CN115376263B - 基于高精度比较器的烟雾传感器及烟雾检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于高精度比较器的烟雾传感器，包括位于芯片外部的烟雾感应模块和设置于芯片上的感应电流处理模块、数模转换器和比较控制模块；通过烟雾感应模块感应烟雾并输出感应电流，通过感应电流处理模块对感应电流进行处理以得到输出电压，通过数模转换器提供参考电压，通过比较模块对输出电压和参考电压进行比较以得到比较结果，并依据比较结果控制报警装置开启或关闭，芯片外围的器件少，具有功耗低、效率高、集成度高、面积小、设计难度低的优点，极大地降低了烟雾检测模组的应用成本，为设计具有检测烟雾功能的SOC通信芯片提供了低成本的应用方案。本发明还提供一种包括基于高精度比较器的烟雾传感器的烟雾检测设备。

Description

基于高精度比较器的烟雾传感器及烟雾检测设备

技术领域

本发明涉及烟雾检测装置领域，尤其涉及基于高精度比较器的烟雾传感器及烟雾检测设备。

背景技术

基于高精度比较器的烟雾传感器又称烟雾报警器或烟感报警器，能够探测火灾时产生的烟雾。内部采用了光电感烟器件，可广泛应用于商场、宾馆、商店、仓库、机房、住宅等场所进行火灾安全检测。基于高精度比较器的烟雾传感器内置蜂鸣器，报警后可发出强烈声响。

图1为现有技术中基于高精度比较器的烟雾传感器的模拟前端的电路图，参照图1，现有技术中的基于高精度比较器的烟雾传感器包括芯片1，以及设置于芯片1外围的器件：电池过滤模块10、积分器11、可编程增益放大器12、电流源13和温度感测器14其中，与基于高精度比较器的烟雾传感器相关的片外器件至少包括电池过滤模块10、积分器11、可编程增益放大器12和电流源13。可见，现有技术中的基于高精度比较器的烟雾传感器在芯片外围设置大量的器件，需要更多的电路板上面积来布置芯片外围的器件，成本高。

因此，有必要提供一种基于高精度比较器的烟雾传感器及烟雾检测设备以解决上述的现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于一种基于高精度比较器的烟雾传感器及烟雾检测设备，以解决现有技术中基于高精度比较器的烟雾传感器需要较多的芯片外围器件而占用较大面积、成本高的问题。

为实现上述目的，本发明的所述基于高精度比较器的烟雾传感器包括位于芯片外部的烟雾感应模块和设置于所述芯片上的感应电流处理模块、数模转换器和比较控制模块；

所述烟雾感应模块用于检测烟雾并在检测到烟雾后输出感应电流；

所述数模转换器用于提供参考电压；

所述感应电流处理模块用于顺次对所述感应电流进行积分、缓冲和选择处理以得到输出电压；

所述比较控制模块用于对所述输出电压和所述参考电压进行比较以得到比较结果，并依据所述比较结果控制报警装置开启或关闭。

本发明的所述基于高精度比较器的烟雾传感器的有益效果在于：

通过所述烟雾感应模块感应烟雾并输出感应电流，通过所述感应电流处理模块顺次对所述感应电流进行积分、缓冲和选择处理以得到输出电压，从而提高了所述基于高精度比较器的烟雾传感器检测烟雾的稳定性；通过所述数模转换器提供参考电压，通过所述比较模块对所述输出电压和所述参考电压进行比较以得到比较结果，并依据所述比较结果控制报警装置开启或关闭，实现了基于高精度比较器的烟雾传感器的功能。通过将感应电流处理模块、数模转换器和比较控制模块集成于芯片上，芯片外围的器件少，从而节省了芯片外围器件所占的面积，解决了现有技术中基于高精度比较器的烟雾传感器的外围器件多且占用较大面积的问题，且本发明的所述基于高精度比较器的烟雾传感器具有功耗低、效率高、集成度高、面积小、设计难度低的优点，烟雾检测稳定性高，极大地降低了烟雾检测模组的应用成本，为设计具有检测烟雾功能的SOC通信芯片提供了低成本的应用方案。

