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设计一种独特监测有害气体存在的设备

2022-7-27 06:14:42 949 气体检测监控器 DIY设计

0 描述小丑远程危险加油站和监控器长期以来，我一直想创造一种独特的设备来观察各种有害气体的存在，以用于空气质量监测和气体泄漏检测等广泛的应用。因此，我决定开发这个项目。首先，为了得到严格的气体测量结果，我选择使用这些 MQ 系列气体传感器，将它们连接到 Arduino Nano： MQ-2 MQ-3 MQ-4 MQ-6 MQ-9 在为我的设备选择气体传感器后，我决定使用红外遥控器控制其设置和功能。因此，我将 IR 远程接收器模块连接到 Arduino Nano。然后，为了显示生成的气体测量值，我使用了 ST7789 IPS 屏幕。最后，我添加了一个蜂鸣器和一个 5 毫米共阳极 RGB LED，以便在气体达到危险水平时收到通知。您可能已经知道，Joker 制造的有毒气体化合物（Joker Venom 或 Laughing Gas）在 DC 宇宙中被认为是非常危险的。因此，我以小丑在漫画中的形象为灵感塑造了我的设备，以提醒人们气体的有害影响。在面包板上完成布线并测试代码后，我设计了受 Joker 启发的 PCB 来完成我的项目。它成为我工作场所的时尚和有趣的补充，作为监测有害气体存在的有效设备:) 第 1 步：设计和焊接 Joker Remote Gas Station PCB 在对我的 PCB 设计进行原型设计之前，我使用面包板上的 Arduino Nano 测试了所有连接和接线。然后，我使用 KiCad 设计了 Joker Remote Gas Station PCB。我附上了下面 PCB 的 Gerber 文件，所以如果你愿意，你可以从 PCBWay 订购这个 PCB，以创建一个合适的设备来观察有害气体的存在，并在它们达到危险水平时得到通知 - 受恶意 Joker 的启发： ) 首先，通过使用烙铁，我连接了 Arduino Nano、IR 接收器模块、MQ-2 气体传感器、MQ-3 气体传感器、MQ-4 气体传感器、MQ-6 气体传感器、MQ-9 气体传感器、接头（母）、蜂鸣器、5mm共阳极RGB LED、220Ω电阻、20K电阻、电源插孔。 PCB上的元件清单： A1（阿杜诺纳米） S1（ST7789 IPS 屏幕接头） IR1（红外接收模块） MQ2（MQ-2 气体传感器） MQ3（MQ-3 气体传感器） MQ4（MQ-4 气体传感器） MQ6（MQ-6 气体传感器） MQ9（MQ-9 气体传感器） BZ1（蜂鸣器） D1 (5mm 共阳极 RGB LED) R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7（220Ω电阻） R8、R9、R10、R11、R12（20K 电阻） J1（电源插孔） J2（外部电池接头）第 2 步：对 Arduino Nano 进行编程并设置组件下载所需的库，以便能够控制 IR 接收器模块： Arduino-IRremote \| 图书馆下载所需的库以使用 ST7789 240x240 IPS 屏幕： Arduino_ST7789_Fast \| 图书馆 Adafruit_GFX \| 图书馆包括所需的库。定义 IR 接收器模块引脚和设置。 #include <Adafruit_GFX.h> #include <Arduino_ST7789_Fast.h> #include <IRremote.h> //定义红外接收器模块引脚和设置。 #define RECV_PIN 2 IRrecv recv (RECV_PIN) ; decode_results 结果通过执行示例中的IRrecvDemo.ino 文件，从IR 遥控器中获取所需的IR 代码并定义它们。 #define up 0xFF18E7 #define down 0xFF4AB5 #define right 0xFF5AA5 #define left 0xFF10EF #define ok 0xFF38C7 定义 ST7789 240x240 IPS 显示设置。 #define TFT_DC 10 #define TFT_RST 9 #define SCR_WD 240 #define SCR_HT 240 要在 ST7789 屏幕上显示图像，请使用以下图像转换器将它们转换为 .c 文件：图像转换器 (UTFT) 您可以下载我在下载中使用的转换后的图像 - gas.c、lethal.c 和toxic.c。包括转换后的图像。 #include "gas.c" #include "lethal.c" #include "toxic.c" 启动 ST7789 240x240 IPS 显示屏。 Arduino_ST7789 TFT = Arduino_ST7789（TFT_DC，TFT_RST）；启动 IR 接收器模块。启动并清除 ST7789 240x240 IPS 显示屏。不可恢复。启用IRIn（）； tft.init(SCR_WD, SCR_HT); tft.fillScreen(RGBto565(235, 46, 0)); 在 read_IR_controls 函数中，在传输时从 IR 遥控器收集 IR 代码。 void read_IR_controls () { // 从 IR 遥控器读取接收到的 IR 码。if(irrecv.decode(&results)){ IR_codeValue = results. 价值；不可恢复的简历（）；延迟（500）； }其他{ IR_codeValue = 0 ; } } 在 collect_Data 函数中，获取 MQ 系列气体传感器（MQ-2、MQ-3、MQ-4、MQ-6 和 MQ-9）产生的气体测量值。 