烟雾报警器
开始报名时间:2018-09-17 00:00 至 2018-09-28 23:59
提交作品时间:2018-09-29 00:00 至 2018-10-31 23:59
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在DIY活动截止日期到来前,终于完成了我自己的小板子。由于是第一次亲手DIY电路板(本人所学专业给电没啥关系,现在工作和电沾点边,因此最近开始疯狂学习电路知识),本想给它起个响亮的名字,但是看过其他人的产品后感觉我的小板子好丑啊!!!那就任性的叫它“阿格雷”吧,英文“ugly”的谐音。
自从学习了张老师的模电1-5部后,突然感觉自己好像懂一点电路了,正好碰上官网推出DIY活动,头脑一热就报名了。接下来问题来了,从没焊过东西,也没有焊接工具,更没有电子器件。于是,去网上买买买。东西到了以后,由于平时也忙,一拖再拖。直到前几天看到自己买的东西不禁感叹:不做点东西出来太遗憾了,不迈出这DIY的第一步就永远不能走进电路的世界。于是乎,埋头搞了几天,过程中遇到许多奇葩事,不过让我学到了一些东西。现在小板子出来了,也实现了想要的功能,它很丑,但我还算满意。后面它出场时,大家可千万别笑崩了。
官网给出的DIY要求如下:
(1):设置一个烟雾参考浓度,当超过这个浓度,蜂鸣器响,红灯亮,并要求用方波对蜂鸣器进行驱动
(2):当低于这个浓度,蜂鸣器不工作,绿灯亮
(3):USB 5V输出供电,另一路DC (7V-24V) 输入,5V输出供电
原则上,官网的要求是都应该满足的。但是,由于疏忽漏买了一些电子元器件,所以我把第3条的后半部分“另一路DC (7V-24V) 输入,5V输出供电”给舍弃了。分析了下如只满足第1、2条要求,用USB供电就足够了,USB至少可以承受500mA的电流,足以满足这些元器件。由于受困于电源,我也没有扩展其他功能。不过,这也失去了练习DIY线性电源的机会,所以准备从网上再购买些器件,后期把它补上。
活动刚开始的那天,我就报名了。最初两天热情很高。刚开始不知道怎么搞,所以自己上网查资料。最先,百度了一下,出来好多市场上的产品。扫了一下介绍,这些烟雾报警器太牛了,用到什么“物联网”技术。我认定它不是我的菜,我要吃它,至少还需要修炼几年。后来,转去某宝,一搜也出来好多产品,发现很多人专门开发了烟雾报警器的板子来卖,估计主要卖给有需求的学生或者初学者练手,这些板子还可以编程。从这些网页里我也得到一些信息,比如:发现这些产品是按照气敏传感器类型来分类的。MQ-2型传感器归类为烟雾报警常感器,MQ-3型传感器归类为酒精传感器,MQ-4型传感器归类为甲烷传感器,MQ-5型传感器归类为可燃气体传感器,MQ-6型传感器归类为液化气传感器,MQ-7型传感器归类为一氧化碳传感器,MQ-135型传感器归类为空气质量传感器。因此,我决定选择MQ2。
这些产品大多增加了一些额外功能,比如在报警后通过继电器控制风扇或者水阀开启。但是,继电器和风扇等需要功率较大,由于资源限制(无稳压直流电源),我不考虑扩展这些功能,以我现在的实力扩展也有点困难。
很快,发现官网上老师也开始带着大家DIY,有详细的电路解释,而且老师也选择了MQ2。于是乎,天天回家后就看官网更新了没有,并从中学习如何DIY。
在官网电路的基础上,结合自身的实际情况,我将官网提供的电路做了微调后,确定了自己的原理图。我的电路图与官网原理图的不同点如下:
(1) 我在MQ2传感器加热引脚2和5的回路上增加了一个100R的电阻。从网上查好多电路是没有这个电阻的。但是,我在DIY的过程中,刚把板子焊好,在未上电的情况下测试电路的导通性,发现电源和地竟然是导通的。这怎么可以呢?接着废了好长时间查问题出在哪里,最后测试发现2和5之间是导通的。为了保险起见我就在这条回路上加了一个100R的电阻,为什么是100R,因为我手中有的最小阻值的电阻就是100R。这条路上电阻不用太大,否则可能消耗功率较大。
(2)我在每个需要分压的位置用可调电位器代替了其中的一个电阻(共三处,如下图)。这里的原因有二:一是我没有各种阻值的电阻。如果用一个固定电阻,板子不能实现预定功能时,我就无法更换各种阻值的电阻。有了可调电阻,我就可以任意调节,直到达到要求为止。二是:可调电位器,可以实现不同的阻值,通过它可以观测不同阻值下电路会发生什么。另外,我没有示波器,对于三角波电路和PWM电路,我可以通过调节电位器实现不同的PWM,然后通过听蜂鸣器的声音,判断是否生成的PWM且PWM是否在变化。
最终的原理图如下:
准备了DIY材料如下:
好的,接下来,我的“阿格雷”终于要登场了,请呼喊它的名字“阿格雷,阿格雷”
请注意,上图显示当上电后,绿灯就亮了。由于使用的LED为3mm的,发出的光有点发黄色。
下图是调节可调电位器RP1获得参考电压为2V左右,然后就开始了试验。试验的时候才发现,家里竟然没有一个打火机。于是点燃了一张纸,把明火吹灭后,纸张仍在不断燃烧并冒出黑烟(最佳测试状态),这时候靠近MQ2传感器,同时用万用表测试MQ2输出引脚对地的电压,刚开始的时候是0.13,基本接近0V。随着烟雾靠近,可以看到万用表上的数值在不断上升,大约用了不到1分钟吧,上升到>1V(但仍小于2V)。为了尽快验证板子到底行不行,我就把参考电压调到了略<1V,可以看到红灯亮起来了,绿灯自动灭了,蜂鸣器也响起来了。这说明基本功能实现了。
为了进一步验证蜂鸣器是否是用PWM驱动的,在蜂鸣器工作的时候,不断去调节RP2可以听到蜂鸣器的音调在不断变化,这说明PWM也在变化。
多次实验发现这个MQ2传感器并不是很灵敏,如果烟雾源离得远一点,它的输出就上升的很慢。
至此,算是基本实现了DIY的初衷,从中学到了一些东西,暂时画上一个句号,待后期有机会不断完善“阿格雷”。