智慧煙感器的種類 光電式煙感探測器的工作原理

以智慧煙感器和智能溫控器起家的Nest，在被谷歌32億美元收購后產品擴充到了整個智能家居。智慧煙感報警器已成為AIoT智能物聯市場的長尾場景之一，智慧煙感從商用走向民用，并從傳統煙感升級為智慧無線聯網型煙感。

市面上的煙感器主要有三種：有線型（485總線），獨立型（無線煙感報警器，無配套的管理平臺），無線型（智慧煙感，有管理平臺）。前兩種都屬于是傳統煙感報警器，不具備智能化特征。

傳統煙感（有線型）由于需要485線路連接，存在施工難度大、總體成本高的缺陷，而且設備的維修、巡檢很困難；現有無線煙感報警器雖沒有布線的困擾，但不支持組網，不能實現實時聯網報警；而智慧煙感無需布線，組網便捷，能實現實時感知險情后及時以多種方式報警，還能自動巡檢。

煙感器按技術原理分，離子式煙霧傳感器、光電式煙霧傳感器和氣敏式煙霧傳感器。按照光源不同，可分為一般光電式、激光光電式、紫外光光電式和紅外光光電式等4種。

離子探測器主要適用于開放性火災的探測。例如NEMOTO的NIS-09C、恩智浦/飛思卡爾的MC145017/MC14467/MC14468等。

氣敏式煙霧傳感器的典型型號有MQ-2氣體傳感器。該傳感器常用于家庭和工廠的氣體泄漏裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測。例如四方光電(CUBIC)的NDIR CO2、美克森的MIX1002/MIX1012/MIX2002、煒盛的MQ-2氣體傳感器等。

市面上更多的是光電式煙感探測器，其工作原理:

1、紅外發射管的紅外光束被煙塵粒子折射、反射、散射，光的強弱與煙的濃度成正比。例如億光的插件型的IRB339-1C、IRB339-3C產品。

2、所以光敏管接收到的紅外光束的強弱會發生變化，轉化為點信號，最后轉化成報警信號。

這個探測煙霧模塊，業內稱為迷宮，是智慧煙感器的核心模塊。光電迷宮技術利用空氣流動力學原理，提高傳感器的解析度、準確度，精準判定物體悶燒或燃燒。

光電傳感芯片或模塊的原廠及型號選型：

1、美國ADI的ADPD188BI，單價約26元，將模擬前端、LED和光電二極管組合到一個小巧的封裝中，極大地減小了煙霧探測器的占用空間。光電二極管和AFE的集成還提供高的環境光抑制功能和寬動態范圍，ADPD188BI中集成了藍光與紅外兩顆LED發射器，所以它不但能監測煙霧的濃度，同時還可以監測煙霧的顆粒直徑，從而分辨干擾煙，能精準識別灰塵、水蒸汽、各種煙霧、氣溶膠、正庚烷、聚氨酯等介質，進一步減少誤警。

2、美國MICROCHIP的RE46C196，單價約7元，還有RE46C190/RE46C191煙感專用芯片可選，3V供電（兩節電池），支持CE，內部集成DC2DC功能。如果采用3.7V鋰電池供電，還可選配微芯的電源芯片MCP73831及低功耗LDO MCP1702。

3、中科德諾的DN9188，單價約3元，是一顆低功耗微傳感SoC芯片，煙霧探測器的單芯片解決方案。

4、華潤矽科的CS2105，一顆帶I/O的光電式煙霧檢測器芯片；CS2108，低電壓光電式煙霧檢測芯片，可替代微芯的RE46C190；CS7117，離子式煙霧檢測芯片；CS2106，報警音產生及喇叭驅動電路。

5、合泰的BA45F5250，集成煙感探測AFE、雙通道IR LED恒定電流驅動與16-bit語音DAC的煙感探測器專用Flash MCU，適用于需語音功能、無線聯網或需要較大容量程序空間的煙感探測產品，例如：語音型、NB-IoT、WIFI煙感探測報警器。