可选地，所述感应电流处理模块包括：

积分单元，连接所述烟雾感应模块的输出端，用于对所述感应电流进行积分以获取第一电压；

缓冲单元，连接所述积分单元的输出端，用于对所述第一电压进行缓冲以得到第二电压；

选择单元，用于选择所述第二电压和参考电压并输出所述输出电压和所述参考电压。

可选地，所述选择单元包括：

第一数据选择器，所述第一数据选择器的第一输入端连接所述积分单元的输出端，所述第一数据选择器的第二输入端连接所述数模转换器的输出端，所述第一数据选择器的输出端连接所述比较器的第一输入端；

第二数据选择器，所述第二数据选择器的第一输入端连接所述所述数模转换器的输出端，所述第二数据选择器的第二输入端连接所述缓冲单元的第一输出端，所述第二数据选择器的输出端连接所述比较器的第二输入端。

可选地，所述积分单元包括第三数据选择器、第一集成运放、可调电容、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；

所述第三数据选择器的输出端通过第一开关连接所述第一集成运放的正输入端，所述第一集成运放的正输入端连接第二开关的第一端，所述第一集成运放的输出端连接所述第一数据选择器的第一输入端，所述第二开关的第二端通过所述第三开关连接所述第一集成运放的输出端；

所述可调电容的第一端连接所述第二开关的第二端，所述可调电容的第二端通过所述第四开关连接所述第一集成运放的输出端。

可选地，所述缓冲单元包括第四数据选择器、第五数据选择器、第二集成运放、第五开关、第六开关、第七开关和第八开关；

所述第四数据选择器的两个输入端分别连接所述数模转换器的输入端和第一引脚，所述第四数据选择器的输出端通过所述第五开关连接所述第二集成运放的负输入端；

所述第五数据选择器的两个输入端分别连接第二引脚和所述第一集成运放的输出端，所述第五数据选择器的输出端通过所述第六开关连接所述第二集成运放的正输入端；所述第二集成运放的正输入端依次通过所述第七开关和所述第八开关连接所述第二集成运放的输出端。

可选地，所述烟雾感应模块包括设置于烟雾探测腔体内的第一发光二极管、第二发光二极管和感光二极管；

所述第一发光二极管的正极和所述第二发光二极管的正极连接电源模块，所述电源模块用于对所述第一发光二极管的正极和所述第二发光二极管供电；

所述感光二极管的正极通过第九开关连接所述第一集成运放的负输入端，所述感光二极管的负极连接所述第三数据选择器的第一输入端，所述第三数据选择器的第二输入端连接所述数模转换器的输出端。

可选地，所述第一发光二极管的光线信号射出方向与所述感光二极管的光线信号接收方向垂直，所述第一发光二极管和所述第二发光二极管的光线信号的发射方向相同；

当所述烟雾探测腔体内有烟雾时，所述感光二极管接收所述第一发光二极管和所述第二发光二极管发射的光线信号，并输出所述感应电流。

可选地，所述基于高精度比较器的烟雾传感器还包括设置于芯片上的灌电流发生模块，所述灌电流发生模块用于对所述烟雾感应模块提供电流。

可选地，所述灌电流发生模块包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、电流源、第十开关和第十一开关；

所述第一晶体管的第一端连接所述第一发光二极管的负极，所述第一晶体管的第二端接地，所述第一晶体管的控制端连接所述第十开关的第一端；

所述第二晶体管的第一端连接所述第二发光二极管的负极，所述第二晶体管的第二端接地，所述第二晶体管的控制端通过所述第十一开关连接所述十开关的第二端；

所述电流源的正极连接所述第三晶体管的第一端，所述第三晶体管的控制端连接所述第十开关的第二端，所述第三晶体管的第二端接地。

可选地，所述比较控制模块包括比较器和逻辑翻转电路，所述比较器的正输入端连接所述第一数据选择器的输出端，所述比较器的负输入端连接所述第二数据选择器的输出端，所述比较器的输出端连接所述逻辑翻转电路。

