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[]【HarmonyOS HiSpark Wi-Fi IoT 套件试用连载】基于鸿蒙系统的家庭燃气报警器

juby
2020-11-30 20:01:32
阅读量0
HarmonyOSHiSparkHiHopeHi3861
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应用场景
应用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置， 适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、人工煤气、烟雾等的探测。
产品说明：特点
  • 广泛的探测范围
  • 高灵敏度
  • 快速响应恢复
  • 优异的稳定性
  • 寿命长
  • 简单的驱动电路
适用气体
液化气、甲烷、煤气
基本参数MQ-2可燃气体传感器
A0 和 A1 之间是短接；B0 和 B1 之间是短接；H0 和 H1之间的电阻为加热电阻，MQ-2 的加热阻值为：加热电阻:31Ω±3Ω ；在空气中，A 和 B 之间的电阻为敏感体电阻，其阻值为1 KΩ；
加热电压:5.0V±0.2V
加热电流:≤180mA
加热功率: ≤900mW
检测原理
MQ-2型可燃气体传感器，它是由二氧化锡半导体气敏材料构成，属于表面离子式N型半导体。当处于200～300℃温度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当与可燃气体接触时，如果晶粒间界处的势垒受到该可燃气体的调制而变化，就会引起表面电导率的变化。利用这一点就可以获得这种可燃气体存在的信息。
MQ-2可燃气体传感器在一定工作条件下，接触同一种可燃气体，其电阻值Rs随气体浓度变化的特性称之为灵敏度特性，用K表示。
K=Rs/Ro，其中Ro为可燃气体传感器在洁净空气条件下的电阻值，Rs为可燃气体传感器在一定浓度的检测可燃气体中的电阻值。
我们观察上图，可以看出，当处于一种气体中时，随着气体浓度的升高 K值降低，由于Ro为常量，所以随着气体浓度的升高--K值降低即Rs降低，即其电阻降低。
原理图
图中电阻Rh为加热电阻，电阻Rs为传感器的阻值，其阻值随着周围气体的浓度变化而变化；
电阻Rs和电阻R2串联到一起，ADC求得的就是两个电阻分压后的电压值。
R2的电阻值固定不变，Rs随浓度变高而变小，根据分压原理，那么ADC处测得的电压将升高，我们只需要根据实际情况，设定一定值为报警阈值，当ADC处的电压高于阈值时，蜂鸣器响，这样使用MQ-2制作燃气报警器就做出来了。
[td]
引脚描述
A11ADC对应的引脚，GPIO11/UART2_TXD/SPI0_RXD/ADC5/PWM2_OUT
A9蜂鸣器对应的引脚，GPIO9/UART2_RTS/SPI0_TXD/ADC4/PWM0_OUT/I2C0_SCL
代码实现
本实例主要用到了两个知识点，一个是使用Hi3861自带的ADC功能获取MQ-2模块的输出电压，另一个是当MQ-2输出电压大于阈值之后，使用PWM功能驱动蜂鸣器响。
本实例的实现过程大致如下：
  • 本实例的入口函数MQ2ExampleEntry() ，该函数主要完成了本实例使用的ADC和PWM功能的初始化，并在最后创建了一个新的线程MQ2_Task()  ，该线程主要用于循环获取ADC的值，当ADC的值超过阈值时，启动PWM使蜂鸣器响，用于对身边的人进行预警。

  1. static void MQ2ExampleEntry(void)
  2. {
  3.     unsigned int ret = 0;
  4.     GpioInit();
  5.     //蜂鸣器初始化
  6.     hi_pwm_set_clock(PWM_CLK_XTAL); //设置时钟源为晶体时钟；
  7.     IoSetFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_9, WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_9_PWM0_OUT);//IO复用为PWM功能
  8.     ret = GpioSetDir(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_9, WIFI_IOT_GPIO_DIR_OUT);//设置为输出
  9.     if (ret != WIFI_IOT_SUCCESS) {
  10.         printf("===== ERROR ======gpio -> GpioSetDir ret:%d rn", ret);
  11.         return;
  12.     }
  13.     hi_pwm_init(HI_PWM_PORT_PWM0);//初始化PWM
  14.     hi_io_set_func(HI_IO_NAME_GPIO_11, HI_IO_FUNC_GPIO_11_GPIO); /* GPIO11 ADC5 */
  15.     ret = hi_gpio_set_dir(HI_GPIO_IDX_11, HI_GPIO_DIR_IN);
  16.     if (ret != HI_ERR_SUCCESS) {
  17.         printf("===== ERROR ======gpio -> hi_gpio_set_dir1 ret:%drn", ret);
  18.         return;
  19.     }
  20.    
  21.     osThreadAttr_t attr = {0};
  22.    
  23.     attr.name = "MQ2_Task";
  24.     attr.attr_bits = 0U;
  25.     attr.cb_mem = NULL;
  26.     attr.cb_size = 0U;
  27.     attr.stack_mem = NULL;
  28.     attr.stack_size = 1024;
  29.     attr.priority = osPriorityNormal;   
  30.     if(osThreadNew((osThreadFunc_t)MQ2_Task,NULL,&attr) == NULL)
  31.     {
  32.         printf("Failed to create MQ2_Task ! rn");
  33.     }   
  34. }

  36. SYS_RUN(MQ2ExampleEntry);
复制代码


  • 新线程中，循环判断MQ-2模块输出的电压是否超过阈值，超过阈值将触发蜂鸣器工作。

本实例使用的两个知识点，具体的使用方法参见之前咱们分享的网文：
Hi3861开发板上的ADC功能如何使用，请参考下文：
如何使用PWM输出驱动无源蜂鸣器工作，请参考下文：

结果展示
结果展示过程现象描述： 整个板子刚上电的时候，输出电压为0.21V左右，然后输出电压逐渐升高至2.39V（超过阈值），然后随着系统预热，输出电压逐渐降低，2分钟以后大约降到0.45V左右，此后MQ-2模块的输出电压持续降低，大约十分钟时间，电压稳定到0.305V，20分钟稳定到0.290V。（所以）
此时用手摸MQ-2模块有微微发热的感觉。
触发一次蜂鸣器报警，一分钟后降至0.45V，大约三分钟，MQ-2的输出电压可以恢复至0.31V。
所以如果系统尚未稳定就开始判断，可能会出现误报的情况。
断电，隔20分钟冷却后，再次上电，初始输出电压仍为0.27V左右，然后输出电压升至0.54V，随后五分钟内降至0.290V，应该算是稳定了。
上述测试过程没有完全重现，此过程仅供参考。
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