void collect_Data () { // 获取气体传感器生成的变量。 mq_2_val = 模拟读取（mq_2）； mq_3_val = 模拟读取（mq_3）； mq_4_val = 模拟读取（mq_4）； mq_6_val = 模拟读取（mq_6）； mq_9_val = 模拟读取（mq_9）； } 在界面功能中，打印带有菜单选项的界面。 void interface () { // 打印带有菜单选项的界面。 tft.setTextColor(RGBto565( 0 , 38 , 153 ), RGBto565( 235 , 46 , 0 )); tft.setTextSize( 4 ); tft.setCursor( 75 , 25 ); tft.println( "MQ-2" ); tft.setCursor( 75 , 65 ); tft.println( "MQ-3" ); tft.setCursor( 75 , 105 ); tft.println( "MQ-4" ); tft.setCursor( 75 , 145 ); tft.println( "MQ-6" ); tft.setCursor( 75 , 185 ); tft.println( "MQ-9" ); } 在 change_menu_options 函数中，通过使用 IR 遥控器按钮 - Up 和 Down - 增加或减少选项编号，以在界面上的菜单选项之间切换。 void change_menu_options () { // 使用红外遥控器按钮增加或减少选项编号。if(IR_codeValue == up) selected--; if(IR_codeValue == down) selected++; if (selected < 0 ) selected = 5 ; if (selected > 5 ) selected = 1 ; 延迟（100）； // 根据选择的选项编号，改变布尔值 status.switch(selected){case 1: mq2 = true ; mq3 =假； mq4 =假； MQ6 =假； mq9 =假；休息; 案例 2： mq2 =假； mq3 =真； mq4 =假； MQ6 =假； mq9 =假；休息; 案例 3： mq2 =假； mq3 =假； mq4 =真； MQ6 =假； mq9 =假；休息; 案例 4： mq2 =假； mq3 =假； mq4 =假； mq6 =真； mq9 =假；休息; 案例 5： mq2 =假； mq3 =假； mq4 =假； MQ6 =假； mq9 =真；休息; } } 步骤 2.1：显示有害气体的存在为了检测有害气体的存在，我使用了这五个 MQ 系列气体传感器： MQ-2 MQ-3 MQ-4 MQ-6 MQ-9 MQ-2气体传感器对液化石油气、丙烷和氢气具有很高的灵敏度，也可用于检测甲烷和其他可燃蒸汽。 MQ-3气体传感器对酒精有很高的灵敏度，对汽油、烟雾和蒸汽有很好的抵抗力。该传感器可以检测不同浓度的酒精。 MQ-4 气体传感器对甲烷、丙烷和丁烷具有高灵敏度。该传感器可以检测不同的可燃气体。 MQ-6 气体传感器对丙烷、丁烷和液化石油气具有高灵敏度，对天然气也有响应。该传感器可以检测不同的可燃气体，例如天然气、主要由甲烷和乙烷组成的无色可燃气体碳氢化合物。 MQ-9 气体传感器对一氧化碳、甲烷和液化石油气具有高灵敏度。该传感器可以检测含有 CO 和可燃气体的不同气体。正如预期的那样，在连接到 Arduino Nano 后，每个传感器会根据可检测到的有害气体的数量产生不同的值范围。测试后，我根据经验为每个传感器分配了以下这些级别。如果需要，在测试传感器后更改它们。 mq_2_val < 600？低 600 < mq_2_val < 700？缓和 mq_2_val >= 700？危险的 mq_3_val < 650 ? 低 650 < mq_3_val < 800？缓和 mq_3_val >= 800？危险的 mq_4_val < 450？低 450 < mq_4_val < 600？缓和 mq_4_val >= 600？危险的 mq_6_val < 500 ? 低 500 < mq_6_val < 650？缓和 mq_6_val >= 650？危险的 mq_9_val < 700 ? 低 700 < mq_9_val < 850？缓和 mq_9_val >= 850？危险的如果使用向上和向下按钮选择了菜单选项，请在界面上突出显示其名称。选择后，如果使用 OK 按钮激活菜单选项：使用转换后的图像收集并显示所选 MQ 系列传感器的气体测量值。如果根据分配的级别，气体测量值为低，则将 RGB LED 调整为绿色。如果根据分配的级别，气体测量值为中等，则将 RGB LED 调整为黄色。如果根据指定的级别，气体测量值为危险，则将 RGB LED 调整为红色并打开蜂鸣器以通知用户。按左键，返回界面。如果（MQ2）{ 做{ tft.setTextColor(RGBto565( 0 , 38 , 153 ), 白色); tft.setTextSize( 4 ); tft.setCursor( 75 , 25 ); tft.println( "MQ-2" ); 如果（IR_codeValue == ok）{ 激活=真； tft.fillScreen（白色）；而（激活）{ read_IR_controls(); //打印数据：收集数据（）; tft.setCursor( 75 , 25 ); tft.setTextColor（黑色，白色）； tft.setTextSize( 4 ); TFT。打印（F（“MQ-2”））； tft.drawImageF( 30 , 80 , 40 , 40 , 气体); tft.drawImageF( 100 , 80 , 40 , 40 , 致命的); tft.drawImageF( 170 , 80 , 40 , 40 , 有毒); tft.setCursor( 60 , 160 ); tft.setTextSize( 7 ); TFT。