可选地，当所述比较结果为所述输出电压大于所述参考电压，所述逻辑翻转电路输出第一脉冲信号使所述报警装置开启。

可选地，当所述比较结果为所述输出电压小于所述参考电压，所述报警装置关闭或处于待机状态。

本发明还提供一种烟雾检测设备，包括所述基于高精度比较器的烟雾传感器。

本发明的所述的烟雾检测设备有益效果在于：

通过将感应电流处理模块、数模转换器和比较控制模块集成于芯片上，芯片外围的器件少，从而节省了芯片外围器件所占的面积，解决了现有技术中基于高精度比较器的烟雾传感器的外围器件多且占用较大面积的问题，且本发明的所述基于高精度比较器的烟雾传感器具有功耗低、效率高、集成度高、面积小、设计难度低的优点，极大地降低了烟雾检测设备的应用成本，为设计具有检测烟雾功能的SOC通信芯片提供了低成本的应用方案。

附图说明

图1为现有技术中一个基于高精度比较器的烟雾传感器的模拟前端的电路图。

图2为本发明实施例的基于高精度比较器的烟雾传感器的结构示意图；

图3为本发明第一种实施例中基于高精度比较器的烟雾传感器的结构示意图；

图4为本发明第二种实施例中基于高精度比较器的烟雾传感器的结构示意图。

具体实施方式

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种基于高精度比较器的烟雾传感器，图2为本发明实施例的基于高精度比较器的烟雾传感器的结构示意图。

参照图2，本发明的所述基于高精度比较器的烟雾传感器包括：

位于芯片2外部的烟雾感应模块3和设置于所述芯片2上的感应电流处理模块4、数模转换器5和比较控制模块6；

所述烟雾感应模块3用于检测烟雾并在检测到烟雾后输出感应电流；

所述数模转换器5用于提供参考电压；

所述感应电流处理模块4用于顺次对所述感应电流进行积分、缓冲和选择处理以得到输出电压；

所述比较控制模块6用于对所述输出电压和所述参考电压进行比较以得到比较结果，并依据所述比较结果控制报警装置开启或关闭。

本发明的所述基于高精度比较器的烟雾传感器通过所述烟雾感应模块3感应烟雾并输出感应电流，通过所述感应电流处理模块4顺次对所述感应电流进行积分、缓冲和选择处理以得到输出电压，从而提高了所述基于高精度比较器的烟雾传感器检测烟雾的稳定性；通过所述数模转换器5提供参考电压，通过所述比较模块对所述输出电压和所述参考电压进行比较以得到比较结果，并依据所述比较结果控制报警装置开启或关闭，实现了基于高精度比较器的烟雾传感器的功能。通过将感应电流处理模块4、数模转换器5和比较控制模块6集成于芯片2上，烟雾检测稳定性高，芯片2外围的器件少，从而节省了芯片2外围器件所占的面积，解决了现有技术中基于高精度比较器的烟雾传感器的外围器件多且占用较大面积的问题，且本发明的所述基于高精度比较器的烟雾传感器具有功耗低、效率高、集成度高、面积小、设计难度低的优点，极大地降低了烟雾检测模组的应用成本，为设计具有检测烟雾功能的系统级芯片(Systemon Chip，SOC)通信芯片提供了低成本的应用方案。

图3为本发明第一种实施例中基于高精度比较器的烟雾传感器的结构示意图。

作为本发明一种可选的实施方式，参照图2和图3，所述感应电流处理模块4包括：

积分单元41，连接所述烟雾感应模块3的输出端，用于对所述感应电流进行积分以获取第一电压；

缓冲单元42，连接所述积分单元41的输出端，用于对所述第一电压进行缓冲以得到第二电压；

选择单元43，用于选择所述第二电压和参考电压并输出所述输出电压和所述参考电压。

作为本发明一种可选的实施方式，参照图3，所述积分单元41包括第三数据选择器412、第一集成运放411、可调电容413、第一开关414、第二开关415、第三开关416和第四开关417；

所述第三数据选择器412的输出端通过第一开关414连接所述第一集成运放411的正输入端，所述第一集成运放411的正输入端连接第二开关415的第一端，所述第一集成运放411的输出端连接所述第一数据选择器431的第一输入端，所述第二开关415的第二端通过所述第三开关416连接所述第一集成运放411的输出端；

