如何使用Arduino和火焰?zhèn)鞲衅鳂?gòu)建火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在商業(yè)建筑和工廠中非常常見，這些設(shè)備通常包含一組傳感器，這些傳感器不斷監(jiān)控建筑物中的任何火焰、氣體或火災(zāi)，并在檢測(cè)到其中任何一種時(shí)觸發(fā)警報(bào)。檢測(cè)火災(zāi)的最簡(jiǎn)單方法之一是使用紅外火焰?zhèn)鞲衅鳎@些傳感器具有對(duì)紅外光敏感的紅外光電二極管?，F(xiàn)在，如果發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)不僅會(huì)產(chǎn)生熱量，還會(huì)發(fā)出紅外線，是的，每個(gè)燃燒的火焰都會(huì)發(fā)出一定程度的紅外光，這種光是人眼不可見的，但是我們的火焰?zhèn)鞲衅骺梢詸z測(cè)到它并提醒像Arduino這樣的微控制器已經(jīng)檢測(cè)到火災(zāi)。

在本文中，我們將火焰?zhèn)鞲衅髋cArduino連接，并了解使用Arduino和火焰?zhèn)鞲衅鳂?gòu)建火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的所有步驟?；鹧?zhèn)鞲衅髂K具有用于檢測(cè)光的光電二極管和用于控制靈敏度的運(yùn)算放大器。它用于檢測(cè)火災(zāi)并在檢測(cè)到時(shí)提供高信號(hào)。Arduino讀取信號(hào)并通過打開蜂鳴器和LED提供警報(bào)。這里使用的火焰?zhèn)鞲衅魇腔诩t外的火焰?zhèn)鞲衅鳌Ｎ覀冞€使用相同的概念來檢測(cè)消防機(jī)器人中的火災(zāi)，如果您有興趣，也可以檢查我們的。

火焰?zhèn)鞲衅?/p>

火焰探測(cè)器是一種傳感器，旨在檢測(cè)和響應(yīng)火焰或火災(zāi)的存在。對(duì)檢測(cè)到的火焰的響應(yīng)取決于安裝，但可能包括發(fā)出警報(bào)、停用燃料管線（如丙烷或天然氣管線）和激活滅火系統(tǒng)。本項(xiàng)目中使用的紅外火焰?zhèn)鞲衅魅缦滤?，這些傳感器有時(shí)也稱為火災(zāi)傳感器模塊或火焰探測(cè)器傳感器。

有不同類型的火焰檢測(cè)方法。其中一些是：紫外探測(cè)器，近紅外陣列探測(cè)器，紅外（IR）探測(cè)器，紅外熱像儀，UV / IR探測(cè)器等。

當(dāng)火燃燒時(shí)，它會(huì)發(fā)出少量的紅外線，該光將被傳感器模塊上的光電二極管（紅外接收器）接收。然后，我們使用運(yùn)算放大器來檢查紅外接收器兩端的電壓變化，這樣，如果檢測(cè)到火災(zāi)，輸出引腳（DO）將給出0V（LOW），如果沒有火災(zāi)，輸出引腳將為5V（HIGH）。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們使用基于紅外的火焰?zhèn)鞲衅?。它基于YG1006傳感器，YG1006傳感器是一種高速，高靈敏度的NPN硅光電晶體管。它可以檢測(cè)波長(zhǎng)范圍為700nm至1000nm的紅外光，其檢測(cè)角度約為60°?；鹧?zhèn)鞲衅髂K由光電二極管（IR 接收器）、電阻器、電容器、電位計(jì)和 LM393 比較器組成。靈敏度可以通過改變板載電位計(jì)來調(diào)節(jié)。工作電壓在 3.3v 和 5v DC 之間，帶數(shù)字輸出。輸出上的邏輯高電平表示存在火焰或火災(zāi)。輸出邏輯低表示沒有火焰或火災(zāi)。

以下是火焰?zhèn)鞲衅髂K的引腳說明：

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火焰?zhèn)鞲衅鞯膽?yīng)用

加氫站

燃燒器燃燒監(jiān)測(cè)器

石油和天然氣管道

汽車制造設(shè)施

核設(shè)施

飛機(jī)庫(kù)

