No seu Application Note SLAA335, a Texas Instruments (www.ti.com) descreve a utilização do microcontrolador MSP430 num detector de fumaça baseado em foto-diodo. Neste arftigo procuraremos resumir o conteúdo do documento, que pode ser acessado na íntegrado no site da empresa.
A idéia básica do detector é unir as características de ultra-baixo consumo do MSP430 com a ação simples de um sistema infravermelho de detecção de fumaça. Este sistema faz uso de um diodo emissor infravermelho que focaliza sua radiação num foto-diodo. A presença de fumaça no ambiente atenua a radiação emitida pelo foto-emissor e isso é detectado pelo sensor.
No projeto da Texas Instruments, o diodo emissor trabalha com radiação pulsada de modo a minimizar a influência da luz ambiente. Periodicamente o emissor emite um pulso de luz que depois de recebido pelo sensor é analisado possibilitando assim a detecção de fumaça numa câmara.
Utiliza-se um amplificador operacional para amplificar o sinal do sensor, sendo escolhido um tipo de transimpedância. O sinal da saída deste amplificador é amostrado pelo ADC do mSP430 de modo a ser convertido para a forma digital e então processado. Como entre os pulsos de amostragem o amplificador operacional é desligado e o microcontrolador entra no modo standby o consumo da unidade é menor do que 1 uA.
Conforme o projeto original, o circuito foi implementado para acionar um buzzer quando fumaça é detectada. No entanto, alterações podem ser feitas no sentido de que outros dispositivos de aviso sejam acionados.
A Implementação
No projeto descrito no Application Note, a amostragem para se verificar a presença de fumaça é feita a cada 8 segundos. Para esta finalidade um oscilador externo RC do MSP430, denominado VLO é utilizado em conjunto com o Timer_A para gerar uma interrupção a cada 8 segundos. Esta interrupção é acessada no pino LPM3. Quando o pulso de interrupção é acessado no pino LPM3, ele liga o amplificador operacional por certo intervalo e amostra a corrente no foto-diodo desligado. Depois ele liga, e faz a medida da corrente no foto-diodo ligado. Este procedimento é feito duas vezes para que as correntes das duas medidas sejam comparadas, possibilitando assim a detecção da fumaça. Somente se a fumaça for detectada três vezes é que o alarme será acionado. Isso é feito para se evitar falsos alarmes. O amplificador operacional utilizado foi o TLV2780 que tem um baixo consumo, exigindo apenas 1,4 uA para o modo shutdown. O circuito é alimentado por duas baterias AAA, exigindo tensões na faixa de 1,8 V a 3,6 V. Na figura 1 temos o diagrama completo do detector.
Figura 1 - Diagrama completo do detector de fumaça utilizando o microcontrolador mSP430 da Texas Instruments.
Software
Na rotina de inicialização todos os pinos do MSP430 são configurados. Os pinos não usados são configurados para o menor consumo. Os valores do DCO de 1 MHz são carregados nos registros de controle DCO. O VLO é calibrado para fornecer um clock de 1 MHz e o timer-A é configurado para gerar uma interrupção a cada 8 segundos. O loop principal consiste em se entrar com LPM3, chamado a amostragem e tirando a média entre as rotinas, determinando desta forma se a fumaça está presente. Conforme explicamos a fumaça precisa ser detectada três vezes para que o alarme seja soado. Os leitores interessados em mais detalhes da programação podem consultar diretamente o documento da Texas. Nele também encontramos os fluxogramas para a programação.