所述可调电容413的第一端连接所述第二开关415的第二端，所述可调电容413的第二端通过所述第四开关417连接所述第一集成运放411的输出端。

一些实施例中，所述第三数据选择器412为三路数据选择器，其三个输入端分别输入所述感光二极管33的负极输出信号、参考基准电压信号VREF和所述数模转换器5的输出信号DAC_Out，所述第三数据选择器412选择所述感光二极管33的负极输出信号输出至所述第一集成运放411的正输入端。

可说明的是，所述参考基准电压信号VREF指电路中与负载、功率供给、温度漂移、时间等无关、能保持始终恒定的一个电压。

作为本发明一种可选的实施方式，参照图3，所述缓冲单元42包括第四数据选择器422、第五数据选择器423、第二集成运放421、第五开关424、第六开关425、第七开关426和第八开关427；

所述第四数据选择器422的两个输入端分别连接所述数模转换器5的输入端和第一引脚21，所述第四数据选择器422的输出端通过所述第五开关424连接所述第二集成运放421的负输入端；

所述第五数据选择器423的两个输入端分别连接第二引脚22和所述第一集成运放411的输出端，所述第五数据选择器423的输出端通过所述第六开关425连接所述第二集成运放421的正输入端；所述第二集成运放421的正输入端依次通过所述第七开关426和所述第八开关427连接所述第二集成运放421的输出端。

一些具体实施例中，所述第四数据选择器422的两个输入端分别输入所述数模转换器5的输出信号DAC_Out、所述第一引脚21输出的信号，所述第五数据选择器423的两个输入端分别输入所述第二引脚22输出的信号和所述第一集成运放411输出的第一电压OP0_Out；

所述第四输出据选择器输出信号DAC_Out至所述第二集成运放421的负输入端，所述第五数据选择器423输出信号OP0_Out至所述第二集成运放421的正输入端，使得所述第二集成运放421输出第二电压OP1_Out。

在一些实施例中，所述第一电压的电压值V1与所述第二电压的电压值V2相等，即V1＝V2。

作为本发明一种可选的实施方式，参照图3，所述选择单元43包括：

第一数据选择器431，所述第一数据选择器431的第一输入端连接所述积分单元41的输出端，所述第一数据选择器431的第二输入端连接所述数模转换器5的输出端，所述第一数据选择器431的输出端连接所述比较器61的第一输入端；

第二数据选择器432，所述第二数据选择器432的第一输入端连接所述所述数模转换器5的输出端，所述第二数据选择器432的第二输入端连接所述缓冲单元42的第一输出端，所述第二数据选择器432的输出端连接所述比较器61的第二输入端。所述第一数据选择器431的第三输入端连接所述第二数据选择器432的第四输入端和第五引脚25，所述第一数据选择器431的第四输入端连接第六引脚26和所述第二数据选择器432的第三输入端。

一些实施例中，所述第一数据选择器431和所述第二数据选择器432均为四路数据选择器。

一些实施例中，所述第一数据选择器431的四个输入信号分别为所述数模转换器5输出的参考电压DAC_Out、所述第一集成运放411输出的第一电压OP0_Out、所述第五引脚25输出的信号和所述第六引脚26输出的信号；所述第二数据选择器432的四个输入信号分别为所述数模转换器5输出的参考电压DAC_Out、所述第二集成运放421输出的第二电压OP1_Out、所述第六引脚26输出的信号和所述第五引脚25输出的信号。

一些具体实施例中，所述第一数据选择器431从其四个输入信号中选择所述参考电压DAC_Out输出；所述第二数据选择器432从其四个输入信号中选择所述第二电压OP1_Out作为所述输出电压输出；

另一些具体实施例中，所述第一数据选择器431从其四个输入信号中选择所述第一电压OP0_Out作为所述输出电压输出；所述第二数据选择器432从其四个输入信号中选择所述参考电压DAC_Out输出。

一些实施例中，所述第一数据选择器431、所述第二数据选择器432、所述第三数据选择器412、所述第四数据选择器422和所述第五数据选择器423均为数据选择器，数据选择器是指经过选择，把多个通道的数据传送到唯一的公共数据通道上去，实现数据选择功能的逻辑电路，其功能为：根据给定的输入地址代码，从一组输入信号中选出指定的一个送至输出端。上述数据选择器为本领域技术的常规技术，在此不在赘述。

