红外无线报警器的低能耗设计探究

张文君

摘 要：随着物联网技术的不断发展和进步，在当前，商用型的物联网安防系统，得到了较为广泛的应用，一般的商用物联网安防系统主要具备布防和撤防这两种模式，而无线红外报警器是最长被选用的一个终端装置。本文主要针对红外无线报警器的低能耗设计问题展开探究，希望能为相关人员，起到一些积极的参考作用。

关键词：红外无线报警器；低能耗设计；探究

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

在对红外无线报警器的低能耗设计问题进行探究的时候，相关工作人员需要了解到，频繁更换其电器，可能会提升安防企业本身的工作量和人力成本，甚至是为用户带来一些额外的财产损失，这样红外无线报警器本身的应用优势也得到了削弱。根据实际的调查情况可以发现，要想降低报警器的能耗，那么首先应该对其设计内容作出合理化的更改，采取低功耗的工作模式，同时增加太阳能自供电模式，这样可以提升延长干电池本身的使用寿命，解决频繁更换干电池的问题。

1 红外无线报警器的能耗分析

红外无线报警器，其检测工作的原理主要是红外热释电，像热释电类型的红外传感器，是探测是否存在入侵信號的人体感应模块，采用高灵敏的探头，具有低能耗和可靠性较强的特点，能够实现光敏控制，并可以取得相应的温度补偿，是进行报警器探头的首选。在进一步的研究中发现，商用物联网的安防系统，尽管有布防和撤防两种工作模式，但是其主要是通过现场、或者是监控中心来执行控制切换内容的，也就是表明，其终端的报警器并未进行撤防，也就是说，当安防系统撤防的时候，现场监控中心和安防主机，将不会处理任何报警信号。但是红外无线报警器不具备外部命令切换的工作模式，在不需要安防报警的时段，仍旧会上报各种警报事故，导致整个报警器一直处在报警状态，提升了其能耗，减低了电池的使用寿命。

2 改进红外无线报警器低能耗的设计策略

2.1 增设红外无线报警器的布防/撤防控制

在对红外无线报警器装置进行设计的时候，可以增加无线接收方面的功能，这样其能够对现场主机所下达的一些命令进行执行，让报警器在受控的状态下切换工作模式。在报警系统撤防的时间段里，不会发生无效触发的问题，这样可以进一步降低系统的能耗，相关工作人员应该将这方面的内容设定为降低能耗的主要设计思路。

一台主机监控具有数量较多的无线终端设备，报警器在接收串行数据的时候，并未直接进入到单片机的Rxd端，而是在单片机与译码器的接口处完成数据的传输工作，输出正脉冲和命令码，并利用终端操作来唤醒单片机读出命令码的操作程序，这样在提升通讯系统的可靠性时，也能够避免在多机通讯状态下发生无效唤醒的问题；当然，在布防命令到达单片机的时候，程序接通开关后能够为红外传感器进行供电，使报警器进入布防状态，产生警报时，会唤醒单片机，执行报警工作。在在撤防状态下，开关会断开，红外传感器也会断电，这时不会触发报警，降低整个系统的能耗。

2.2 利用MCU的低能耗模式进行设计

借助单片机中的掉电唤醒功能，可以对MCU进行低能耗模式的设计工作，具体执行步骤为：首先，要尽可能选择合适的低能耗单片机；其次，是要利用中断唤醒的方式来对报警器事件驱动的软件内容进行架构，使单片机处在掉电的工作状态下，这样才能达到低能耗的设计目的。

在具体执行过程中，可以选用具有20多个功能引脚的单片机，让其利用在线的读写数据功能，来保存布防、撤防状态，记录电池的电压状况，同时利用8通道8位AD转换器和掉电监测电路，使其具备掉电的工作模式，借助中断唤醒模式执行工作，这样在掉电之后，各个引脚电压可以保持稳态，并且将电流控制在0.1μA。

在软件程序的设定上，可以分为主程序，以及中断唤醒服务程序这两方面的内容，确保各个程序能够在独立的状态下进行运作。在工作上，主程序负责上电复位，对相应的串口、外部中断等进行初始化处理，清楚相关标志，确保报警器拥有撤防模式的初始化状态，且无线接收模块应该处在接收状态，电源模块处在一个工作的状态下；中断唤醒服务程序主要有红外触发报警、无线接收和掉电监测等中断源，根据所接收到的命令，无线接收中断执行布防/撤防等工作，红外触发报警中断主要对报警器的状态进行监测，并向主机输送有关的报警信息。在掉电的状态下，中断服务程序会对电池的电压情况进行监测，并作出相应的预警工作。

2.3 改进电源模块

对红外无线报警器展开低能耗设计工作的目的，就是为了延长干电池的使用寿命，为了达到这一目的，不妨增设太阳能的自供电模块。在改进设计内容之后，可以采用双电池两级储能双回路的充电方案，在具体使用过程中，太阳能的自供电模块，可以在光照环境下进行持续的供电，提升电池的续电能力，达到报警器的低能耗设计目的。

太阳能电源主要由四块面积为37mm×22mm的太阳能电池板，根据并联结构所组成的，当然，由于自然光线具有一定的变化性，所以其整体的输出电压也会呈现为波动型的状态，为了对太阳能进行充分的收集，整个系统的第一级储能元件，可以采取无记忆、无需充电的超级电容锂电池进行工作；而第二级储能元件，则要由4×1.2V的聚合物锂电池构成，借助锂电池的管理芯片，可以执行相应的充电管理工作；而外部电源则通过VDD接口，来对整个供电模块进行充电。

针对这套系统中的两级储能元件，可以采取“一充一用”的管理措施。在正常化的工作状态下，报警器由第二级储能元件进行供电。通过系统检测发现当第二级储能电压过低时，则会唤醒单片机，启动充电回路对其进行充电，在完成充电之后，会断开充电开关，恢复到之前的工作状态，这样能够避免两级储能元件处在同时充电的状态下，不会令报警器发生瘫痪的情况。

3 结语

总而言之，要想使红外无线报警器达到低能耗的效果，相关设计人员应该综合物联网的发展情况，结合报警器的具体组成结构，合理改善其使用程序，提升红外无线报警器的使用效果。

参考文献：

[1]杨泽林，何莉，李昌平.太阳能低功耗无线红外报警器设计[J].自动化仪表，2017，38（04）：90-92+95.

[2]何莉，杨泽林，李昌平.无线红外报警器的低能耗设计[J].重庆理工大学学报（自然科学），2017，31（02）：134-139.

[3]严煜.红外报警器的设计[J].计算机光盘软件与应用，2014，17（15）：273-274.