現代文明的結構建立在電子技術的基礎上。計算機、互聯網、移動電話和許多其他技術的存在歸功于電子技術。

傳感器在電子和控制系統中的重要性

傳感器是電子或機電系統中必不可少的組件之一。傳感器使電子電路能夠與環境交互，并從周圍環境中收集有價值的數據。在某種程度上，傳感器充當智能數字電子系統的眼睛和耳朵。如下圖所示，現代自校正反饋控制系統完全依賴于傳感元件的反饋回路。

圖1 反饋控制系統

為了更好地理解這個反饋控制回路，讓我們以空調為例。用戶使用遙控器設置所需的溫度（設定值），集成的溫度傳感器提供當前的室溫測量值。如果設定值和傳感器信號差不為零，則控制器（微控制器或數字電路）打開壓縮機。當室溫（工廠）等于設定值時，誤差信號變為零，壓縮機關閉。結果是室溫保持在所需的設定點。

火焰傳感器簡介

火焰或熱釋電傳感器是火災探測和消防系統的重要組成部分。消防系統用于商業建筑和工廠，并廣泛用于住宅設施。在許多第一世界國家，安裝住宅消防安全系統甚至是強制性的。

熱釋電傳感器包含熱釋電晶體，其極化隨溫度變化。隨著入射紅外光強度的增加，熱釋電晶體的溫度升高，并且由于熱釋電效應而產生成比例的電荷。

家庭和樓宇自動化是積極采用尖端物聯網（IoT）技術的領先行業。由于消防系統在任何建筑物的布局中都起著至關重要的作用，因此火焰傳感器的重要性成倍增加。

圖2：熱釋電效應

模擬傳感器與數字傳感器

從歷史上看，傳感器一直是模擬設備，因為測量的物理量也是模擬的，例如聲音、光、溫度、壓力等。然而，現代控制系統使用數字控制器，如微控制器、FPGA 和 PLC。 將模擬傳感器連接到這些數字設備需要額外的子系統（ADC 和信號調理電路），這會增加成本和復雜性。為了解決這個問題，制造商現在已經開始生產數字傳感器，這些傳感器可以很容易地與數字控制器連接，而無需額外的ADC和信號調理電路。這種發展對物聯網系統特別有利，因為節點設備需要在同一電路板上集成微控制器和數字傳感器。因此，可以在建筑物中安裝大量低成本的智能數字傳感器以實現自動化。

KEMET 數字熱釋電傳感器

KEMET 的 QFS 和 QFCE 系列數字熱釋電傳感器具有更高的可靠性、更低的功耗和增強的性能。這些數字火焰傳感器將高靈敏度與快速響應時間相結合，可確保快速準確地檢測火焰和火災。得益于薄膜PZT材料，這些數字火焰傳感器可以在室外條件下檢測最遠85米的點煙器。這些高質量傳感器采用 SMD （QFS） 和 TO-39 （QFCE） 封裝。

凱美特QFCE & QFS數字火焰傳感器不需要額外的轉換或調理電路，因為所有必要的模擬電路都集成到傳感器封裝中。這些傳感器可以很容易地插入數字控制器IC。我2C 通信協議可確保與微控制器和微處理器進行快速簡便的通信。

下面是QFCE系列數字火焰傳感器的簡單框圖。該圖顯示，傳感器封裝包含模擬前端、ADC、數字濾波器和模擬傳感器。數字火焰傳感器使用 I2用于數字通信的C接口，只需要兩條數據線（SDA，SCL）。

圖 3：QFCE 數字火焰傳感器框圖

除了數字輸出外，QFCE系列數字火焰傳感器也是可編程的。因此，不同的傳感器參數是可調的，包括增益、閃爍率、采樣頻率以及高通和低通濾波。通過選擇相關零件編號提供光學濾波。此功能為系統設計人員和工程師提供了更大的靈活性和控制力。

圖 4：KEMET QFCE 數字火焰傳感器

QFCE數字火焰傳感器的應用

由于其高靈敏度、可靠性、高檢測范圍和集成模擬電路，QFCE數字火焰傳感器是物聯網和工業物聯網應用的理想選擇。這些傳感器的一些主要應用領域包括：

? 石油和天然氣
? 制造業
? 森林保護 ? 智能家居 ? 智能建筑
? 交通

? 基礎設施保護

QFCE數字火焰傳感器的優勢

與模擬火焰傳感器相比，QFCE數字火焰傳感器具有許多優勢。這些傳感器的一些顯著特點是：

? 高靈敏度
? 100o寬視野
? 數字輸出和I2C 接口
? 可編程增益和濾波 ? 提供各種
光學濾
光片 ? 集成放大器、ADC 和數字濾波器
? 低功耗

下表比較了模擬 （QFC）、數字 TO-39 （QFCE） 和數字 SMD （QFS） 火焰傳感器：

圖 5：傳感器比較表

QFCE火焰傳感器的視場圖如下：

圖 6：視野

QFCE數字火焰傳感器的電氣特性

數字火焰傳感器的重要電氣特性如下：

? 額定電流消耗：22 μA
? 工作電壓：1.75 V 至 3.60 V
? 數字 I/O：I2C
? 工作溫度：-40°C 至 +85°C

結論

傳感器是電子和機電控制系統中最常用的組件之一。火焰或熱釋電傳感器在消防系統中起著至關重要的作用。從歷史上看，火焰傳感器一直是模擬的，需要ADC和信號調理電路來實現微控制器接口。然而，隨著數字火焰傳感器的出現，微控制器接口已經大大簡化。

KEMET QFCE 數字火焰傳感器提供低功耗、高可靠性、增強的視場、可編程增益和濾波，以及 I2C 通信。這些特性使QFCE系列傳感器成為物聯網和工業物聯網應用的理想選擇。使用我們的高質量QFCE系列數字火焰傳感器構建下一代消防解決方案。

審核編輯：郭婷