作为本发明一种可选的实施方式，参照图3，所述烟雾感应模块3包括设置于烟雾探测腔体内(图中未标示)的第一发光二极管31、第二发光二极管32和感光二极管33；

所述第一发光二极管31的正极和所述第二发光二极管32的正极连接电源模块，所述电源模块用于对所述第一发光二极管的正极和所述第二发光二极管供电；

所述感光二极管33的正极通过第九开关418连接所述第一集成运放411的负输入端，所述感光二极管33的负极连接所述第三数据选择器412的第一输入端，所述第三数据选择器412的第二输入端连接所述数模转换器5的输出端。

在一些实施例中，参照图3，所述感光二极管33的正极连接第七引脚27，所述第七引脚27连接所述第九开关418；所述感光二极管33的负极连接第八引脚28，所述第八引脚28连接所述第三数据选择器412的第一输入端。

一些实施例中，所述电源模块包括电阻34和电容35，所述电阻34的两端分别连接电源电压和电容35的第一端，所述电容35的第二端接地，所述第一发光二极管31的正极和所述第二发光二极管32的正极均连接所述电阻34与所述电容35间的连接节点。

在一些实施例中，上述的所述第一引脚21、所述第二引脚22、所述第三引脚23、所述第四引脚24、所述第五引脚25、所述第六引脚26、所述第七引脚27、所述第八引脚28、所述第九引脚29和所述第十引脚210均为所述芯片2上的引脚，便于芯片2外的器件与芯片2上的器件的通信连接。

作为本发明一种可选的实施方式，所述第一发光二极管31的光线信号射出方向与所述感光二极管33的光线信号接收方向垂直，所述第一发光二极管31和所述第二发光二极管32的光线信号的发射方向相同；

当所述烟雾探测腔体内有烟雾时，所述感光二极管33接收所述第一发光二极管31和所述第二发光二极管32发射的光线信号，并输出所述感应电流。

在一些实施例中，所述烟雾感应模块3检测烟雾的原理为：

当所述烟雾探测腔内没有烟雾时，所述第一发光二极管31和所述第二发光二极管32的光线信号射出方向与所述感光二极管33的光线信号接收方向垂直，此时两个发光二极管发射的光线很少发生折射，因此所述感光二极管33几乎接收不到所述光线信号，因此此时所述感光二极管33不产生所述感应电流；

当所述烟雾探测腔内有烟雾时，所述第一发光二极管31和所述第二发光二极管32的光线信号射出后被烟雾折射，从而使得所述感光二极管33接收到所述光线信号，此时所述感光二极管33产生并输出所述感应电流。

作为本发明一种可选的实施方式，参照图3，还包括设置于芯片2上的灌电流发生模块7，所述灌电流发生模块7用于对所述烟雾感应模块3提供电流。

作为本发明一种可选的实施方式，参照图3，所述灌电流发生模块7包括：第一晶体管71、第二晶体管72、第三晶体管73、电流源74、第十开关75和第十一开关76；

所述第一晶体管71的第一端连接所述第一发光二极管31的负极，所述第一晶体管71的第二端接地，所述第一晶体管71的控制端连接所述第十开关75的第一端；

所述第二晶体管72的第一端连接所述第二发光二极管32的负极，所述第二晶体管72的第二端接地，所述第二晶体管72的控制端通过所述第十一开关76连接所述十开关的第二端；

所述电流源74的正极连接所述第三晶体管73的第一端，所述第三晶体管73的控制端连接所述第十开关75的第二端，所述第三晶体管73的第二端接地，所述第三晶体管73的第一端与控制端短接。

在一些实施例中，所述第一发光二极管31和所述第二发光二极管32的电流流向所述灌电流发生模块7，芯片2上的所述灌电流发生模块7吸收芯片2外的第一发光二极管31和第二发光二极管32的电流，其吸收的电流的数值称为灌电流。

在一些实施例中，所述第一晶体管71的第一端连接第九引脚29，所述第一发光二极管31的负极连接所述第九引脚29，以实现所述第一发光二极管31与所述第一晶体管71的通信连接；所述第二晶体管72的第一端连接第十引脚210，所述第二发光二极管32的负极连接所述第十引脚210，以实现所述第二发光二极管32与所述第二晶体管72的通信连接。

