Verbindung des Flammensensors mit Arduino zum Aufbau eines Brandmeldesystems

Brandmeldesysteme sind in gewerblichen Gebäuden und Fabriken weit verbreitet. Diese Geräte enthalten normalerweise eine Gruppe von Sensoren, die ständig auf Flammen, Gase oder Brände im Gebäude überwachen und einen Alarm auslösen, wenn sie einen dieser Fehler erkennen. Eine der einfachsten Möglichkeiten zur Erkennung von Bränden ist die Verwendung eines IR-Flammensensors. Diese Sensoren verfügen über eine IR-Fotodiode, die für IR-Licht empfindlich ist. Im Brandfall erzeugt das Feuer nicht nur Wärme, sondern auch IR-Strahlen. Ja, jede brennende Flamme sendet ein gewisses Maß an IR-Licht aus. Dieses Licht ist für das menschliche Auge nicht sichtbar, aber unser Flammensensor kann es erkennen und alarmieren Sie einen Mikrocontroller wie Arduino, dass ein Feuer entdeckt wurde.

In diesem Artikel verbinden wir den Flammensensor mit Arduino und lernen alle Schritte zum Aufbau eines Brandmeldesystems mithilfe von Arduino und Flammensensor. Das Flammensensormodul verfügt über eine Fotodiode zur Erfassung des Lichts und einen Operationsverstärker zur Steuerung der Empfindlichkeit. Es wird verwendet, um Feuer zu erkennen und bei der Erkennung ein HIGH-Signal zu liefern. Arduino liest das Signal und gibt Alarm, indem er den Summer und die LED einschaltet. Der hier verwendete Flammensensor ist ein IR-basierter Flammensensor. Wir haben das gleiche Konzept auch verwendet, um Feuer in unserem Feuerlöschroboter zu erkennen. Sie können dies auch überprüfen, wenn Sie interessiert sind.

Flammensensor

Ein Flammenmelder ist ein Sensor, der das Vorhandensein einer Flamme oder eines Feuers erkennt und darauf reagiert. Die Reaktionen auf eine erkannte Flamme hängen von der Installation ab, können jedoch das Auslösen eines Alarms, das Deaktivieren einer Kraftstoffleitung (z. B. einer Propan- oder einer Erdgasleitung) und das Aktivieren eines Brandbekämpfungssystems umfassen. Der in diesem Projekt verwendete IR-Flammensensor ist unten dargestellt. Diese Sensoren werden manchmal auch als Feuersensormodul oder Flammenmeldersensor bezeichnet.

Es gibt verschiedene Arten von Flammenerkennungsmethoden. Einige davon sind: Ultraviolett-Detektor, Nah-IR-Array-Detektor, Infrarot (IR) -Detektor, Infrarot-Wärmebildkameras, UV / IR-Detektor usw.

Wenn Feuer brennt, sendet es eine kleine Menge Infrarotlicht aus. Dieses Licht wird von der Fotodiode (IR-Empfänger) am Sensormodul empfangen. Dann verwenden wir einen Operationsverstärker, um zu prüfen, ob sich die Spannung am IR-Empfänger ändert. Wenn also ein Feuer erkannt wird, gibt der Ausgangspin (DO) 0 V (LOW) und wenn kein Feuer ist, ist der Ausgangspin 5 V (HOCH).

In diesem Projekt verwenden wir einen IR-basierten Flammensensor. Es basiert auf dem YG1006-Sensor, einem schnellen und hochempfindlichen NPN-Silizium-Fototransistor. Es kann Infrarotlicht mit einer Wellenlänge im Bereich von 700 nm bis 1000 nm erfassen und sein Erfassungswinkel beträgt etwa 60 °. Das Flammensensormodul besteht aus einer Fotodiode (IR-Empfänger), einem Widerstand, einem Kondensator, einem Potentiometer und einem LM393-Komparator in einer integrierten Schaltung. Die Empfindlichkeit kann durch Variieren des integrierten Potentiometers eingestellt werden. Die Arbeitsspannung liegt zwischen 3,3 V und 5 V DC mit einem digitalen Ausgang. Eine hohe Logik am Ausgang zeigt das Vorhandensein von Flammen oder Feuer an. Ein logisch niedriger Ausgang zeigt an, dass keine Flamme oder kein Feuer vorhanden ist.

Unten finden Sie die Pin-Beschreibung des Flammensensormoduls:

Stift	Beschreibung
Vcc	3,3 - 5V Stromversorgung
GND	Boden
Dout	Digitaler Ausgang

Anwendungen von Flammensensoren

• Wasserstoffstationen
• Verbrennungsmonitore für Brenner
• Öl- und Gaspipelines
• Produktionsstätten für Kraftfahrzeuge
• Nukleare Anlagen
• Flugzeughangars
• Turbinengehäuse

Erforderliche Komponenten

• Arduino Uno (jedes Arduino Board kann verwendet werden)
• Flammensensormodul
• LED
• Summer
• Widerstand
• Überbrückungsdrähte

Schaltplan

Das folgende Bild ist das Schaltbild des Arduino -Feuersensors. Es zeigt, wie das Feuersensormodul mit Arduino verbunden wird.