渦輪機(jī)外殼

所需組件

Arduino Uno（可以使用任何Arduino板）

火焰?zhèn)鞲衅髂K

發(fā)光二極管

蜂鳴器

電阻器

跳線

電路圖

下圖是Arduino火災(zāi)傳感器電路圖，它顯示了如何將火災(zāi)傳感器模塊與Arduino連接。

火焰?zhèn)鞲衅髋cArduino的工作

阿杜伊諾Uno 是一款基于 ATmega328p 微控制器的開源微控制器板。它具有 14 個(gè)數(shù)字引腳（其中 6 個(gè)引腳可用作 PWM 輸出）、6 個(gè)模擬輸入、板載穩(wěn)壓器等。Arduino Uno具有32KB閃存，2KB的SRAM和1KB的EEPROM。它的工作時(shí)鐘頻率為16MHz。 Arduino Uno支持串行，I2C，SPI通信，用于與其他設(shè)備通信。下表顯示了Arduino Uno的技術(shù)規(guī)格。

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火焰?zhèn)鞲衅鞲鶕?jù)火焰發(fā)出的紅外 （IR） 波長(zhǎng)檢測(cè)火災(zāi)或火焰的存在。如果檢測(cè)到火焰，則提供邏輯 1 作為輸出，否則，它給出邏輯 0 作為輸出。Arduino Uno 檢查傳感器輸出引腳上的邏輯電平，并執(zhí)行進(jìn)一步的任務(wù)，例如激活蜂鳴器和 LED、發(fā)送警報(bào)消息。

代碼說明

本文末尾給出了該項(xiàng)目的完整Arduino代碼。代碼被分成有意義的小塊，并在下面解釋。

在代碼的這一部分中，我們將定義連接到Arduino的火焰?zhèn)鞲衅?，LED和蜂鳴器的引腳。火焰?zhèn)鞲衅鬟B接到 Arduino 的數(shù)字引腳 4。蜂鳴器連接到 Arduino 的數(shù)字引腳 8。LED 連接到 Arduino 的數(shù)字引腳 7。

變量“flame_detected”用于存儲(chǔ)從火焰?zhèn)鞲衅髯x出的數(shù)字值。根據(jù)該值，我們將檢測(cè)火焰的存在。

int buzzer = 8 ; int LED = 7 ; int flame_sensor = 4 ; int flame_detected ;

在代碼的這一部分中，我們將設(shè)置Arduino數(shù)字引腳的狀態(tài)并配置

波特率用于與PC串行通信，用于顯示火焰檢測(cè)電路的狀態(tài)。

void setup()

{

Serial.begin(9600) ;

pinMode(buzzer, OUTPUT) ;

pinMode(LED, OUTPUT) ;

pinMode(flame_sensor, INPUT) ;

}

這行代碼讀取火焰?zhèn)鞲衅鞯臄?shù)字輸出并將其存儲(chǔ)在變量“flame_detected”中。

flame_detected = digitalRead(flame_sensor) ;

根據(jù)存儲(chǔ)在“flame_detected”中的值，我們必須打開蜂鳴器和LED。在代碼的這一部分中，我們將存儲(chǔ)在“flame_detected”中的值與 0 或 1 進(jìn)行比較。

如果等于 1，則表示已檢測(cè)到火焰。我們必須打開蜂鳴器和LED，然后在Arduino IDE的串行監(jiān)視器中顯示警報(bào)消息。

如果它等于 0，則表示未檢測(cè)到火焰，因此我們必須關(guān)閉 LED 和蜂鳴器。此過程每秒重復(fù)一次，以識(shí)別是否存在火或火焰。

if (flame_detected == 1)

{

Serial.println("Flame detected...! take action immediately.");

digitalWrite(buzzer, HIGH);

digitalWrite(LED, HIGH);

delay(200);

digitalWrite(LED, LOW);

delay(200);

}

else

{

Serial.println("No flame detected. stay cool");

digitalWrite(buzzer, LOW);

digitalWrite(LED, LOW);

}

delay(1000);