一些实施例中，所述第一晶体管71、所述第二晶体管72和所述第三晶体管73均为NMOS管，所述第一晶体管71的第一端、所述第二晶体管72的第一端和所述第三晶体的第一端均指漏极，所述第一晶体管71的第二端、所述第二晶体管72的第二端和所述第三晶体的第二端均指源极，所述第一晶体管71的控制端、所述第二晶体管72的控制端和所述第三晶体的控制端均指栅极。

在一些实施例中，所述第一晶体管71和所述第二晶体管72均为NMOS管，当所述电流源74输出高电平时，所述第一晶体管71和所述第二晶体管72均处于导通状态，所述第一晶体管71的漏极和源极导通，将所述第一发光二极管31负极输出的电流导通至地；所述第二晶体管72和漏极和源极导通，将所述第二发光二极管32负极输出的电流导通至地。

另一些实施例中，所述第一晶体管71、所述第二晶体管72和所述第三晶体管73还可以为PMOS管，所述PMOS管的具体控制方法与上述的NMOS管不同，由于所述PMOS管的控制方法为本领域技术人员的常规技术，在此不再赘述。

作为本发明一种可选的实施方式，所述比较控制模块6包括比较器61和逻辑翻转电路62，所述比较器61的正输入端连接所述第一数据选择器431的输出端，所述比较器61的负输入端连接所述第二数据选择器432的输出端，所述比较器61的输出端连接所述逻辑翻转电路62。

作为本发明一种可选的实施方式，当所述比较结果为所述输出电压大于所述参考电压，所述逻辑翻转电路62输出第一脉冲信号使所述报警装置开启；

当所述比较结果为所述输出电压小于所述参考电压，所述报警装置关闭或处于待机状态。

在一些实施例中，所述报警装置处于常闭状态或待机状态；当所述比较器61的正输入端的电压大于所述比较器61的负输入端的电压时，所述比较器61输出高电平，所述逻辑翻转电路62用于将电平翻转，从而使得高电平翻转为低电平，从而使得所述逻辑翻转电路62输出第二脉冲信号使所述报警装置关闭，其中，所述第二脉冲信号的电平状态为低；或所述逻辑翻转电路62不输出任何信号，使得所述报警装置保持待机状态；

当所述比较器61的负输入端的电压小于所述比较器61的负输入端的电压时，所述比较器61输出低电平，在所述逻辑翻转电路62的翻转作用下，将所述低电平翻转为高电平，此时所述逻辑翻转电路62输出第一脉冲信号使得所述报警装置开启，其中，所述第一脉冲信号的电平状态为高。

在一些实施例中，所述比较器61和所述逻辑翻转电路62均为本领技术人员的常规技术，在此不再赘述。

图4为本发明第二种实施例中基于高精度比较器的烟雾传感器的结构示意图。

在本发明的另一些实施例中，参照图4，所述基于高精度比较器的烟雾传感器的结构除了如图3所示的结构之外，还包括设置于芯片2外的第一电容8、第一电阻81、第二电容82、第二电阻83和第三电阻84；

所述第一电容8的第一端和所述第一电阻81的第一端均连接所述感光二极管33的正极与所述第九开关418连接节点，所述第一电容8的第二端和所述第一电阻81的第二端均连接第三引脚23，所述第三引脚23与所述第一集成运放411的输出端和所述第一数据选择器431的第二输入端连接；

所述第二电容82的第一端和所述第二电阻83的第一端均连接第四引脚24，所述第四引脚24连接所述第二数据选择器432的第二输入端；

所述第二电容82的第二端和所述第二电阻83的第二端均通过所述第三电阻84接地，所述第二电阻83的第二端、所述第二电容82的第二端与所述第三电阻84的连接节点连接所述第二引脚22。

在一些实施例中，本发明的所述基于高精度比较器的烟雾传感器的工作原理为：

(1)当所述烟雾探测腔内有烟雾时，所述第一发光二极管31和所述第二发光二极管32的射出的光线信号发生折射，所述感光二极管33接受到所述光线信号后产生感应电流，并将所述感应电流输出至所述积分单元41；

