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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

2020-11-30 20:01:32  302 HarmonyOS HiSpark Wi-Fi IoT HiHope Hi3861
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家庭燃气报警器DIY

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 \r\n", 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:%d\r\n", 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 ! \r\n");
  33.     }   
  34. }

  35. 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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2020-11-30 20:01:32   评论 分享淘帖
1 个讨论
小哈哥
2020-12-1 10:07:54 评论

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