6、貝嶺的BL5980，是一顆低功耗、低電壓的CMOS光電型煙霧探測器芯片，僅需最少量的外部元件，就可提供光電型煙霧探測器的所有必需功能。

7、利爾達煙感SOC芯片LSD2SD-SC524內部集成了紅外發射電路、紅外接收電路、放大電路、收碼解碼電路以及總線高壓模塊，通過大幅縮減元器件和焊點數降低了成本，穩定性、一致性更高，較傳統方案優勢顯著。

根據《GB20517-2006獨立式感煙火災探測報警器》標準，智慧煙感符合國家標準的靈敏度，應在0.05dB/m-0.2dB/m之間；還屬于民用級火災探測報警設備，需通過CCCF認證。

智慧煙感主要是在傳統煙感基礎上集成了低功耗廣域網（LPWAN）無線傳輸模塊，無線通信方式包括但不僅限于433MHz、NB-IoT、LoRa、SigFox、Cat.X、BLE、Zigbee、WiFi等，由主控芯片、多光路傳感器（煙霧探測）、警示燈(蜂鳴器）、語音芯片或模塊、按鍵、溫度傳感器、加密芯片、電源芯片、電池（3V、9V電池或鋰電池供電）和無線模塊等元器件組成。無線模塊里通常又有主控芯片和通信芯片等。

智慧煙感的器件選型除了搞定探測煙霧模塊，還有選擇哪家MCU？晶振選哪家原廠的？電源芯片DC-DC選誰家的（德州儀器？）？PA選誰家的？濾波器選誰家的？開關選誰家的？電池選誰家的？通信模組選哪一種？天線如何設計？軟件如何規劃？要不要做FOTA遠程升級？售后如何保障？

這里我就挑重點的主控芯片和通信模塊講一下。

智慧煙感使用年限10年，通常是3V供電，所以主控芯片必選低功耗或集成了煙霧探測功能和算法的，會減少研發難度和時間。青鳥消防自研推出的朱鹮芯片，針對感煙報警做了很多的優化，穩定性加強，射頻電磁場輻射抗擾度可以達到30V/m，就是不知道這顆煙感芯片以后會不會商業化對外出售？

不管是最常用的NB-IoT，還是433MHz、LoRa、SigFox、Cat.X、BLE、Zigbee、WiFi等通訊模塊，每種模塊都有自己的門道和優勢。這里羅列一些芯片或模塊原廠及型號：

1、升哲科技的靈思·信鴿芯片，一顆LPWAN芯片，成本僅為0.8美金，在成本上接近FSK芯片的價格，但是覆蓋距離等同LoRa的芯片，而Semtech最新的SX1262芯片的成本大概在1.2美金。

2、道生物聯的TK8610，一顆TurMass? 自主通信技術的芯片。

3、美格智能NB-IoT模塊MP212。

4、順舟智能LoRa模塊SZ05LR-PRO-2。

5、高新興物聯的NB-IOT模塊ME3616-G1A。

6、桑銳電子的NB-IOT模塊NH01A。

7、唯傳科技的LoRa模塊M300C。

8、芯訊通的NB-IoT模組SIM7000C（高通MDM9206平臺）。

9、華為海思的NB-IoT SoC Boudica 200芯片。

10、美國Semtech公司的LoRa芯片SX1262。

11、移遠通信的NB-IoT模組BC95-CNV和BC28-CNV（海思Boudica 200平臺）。

12、九聯的NB-loT模組UNB100-G（海思Hi2115芯片方案）。

還有很多......

而要真正實現智慧煙感，還需NB-IoT基站、物聯網云平臺、聯動視頻監控系統、“智慧消防”城市級平臺（第三方監控平臺）、電腦端和移動端構成整套系統。

相關機構預計未來5年，全國的煙霧探測器年均安裝規模超過7億只，全球年均安裝規模超30億只。智能物聯AIoT萬億規模級的龐大市場，智慧煙感是長尾市場之一，芯片和方案的國產替代未來可期。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平臺，過去數年已積累了物聯網芯片的優勢貨源。我們聚焦服務元器件長尾客戶群，讓每一家芯片原廠或分銷商的每一款芯片，在Design In、Design Win和流通中更高效，幫助工程師的方案選型、試樣及采購，為電子產業供需略盡綿薄之力。

審核編輯：湯梓紅