(2)所述积分单元41工作，由于所述可调电容413的积分作用，从而通过所述积分单元41将所述感应电流积分为第一电压，所述第一集成运放411输出所述第一电压至所述缓冲单元42；

(3)所述缓冲单元42工作，在所述第四数据选择器422、所述第五数据选择器423和所述第二集成运放421及所述第五开关424、所述第六开关425、所述第七开关426和所述第八开关427的共同配合下，对所述第一电压进行缓冲以得到第二电压，所述第二集成运放421输出所述第二电压；

(4)所述数模转换器5输出参考电压至第一数据选择器431，所述缓冲单元42输出第二电压至所述第二数据选择器432，所述第一数据选择器431输出所述参考电压，所述第二数据选择器432输出所述输出电压；

(5)所述比较器61和所述逻辑翻转电路62工作，所述比较器61的正输入端接收所述参考电压，所述比较器61的负输入端接收所述输出电压，所述比较器61比较正输入端和负输入端的信号大小，并根据比较结果输出高电平或低电平，所述比较器61和所述逻辑翻转电路62的具体输出有如下两种情况：

a.当所述输出电压大于所述参考电压，即所述比较器61的正输入端的电压小于负输入端的电压，此时所述比较器61输出低电平至所述逻辑翻转电路62；所述逻辑翻转电路62将所述低电平翻转为高电平，并输出第一脉冲信号至所述报警装置，由于所述第一脉冲信号的电平状态为高，使得所述报警装置开启，从而进行烟雾报警，提醒人员烟雾达到烟雾阈值；

b.当所述输出电压小于所述参考电压，此时所述比较器61的正输入端的电压大于所述负输入端的电压，所述比较器61输出高电平至所述逻辑翻转电路62，所述逻辑翻转电路62将所述高电平翻转为低电平，并输出第二脉冲信号至所述报警装置，由于所述第二脉冲信号的电平状态为低，使得所述报警装置处于关闭或待机状态。

本发明还提供一种烟雾检测设备，包括所述基于高精度比较器的烟雾传感器。

通过将感应电流处理模块、数模转换器和比较控制模块集成于芯片上，芯片外围的器件少，从而节省了芯片外围器件所占的面积，解决了现有技术中基于高精度比较器的烟雾传感器的外围器件多且占用较大面积的问题，且本发明的所述基于高精度比较器的烟雾传感器具有功耗低、效率高、集成度高、面积小、设计难度低的优点，极大地降低了烟雾检测设备的应用成本，为设计具有检测烟雾功能的SOC通信芯片提供了低成本的应用方案。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (12)

1.一种基于高精度比较器的烟雾传感器，其特征在于，包括位于芯片外部的烟雾感应模块和设置于所述芯片上的感应电流处理模块、数模转换器和比较控制模块；

所述烟雾感应模块用于检测烟雾并在检测到烟雾后输出感应电流；

所述数模转换器用于提供参考电压；

所述感应电流处理模块用于顺次对所述感应电流进行积分、缓冲和选择处理以得到输出电压；

所述比较控制模块用于对所述输出电压和所述参考电压进行比较以得到比较结果，并依据所述比较结果控制报警装置开启或关闭；

所述感应电流处理模块包括积分单元和缓冲单元，所述积分单元包括第一集成运放，所述缓冲单元包括第四数据选择器、第五数据选择器、第二集成运放、第五开关、第六开关、第七开关和第八开关；

所述第四数据选择器的两个输入端分别连接所述数模转换器的输入端和第一引脚，所述第四数据选择器的输出端通过所述第五开关连接所述第二集成运放的负输入端；

所述第五数据选择器的两个输入端分别连接第二引脚和所述第一集成运放的输出端，所述第五数据选择器的输出端通过所述第六开关连接所述第二集成运放的正输入端；所述第二集成运放的正输入端依次通过所述第七开关和所述第八开关连接所述第二集成运放的输出端。

