紅外無線報警器的低能耗設計探究

張文君

摘 要：隨著物聯網技術的不斷發展和進步，在當前，商用型的物聯網安防系統，得到了較為廣泛的應用，一般的商用物聯網安防系統主要具備布防和撤防這兩種模式，而無線紅外報警器是最長被選用的一個終端裝置。本文主要針對紅外無線報警器的低能耗設計問題展開探究，希望能為相關人員，起到一些積極的參考作用。

關鍵詞：紅外無線報警器；低能耗設計；探究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.141

在對紅外無線報警器的低能耗設計問題進行探究的時候，相關工作人員需要了解到，頻繁更換其電器，可能會提升安防企業本身的工作量和人力成本，甚至是為用戶帶來一些額外的財產損失，這樣紅外無線報警器本身的應用優勢也得到了削弱。根據實際的調查情況可以發現，要想降低報警器的能耗，那么首先應該對其設計內容作出合理化的更改，采取低功耗的工作模式，同時增加太陽能自供電模式，這樣可以提升延長干電池本身的使用壽命，解決頻繁更換干電池的問題。

1 紅外無線報警器的能耗分析

紅外無線報警器，其檢測工作的原理主要是紅外熱釋電，像熱釋電類型的紅外傳感器，是探測是否存在入侵信號的人體感應模塊，采用高靈敏的探頭，具有低能耗和可靠性較強的特點，能夠實現光敏控制，并可以取得相應的溫度補償，是進行報警器探頭的首選。在進一步的研究中發現，商用物聯網的安防系統，盡管有布防和撤防兩種工作模式，但是其主要是通過現場、或者是監控中心來執行控制切換內容的，也就是表明，其終端的報警器并未進行撤防，也就是說，當安防系統撤防的時候，現場監控中心和安防主機，將不會處理任何報警信號。但是紅外無線報警器不具備外部命令切換的工作模式，在不需要安防報警的時段，仍舊會上報各種警報事故，導致整個報警器一直處在報警狀態，提升了其能耗，減低了電池的使用壽命。

2 改進紅外無線報警器低能耗的設計策略

2.1 增設紅外無線報警器的布防/撤防控制

在對紅外無線報警器裝置進行設計的時候，可以增加無線接收方面的功能，這樣其能夠對現場主機所下達的一些命令進行執行，讓報警器在受控的狀態下切換工作模式。在報警系統撤防的時間段里，不會發生無效觸發的問題，這樣可以進一步降低系統的能耗，相關工作人員應該將這方面的內容設定為降低能耗的主要設計思路。

一臺主機監控具有數量較多的無線終端設備，報警器在接收串行數據的時候，并未直接進入到單片機的Rxd端，而是在單片機與譯碼器的接口處完成數據的傳輸工作，輸出正脈沖和命令碼，并利用終端操作來喚醒單片機讀出命令碼的操作程序，這樣在提升通訊系統的可靠性時，也能夠避免在多機通訊狀態下發生無效喚醒的問題；當然，在布防命令到達單片機的時候，程序接通開關后能夠為紅外傳感器進行供電，使報警器進入布防狀態，產生警報時，會喚醒單片機，執行報警工作。在在撤防狀態下，開關會斷開，紅外傳感器也會斷電，這時不會觸發報警，降低整個系統的能耗。

2.2 利用MCU的低能耗模式進行設計

借助單片機中的掉電喚醒功能，可以對MCU進行低能耗模式的設計工作，具體執行步驟為：首先，要盡可能選擇合適的低能耗單片機；其次，是要利用中斷喚醒的方式來對報警器事件驅動的軟件內容進行架構，使單片機處在掉電的工作狀態下，這樣才能達到低能耗的設計目的。

在具體執行過程中，可以選用具有20多個功能引腳的單片機，讓其利用在線的讀寫數據功能，來保存布防、撤防狀態，記錄電池的電壓狀況，同時利用8通道8位AD轉換器和掉電監測電路，使其具備掉電的工作模式，借助中斷喚醒模式執行工作，這樣在掉電之后，各個引腳電壓可以保持穩態，并且將電流控制在0.1μA。

在軟件程序的設定上，可以分為主程序，以及中斷喚醒服務程序這兩方面的內容，確保各個程序能夠在獨立的狀態下進行運作。在工作上，主程序負責上電復位，對相應的串口、外部中斷等進行初始化處理，清楚相關標志，確保報警器擁有撤防模式的初始化狀態，且無線接收模塊應該處在接收狀態，電源模塊處在一個工作的狀態下；中斷喚醒服務程序主要有紅外觸發報警、無線接收和掉電監測等中斷源，根據所接收到的命令，無線接收中斷執行布防/撤防等工作，紅外觸發報警中斷主要對報警器的狀態進行監測，并向主機輸送有關的報警信息。在掉電的狀態下，中斷服務程序會對電池的電壓情況進行監測，并作出相應的預警工作。

2.3 改進電源模塊

對紅外無線報警器展開低能耗設計工作的目的，就是為了延長干電池的使用壽命，為了達到這一目的，不妨增設太陽能的自供電模塊。在改進設計內容之后，可以采用雙電池兩級儲能雙回路的充電方案，在具體使用過程中，太陽能的自供電模塊，可以在光照環境下進行持續的供電，提升電池的續電能力，達到報警器的低能耗設計目的。

太陽能電源主要由四塊面積為37mm×22mm的太陽能電池板，根據并聯結構所組成的，當然，由于自然光線具有一定的變化性，所以其整體的輸出電壓也會呈現為波動型的狀態，為了對太陽能進行充分的收集，整個系統的第一級儲能元件，可以采取無記憶、無需充電的超級電容鋰電池進行工作；而第二級儲能元件，則要由4×1.2V的聚合物鋰電池構成，借助鋰電池的管理芯片，可以執行相應的充電管理工作；而外部電源則通過VDD接口，來對整個供電模塊進行充電。

針對這套系統中的兩級儲能元件，可以采取“一充一用”的管理措施。在正常化的工作狀態下，報警器由第二級儲能元件進行供電。通過系統檢測發現當第二級儲能電壓過低時，則會喚醒單片機，啟動充電回路對其進行充電，在完成充電之后，會斷開充電開關，恢復到之前的工作狀態，這樣能夠避免兩級儲能元件處在同時充電的狀態下，不會令報警器發生癱瘓的情況。

3 結語

總而言之，要想使紅外無線報警器達到低能耗的效果，相關設計人員應該綜合物聯網的發展情況，結合報警器的具體組成結構，合理改善其使用程序，提升紅外無線報警器的使用效果。

參考文獻：

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