敏，精度高，寿命长，优势显著。世健公司作为技术分销商跟解决方案商，时刻关注市场需求，近期正式推出基于Microchip平台，采用Axetris的红外光源和Pyreos的传感器所组成的红外气体检测参考设计方案。通过此方案，客户可以快速地评估MCU、光源以及传感器的性能，缩短气体检测项目的设计周期。

该参考设计方案的原理：红外光源发射出2-14μm的红外光，通过一定长度的气室吸收后，由带4.26μm 波长的窄带滤光片的红外气体传感器进行探测，传感器内置15位ADC，通过IIC进行数据采集，经过Microchip的Cortex® M0+ SAM D20进行数据分析处理，分析出的采样数据通过通讯接口传输到上位机，然后通过配套软件观察不同探测器采集的数据及波形。方案框图如下：

图1 方案框图

整个方案的硬件连接方式是micro USB转USB线连接评估板和PC，选用12V直流电源适配器。作为一个参考设计，这个方案选用了Microchip公司的系列产品，包括基于Cortex M0+核的ATSAM D20作为的主控芯片，轨到轨的放大器MCP6H02用于驱动A红外光源，和低噪声的电源芯片MIC5253提供系统电源及接口芯片MCP2200。

而使用Pyreos公司的ezPyro是世界上最小的拥有数字接口超低功耗的热释电红外传感器。ezPyro 系列数字接口型传感器内部集成了传感器、模拟前端、15位Δ-Σ模数转换、数字滤波器、FIFO以及中断唤醒控制等部分，同时5.65_mm×3.7_mm×1.55_mm的封装也大幅减小了设计整体体积。ezPyro热释电红外传感器的响应时间在毫秒级，相比竞争对手几秒钟的响应时间，可谓是不可同日而语。