2.如权利要求1所述的基于高精度比较器的烟雾传感器，其特征在于，所述感应电流处理模块还包括选择单元；

所述积分单元连接所述烟雾感应模块的输出端，用于对所述感应电流进行积分以获取第一电压；

所述缓冲单元连接所述积分单元的输出端，用于对所述第一电压进行缓冲以得到第二电压；

所述选择单元用于选择所述第二电压和参考电压并输出所述输出电压和所述参考电压。

3.如权利要求2所述的基于高精度比较器的烟雾传感器，其特征在于，所述选择单元包括：

第一数据选择器，所述第一数据选择器的第一输入端连接所述积分单元的输出端，所述第一数据选择器的第二输入端连接所述数模转换器的输出端，所述第一数据选择器的输出端连接所述比较器的第一输入端；

第二数据选择器，所述第二数据选择器的第一输入端连接所述所述数模转换器的输出端，所述第二数据选择器的第二输入端连接所述缓冲单元的第一输出端，所述第二数据选择器的输出端连接所述比较器的第二输入端。

4.如权利要求3所述的基于高精度比较器的烟雾传感器，其特征在于，所述积分单元还包括第三数据选择器、可调电容、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；

所述第三数据选择器的输出端通过第一开关连接所述第一集成运放的正输入端，所述第一集成运放的正输入端连接第二开关的第一端，所述第一集成运放的输出端连接所述第一数据选择器的第一输入端，所述第二开关的第二端通过所述第三开关连接所述第一集成运放的输出端；

所述可调电容的第一端连接所述第二开关的第二端，所述可调电容的第二端通过所述第四开关连接所述第一集成运放的输出端。

5.如权利要求4所述的基于高精度比较器的烟雾传感器，其特征在于，所述烟雾感应模块包括设置于烟雾探测腔体内的第一发光二极管、第二发光二极管和感光二极管；

所述第一发光二极管的正极和所述第二发光二极管的正极连接电源模块，所述电源模块用于对所述第一发光二极管的正极和所述第二发光二极管供电；

所述感光二极管的正极通过第九开关连接所述第一集成运放的负输入端，所述感光二极管的负极连接所述第三数据选择器的第一输入端，所述第三数据选择器的第二输入端连接所述数模转换器的输出端。

6.如权利要求5所述的基于高精度比较器的烟雾传感器，其特征在于，所述第一发光二极管的光线信号射出方向与所述感光二极管的光线信号接收方向垂直，所述第一发光二极管和所述第二发光二极管的光线信号的发射方向相同；

当所述烟雾探测腔体内有烟雾时，所述感光二极管接收所述第一发光二极管和所述第二发光二极管发射的光线信号，并输出所述感应电流。

7.如权利要求5所述的基于高精度比较器的烟雾传感器，其特征在于，所述基于高精度比较器的烟雾传感器还包括设置于芯片上的灌电流发生模块，所述灌电流发生模块用于对所述烟雾感应模块提供电流。

8.如权利要求7所述的基于高精度比较器的烟雾传感器，其特征在于，所述灌电流发生模块包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、电流源、第十开关和第十一开关；

所述第一晶体管的第一端连接所述第一发光二极管的负极，所述第一晶体管的第二端接地，所述第一晶体管的控制端连接所述第十开关的第一端；

所述第二晶体管的第一端连接所述第二发光二极管的负极，所述第二晶体管的第二端接地，所述第二晶体管的控制端通过所述第十一开关连接所述十开关的第二端；

所述电流源的正极连接所述第三晶体管的第一端，所述第三晶体管的控制端连接所述第十开关的第二端，所述第三晶体管的第二端接地。

9.如权利要求3所述的基于高精度比较器的烟雾传感器，其特征在于，所述比较控制模块包括比较器和逻辑翻转电路，所述比较器的正输入端连接所述第一数据选择器的输出端，所述比较器的负输入端连接所述第二数据选择器的输出端，所述比较器的输出端连接所述逻辑翻转电路。

10.如权利要求9所述的基于高精度比较器的烟雾传感器，其特征在于，当所述比较结果为所述输出电压大于所述参考电压，所述逻辑翻转电路输出第一脉冲信号使所述报警装置开启。

11.如权利要求9所述的基于高精度比较器的烟雾传感器，其特征在于，当所述比较结果为所述输出电压小于所述参考电压，所述报警装置关闭或处于待机状态。

12.一种烟雾检测设备，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的基于高精度比较器的烟雾传感器。