设计指南-适用于成本优化型系统的超低功耗无线 pir 运动检测器参考设计

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1、TIDesigns适用于成本优化型系统的超低功耗无线PIR运动检测器参考设计概述特性此TI设计使用德州仪器(TI)的纳米级功率运算放大器•通过使用纳米级功率模拟实现超低功耗设计，从而和SimpleLink™多标准2.4GHz无线微控制器(MCU)依靠单节CR2032纽扣电池实现长达10年的电池寿平台，展示了一款超低功耗运动检测器，极大地延长了命电池寿命且无需接线。•2.16μA的低关断电流（PIR传感器在关断模式下保持工作状态）资源•由于处理器工作电流和无线电传输电流较低，因此可实现超低的工作状态电流TIDA-01398设计文件夹TLV8544产品文件夹（1.57m

2、A，持续56.66ms）CC2650产品文件夹•针对运动情况的中断驱动型蓝牙无线通信，可节省更多电量•移动灵敏度高达30英尺咨询我们的E2E专家应用•楼宇自动化•入侵检测•占位检测•运动检测•室内监视器•电池供电系统xCR2032coincellbatteryVs(supply)TLV8544DCC2650TLV8544TLV8544EPBlueRgSAandBCandDMotionEPBlueEPBlueSimpleLinkmulti-standardPIRSensorGain,bandpassfilter,2.4GHzWindowcomparator(ARMM3

3、)andclampCopyright©2017,TexasInstrumentsIncorporated该TI参考设计末尾的重要声明表述了授权使用、知识产权问题和其他重要的免责声明和信息。ZHCU260–February2017适用于成本优化型系统的超低功耗无线PIR运动检测器参考设计1TIDUCU5—http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDUCU5版权©2017,TexasInstrumentsIncorporated系统概述www.ti.com.cn1系统概述1.1系统说明许多工业和楼宇自动化系统都使用运动检测器检测是否有人从而控制不

4、同的功能（例如照明），通过在不需要时关闭这些功能来提高效率。此外，这些系统还需要增加无线传感器节点的数量，通过消除接线来降低安装成本，并使系统在未来扩展时更加灵活。然而，大型无线网络的其中一大限制条件是电源。由于这些系统通过电池供电，定期更换电池产生的维护成本十分高昂。根据功耗和电池配置，典型的由电池供电的PIR运动检测器可在任意位置运行四到七年，之后需要更换电池。适用于成本优化型系统的超低功耗无线PIR运动检测器TI设计使用德州仪器(TI)的纳米级功率放大器和SimpleLink超低功耗无线MCU平台，展示了一款无需接线，同时又可最大限度延长电池寿命的运动检测器电

5、路的解决方案。从高层级看，此TI设计包含一个CR2032纽扣电池、采用单个封装的四个纳米级功率运算放大器、一个超低功耗无线MCU和一个带模拟信号输出的PIR传感器。两个运算放大器构成一个输入阻抗较高的放大带通滤波器，因此可直接连接到传感器，而无需带负载。其他两个运算放大器构成一个窗口比较器，用于将放大的传感器输出与固定参考阈值进行比较，以便将运动信号与噪声区分开来。窗口比较器的两个输出随后用作无线MCU的中断，以使MCU能够在未检测到任何运动时以功耗最低的休眠模式工作，并且仅在检测到运动时唤醒，将消息发送回远程主机。由于模拟信号链组件的工作电流为纳安级，此TI设计能

6、够使用单个CR2032纽扣电池实现长达10年的电池寿命。本设计指南介绍了该TI参考设计系统的组件选择、设计理论和测试结果。本设计指南旨在引导系统工程师抢先了解集成TI毫微功耗模拟组件和SimpleLink超低功耗无线MCU平台的相关信息。后续子章节介绍该TI设计系统中的各模块以及实现最佳相应功能的最关键特性。1.1.1运算放大器在本TI参考设计中，需要对PIR传感器输出端的信号进行放大和滤波，使进入信号链后续各级的信号的幅值足以提供有用的信息。还需要将经过放大和滤波的传感器输出转换为可用作MCU输入的数字信号。为此，我们使用了一个窗口比较器电路。对于远处物体的运动而

7、言，PIR传感器输出端的典型信号电平为微伏级，因此需要进行放大。首先，需要通过滤波功能在输入到达窗口比较器之前限制系统的噪声带宽。其次，滤波功能还可设置系统能够检测到的运动所对应的最小和最大速度限值。为了在成本优化型系统中实现极长的电池寿命，此TI设计采用四路运算放大器TLV8544，因为每个放大器的电流消耗都较低，为500nA（典型值）。TLV8544非常适合此TI设计的其他因素包括其输入电压偏移和输入偏置电流均较低，因此可在输入和输出端使用高值电阻器，并实现轨至轨运行。此外，TLV8544还集成了EMI保护以降低对无用射频(RF)信号的敏感度，这对于采用高阻