打印（mq_2_val）； //检查气体状态：if (mq_2_val < 600 ){ adjustColor( 0 , 255 , 0 ); } else if (mq_2_val >= 600 && mq_2_val < 700 ){ adjustColor( 255 , 255 , 0 ); } else if (mq_2_val >= 700 ){ adjustColor( 255 , 0 , 0 ); 音调（蜂鸣器，500，1000）；} //退出并关闭：if (IR_codeValue == left){ activate = false ; tft.fillScreen(RGBto565( 235 , 46 , 0 )); 调整颜色（0，0，0）；_ noTone（蜂鸣器）；} } } }而(!mq2); } ... 步骤 2.2：修复 timer0_pin_port 错误不幸的是，在使用 IR 远程库和音调库时，Arduino IDE 会抛出 timer0_pin_port 错误。发生错误是因为两个库都尝试通过声明相同的名称 - Timer2 来使用计时器。要解决此问题，请根据 IR 远程库版本打开 boarddefs.h 或 IRremoteBoardDefs.h 文件。然后，将 Arduino Nano 的 IR_USE_TIMER2 更改为 IR_USE_TIMER1。连接和调整 // 连接 // Arduino Nano : // IR 接收器模块 // D2 --------------------------- S // ST7789 240x240 IPS / / GND ---------------------------- GND // 3.3V ---------------- ---------- VCC // D13 --------------- SCL // D11 ----- ---------------------- SDA // D9 ---------- --- RES // D10 --------------- DC // MQ-2 空气质量传感器 // A0 ---- ----------------------- S // MQ-3 空气质量传感器 // A1 --------------- ------------ S // MQ-4 空气质量传感器 // A2 --------------- S // MQ-6 空气质量传感器 // A3 -------- ------------------- S // MQ-9 空气质量传感器 // A4 ------------------- -------- S // 5mm 共阳极 RGB LED // D3 --------------------------- R // D5 --------------------------------------- G // D6 ------- -------- B // 蜂鸣器 // D7 --------------------------- + 完成焊接并上传代码后，我通过接头将所有剩余组件连接到板上 - ST7789 240x240 IPS 屏幕。不幸的是，即使 Arduino Nano 工作在 5V，Nano 提供的电流也不足以让 5 个 MQ 系列气体传感器加热并产生准确的气体测量值。因此，我在我的 PCB 设计中添加了一个电源插孔 (J1) 和一个连接器 (J2)，以为传感器提供外部电池 (5V)。模式和功能该设备在界面上显示五个不同的 MQ 系列传感器作为菜单选项，以单独显示其气体测量值： MQ-2 MQ-3 MQ-4 MQ-6 MQ-9 该设备允许用户在 MQ 系列传感器（菜单选项）之间切换，以通过 IR 遥控器观察其气体测量值：向上按钮上向下按钮下去确定按钮启用通过按下红外遥控器的 OK 按钮激活任何 MQ 系列传感器以显示其气体测量值后，设备让用户通过按下左按钮返回界面。 MQ 系列传感器（菜单选项）如果选择并激活了 MQ-2 选项，设备将显示其有害气体测量值。根据为所选传感器分配的测量级别（步骤 2.1），设备调整 RGB LED：绿色的低的黄色缓和红色的危险的如果危险气体测量值为危险，则设备会根据分配的级别打开蜂鸣器。如果选择并激活了 MQ-3 选项，设备将显示其有害气体测量值。根据为所选传感器分配的测量级别（步骤 2.1），设备调整 RGB LED：绿色的低的黄色缓和红色的危险的如果危险气体测量值为危险，则设备会根据分配的级别打开蜂鸣器。如果选择并激活了 MQ-4 选项，设备将显示其有害气体测量值。根据为所选传感器分配的测量级别（步骤 2.1），设备调整 RGB LED：绿色的低的黄色缓和红色的危险的如果危险气体测量值为危险，则设备会根据分配的级别打开蜂鸣器。如果选择并激活了 MQ-6 选项，设备将显示其有害气体测量值。根据为所选传感器分配的测量级别（步骤 2.1），设备调整 RGB LED：绿色的低的黄色缓和红色的危险的如果危险气体测量值为危险，则设备会根据分配的级别打开蜂鸣器。如果选择并激活了 MQ-9 选项，设备将显示其有害气体测量值。根据为所选传感器分配的测量级别（步骤 2.1），设备调整 RGB LED：绿色的低的黄色缓和红色的危险的如果危险气体测量值为危险，则设备会根据分配的级别打开蜂鸣器。视频和结论完成上述所有步骤后，我将设备放在我的办公桌上，利用塑料画架作为有效的助手来检测工作场所中有害气体的存在。它工作得无可挑剔:) 0 小丑远程危险加油站和监控器-gerber.zip 737.07 KB , 下载次数: 0
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