Arbeiten des Flammensensors mit Arduino

Arduino Uno ist eine Open-Source-Mikrocontroller-Karte, die auf dem ATmega328p-Mikrocontroller basiert. Es verfügt über 14 digitale Pins (von denen 6 als PWM-Ausgänge verwendet werden können), 6 analoge Eingänge, integrierte Spannungsregler usw. Arduino Uno verfügt über 32 KB Flash-Speicher, 2 KB SRAM und 1 KB EEPROM. Es arbeitet mit einer Taktfrequenz von 16 MHz. Arduino Uno unterstützt die serielle, I2C- und SPI-Kommunikation für die Kommunikation mit anderen Geräten. Die folgende Tabelle zeigt die technischen Spezifikationen von Arduino Uno.

Mikrocontroller	ATmega328p
Betriebsspannung	5V
Eingangsspannung	7-12V (empfohlen)
Digitale E / A-Pins	14
Analoge Pins	6
Flash-Speicher	32 KB
SRAM	2 KB
EEPROM	1 KB
Taktfrequenz	16 MHz

Der Flammensensor erkennt das Vorhandensein von Feuer oder Flamme anhand der von der Flamme emittierten Infrarotwellenlänge (IR). Es gibt logische 1 als Ausgabe, wenn eine Flamme erkannt wird, andernfalls gibt es logische 0 als Ausgabe. Arduino Uno überprüft den Logikpegel am Ausgangspin des Sensors und führt weitere Aufgaben aus, z. B. das Aktivieren des Summers und der LED sowie das Senden einer Warnmeldung.

Überprüfen Sie auch unsere anderen Brandmeldeprojekte:

• Feueralarm mit Thermistor
• Brandmeldesystem mit AVR-Mikrocontroller
• Arduino-basierter Feuerlöschroboter

Code-Erklärung

Der vollständige Arduino-Code für dieses Projekt ist am Ende dieses Artikels angegeben. Der Code ist in kleine sinnvolle Abschnitte unterteilt und wird unten erläutert.

In diesem Teil des Codes definieren wir Pins für Flammensensor, LED und Summer, die mit Arduino verbunden sind. Der Flammensensor ist mit dem digitalen Pin 4 von Arduino verbunden. Der Summer ist mit dem digitalen Pin 8 von Arduino verbunden. Die LED ist mit dem digitalen Pin 7 von Arduino verbunden.

Die Variable „ Flame_Detected “ dient zum Speichern des vom Flammensensor ausgelesenen Digitalwerts. Anhand dieses Wertes erkennen wir das Vorhandensein von Flammen.

int Summer = 8; int LED = 7; int Flammensensor = 4; int flame_detected;

In diesem Teil des Codes werden wir den Status der digitalen Pins von Arduino festlegen und konfigurieren

Baudrate für die serielle Kommunikation mit dem PC zur Anzeige des Status der Flammenerkennungsschaltung.

void setup () { Serial.begin (9600); pinMode (Summer, OUTPUT); PinMode (LED, OUTPUT); pinMode (Flammensensor, INPUT); }}

Diese Codezeile liest den digitalen Ausgang des Flammensensors und speichert ihn in der Variablen „ Flame_detected “.

Flamme_detected = digitalRead (Flammensensor);

Basierend auf dem in „ flame_detected “ gespeicherten Wert müssen wir den Summer und die LED einschalten. In diesem Teil des Codes vergleichen wir den in „ flame_detected “ gespeicherten Wert mit 0 oder 1.

Wenn es gleich 1 ist, zeigt es an, dass eine Flamme erkannt wurde. Wir müssen Summer und LED einschalten und dann eine Warnmeldung im seriellen Monitor der Arduino IDE anzeigen.

Wenn es gleich 0 ist, zeigt es an, dass keine Flamme erkannt wurde, sodass wir LED und Summer ausschalten müssen. Dieser Vorgang wird jede Sekunde wiederholt, um das Vorhandensein von Feuer oder Flammen festzustellen.

if (Flamme_detected == 1) { Serial.println ("Flamme erkannt…! sofort Maßnahmen ergreifen."); digitalWrite (Summer, HIGH); digitalWrite (LED, HIGH); Verzögerung (200); digitalWrite (LED, LOW); Verzögerung (200); } else { Serial.println ("Keine Flamme erkannt. Bleib cool"); digitalWrite (Summer, LOW); digitalWrite (LED, LOW); } delay (1000);

Basierend auf diesem Konzept haben wir einen Feuerlöschroboter gebaut, der das Feuer automatisch erkennt und das Wasser abpumpt, um das Feuer zu löschen. Jetzt wissen Sie, wie man mit Arduino und Flammensensor einen Brand erkennt. Ich hoffe, es hat Ihnen Spaß gemacht, ihn zu lernen. Wenn Sie Fragen haben, lassen Sie diese im Kommentarbereich unten.

Überprüfen Sie den vollständigen Code und das Demo-Video unten.