ساخت سیستم اعلام حریق با Arduino

سیستم‌های اعلام حریق در کارخانه‌ها و ساختمان‌های تجاری خیلی کاربرد دارن. این دستگاه‌ها معمولاً از مجموعه‌ای از حسگرها تشکیل شدن که به طور پیوسته شعله، آتش و گاز رو در ساختمان کنترل می‌کنن و در صورت تشخیص هر کدام از این موارد زنگ هشدار رو به صدا در میارن. یکی از ساده‌ترین روش‌های تشخیص حریق استفاده از حسگر شعله مادون قرمز است؛ این حسگرها از یک فتودیود مادون قرمز(IR) تشکیل شدن که نسبت به نور مادون قرمز حساس هستند. در صورت آتش‌سوزی، شعله‌های آتش علاوه بر ایجاد گرما، اشعه مادون قرمز هم ساطع می‌کنن. تمامی شعله‌های آتش یک مقدار نور مادون قرمز ساطع می‌کنن. چشم انسان قادر به دیدن این نور نیست اما حسگر شعله می‌تونه این نور رو تشخیص بده و یه یک میکروکنترلر مثل Arduino هشدار بده که آتش‌سوزی رخ داده.

در این مقاله آموزشی، نحوۀ اتصال حسگر شعله به Arduino رو بهتون نشون می‌دیم و شیوۀ ساخت سیستم اعلام حریق رو مرحله به مرحله بهتون آموزش می‌دیم. ماژول حسگر شعله شامل یک فوتودیود است که نور رو تشخیص می‌ده و علاوه بر این، شامل یک آپ امپ (op-amp) است که میزان حساسیت رو کنترل می‌کنه. از این ماژول برای تشخیص آتش استفاده می‌شه و در صورت تشخیص آتش یک سیگنال مقدار یک ارائه می‌ده. Arduino این سیگنال رو می‌خونه و با روشن کردن زنگ و ال ای دی هشدار می‌ده که جایی آتش‌سوزی شده. حسگری که برای انجام این پروژه استفاده کردیم یک حسگر شعله مبتنی بر مادون قرمز است.

معرفی ماژول حسگر شعله

تشخیص‌دهنده شعله یک نوع حسگر می باشد که به نوعی طراحی شده تا شعله‌ها و آتش رو تشخیص بده و به اونا واکنش نشون بده. شیوۀ واکنش به شعله‌ها به نحوۀ نصب بستگی داره اما می‌تونه شامل به صدار درآورن زنگ هشدار، غیرفعال کردن خط سوخت (مثل گاز پروپان یا خط گاز طبیعی) و فعال‌سازی سیستم اطفای حریق باشه. در این قسمت عکس حسگر مادون قرمز شعله که در این پروژه ازش استفاده کردیم رو براتون قرار دادیم. این حسگرها با نام ماژول حسگر آتش یا حسگر تشخیص آتش هم شناخته می‌شن.

روش‌های مختلفی برای تشخیص شعله وجود داره. بعضی از اونا عبارتند از:

• نشخیص‌دهنده امواج ماورابنفش
• تشخیص‌دهنده آرایه مادون قرمز
  
• تشخیص‌دهنده مادون قرمز
• دوربین‎های مادون قرمز حرارتی
• تشخیص‌دهنده‌های فرابنفش/مادون قرمز
  

شعله‌های آتش مقدار کمی نور مادون قرمز ساطع می‌کنن، فوتودیود (گیرنده IR) که در سنسور قرار داره این نور رو دریافت می‌کنه. بعد با استفاده از آپ امپ تغییر ولتاژ رو در گیرنده مادون قرمز چک می‌کنیم؛ بدین صورت که اگر سنسور آتش رو تشخیص داده باشه پایه خروجی، 0V (LOW) هست و اگه آتش رو تشخیص نداده باشه پایه خروجی 5V (HIGH) است.

روش کارکرد حسگر شعله 

حسگر شعله مادون قرمز مبتنی بر سنسور YG1006 هست که یک فوتوترانزیستور سیلیکونی NPN است که علاوه بر سرعت بالا، حساسیتش هم زیاده. این حسگر می‌تونه نور مادون قرمز با طول موج 700nm تا 1000nm تشخیص بده و زاویه تشخیصش هم °60 است.

حسگر شعله شامل یک فوتودیود (گیرنده مادون قرمز)، مقاومت، خازن، پتانسیومتر و مقایسه‌کننده است که همگی در یک مدار مجتمع قرار دارن. میزان حساستی رو می‌توان با تغییر پتانسیومتر تعبیه‌شده تنظیم کرد. این حسگر با ولتاژ 3.3v و 5v DC کار می‌کنه و یک خروجی دیجیتال داره. منطق بالای خروجی به این معنیه که آتش‌سوزی رخ داده. منطق پایین خروجی به این معنیه که هیچ نوع آتش و شعله‌ای وجود نداره.

در این جدول، پایه های ماژول حسگر شعله رو نشون دادیم:

کاربردهای سنسور شعله

• خانه های هوشمند
• ایستگاه هیدروژن
• مانیتورهای احتراق مشعل
• خط لوله‌های نفت و گاز
• تأسیسات تولید خودکار
• تأسیسات هسته‌ای
• آشیانه‌های هواپیما
• محفظه‌های توربین

قطعات موردنیاز