[سلسلة تعلم الأردوينو] – اكتشاف الحريق باستخدام الموجات تحت الحمراء والأردوينو

تحدثنا في مقال سابق عن استخدام الموجات تحت الحمراء في الكشف عن العوائق، واليوم سنستفيد من الموجات تحت الحمراء التي تصدر من لهيب النار للتنبيه عند حصول حريق باستخدام لوحة أردوينو.

يمكنكم أيضاً الاطلاع على كافة مقالات سلسلة تعلم الأردوينو من فهرس الدروس الخاص بها

---

• اقرأوا أيضاً: ما هي الحساسات – المستشعرات Sensors

1. حساس اللهب

عبارة عن ترانزستور ضوئي يقوم بتمرير تيار كهربائي بين المجمع والباعث عند سقوط موجات ضوئية تحت حمراء ناتجة عن النار عليه، يستخدم حساس اللهب بأنظمة الحماية للشركات والمكاتب والمنازل والمنشآت الصناعية والمستودعات والمسارح والمولات والمراكز الصحية والمستشفيات والكثير من الأماكن، حيث تعرف النار أنها عبارة عن طاقة حرارية وضوئية، تنطلق أثناء التفاعل الكيميائي الذي تصاحبه عملية الأكسدة، ويعتمد لون اللهيب وحرارته على نوع المواد والغازات المشاركة بالاحتراق، وتستخدم الموجات الضوئية تحت الحمراء الصادرة عن هذا التفاعل في الكشف عن وجود الحريق.

سوف نتعامل مع موديول تجاري لحساس استشعار لهيب النار، موضح في الصورة الآتية حساس اللهب KY-026 Flame Sensor:

 1.1. خصائصه

• يكشف الأمواج الضوئية ضمن المجال 760 نانو متر -1100 نانو متر.
• مجال كشف بين 20 سنتي متر و100 سنتي متر وبزاوية رؤية 60 درجة.
• له خرج رقمي يبين وجود لهيب (0 منطقي) أو عدم وجود لهيب (1 منطقي).
• له خرج تماثلي يبين مدى قرب اللهب أو حجمه ويتناسب عكسا مع القرب (20Cm~ 4.8Volt – 100Cm~1Volt).
• يحتوي الموديول على مقاومة متغيرة لضبط حساسية الكشف ولتحديد عتبة الخرج الرقمي.
• جهد تشغيل بين 3.3 فولت و5 فولت.
• يعتمد بالكشف عن اللهيب على الترانزستور الضوئي Photodiode YG1006 npn الموجود على الموديول.

2.1. مغارزه:

تبين الصورة الآتية توزع مغارزه الأربعة:

• جهد التغذية (+) VCC من أجل تغذية الحساس، تربط بجهد 3.3 فولت أو 5 فولت.
• مغرز التأريض GND (G)، ويربط بـGND لوحة الأردوينو.
• A0 خرج تماثلي يبين مدى قرب اللهيب أو حجمه، ويربط بمغرز دخل تماثلي.
• D0 خرج رقمي وجود لهيب أو عدم وجود لهيب، ويربط بمغرز دخل رقمي.

• اقرأوا أيضاً: ما هي المجالات المنطقية Logic Levles

2. مثال تطبيقي – كشف اللهب باستخدام حساس اللهب Flame Sensor

1.2. شرح عن الدارة

وظيفة الدارة اكتشاف حدوث حريق، وطباعة رسالة تحذير على شاشة المراقب التسلسلي.

2.2. العتاد المستخدم

• لوحة أردوينو أونو Arduino UNO، أو أي لوحة متوافقة معها.
• أسلاك توصيل Jumper-Wire.
• حساس اللهب.

3.2. البرامج المستخدمة

• بيئة التطوير الرسمية الخاصة بلوحات الأردوينو (للتحميل: اضغط هنا )

4.2. توصيل العتاد

• توصيل Vcc إلى 5فولت وGND إلى GND الأردوينو.
• ربط المغرز D0 بمغرز دخل رقمي في لوحة الأردوينو وليكن المغرز 2.

يكون شكل المخطط العملي للدارة:

5.2. الشيفرة البرمجية

// ------------------------------------------------------ 
// Flame Detection Using Arduino and KY-026 Flame Sensor
// ------------------------------------------------------

// pin to read digital state of flame sensor
int flame_pin = 2; 
// Variable to store current state (flame, no flame)
bool flame_statue = 1;

void setup() 
{
  // Assign the Pin "flame_pin" as input 
  pinMode(flame_pin, INPUT);
}

void loop() 
{
  // Read digital state of flame_pin 
  flame_statue = digitalRead(flame_pin); 
  // Print alert on Serial Monitor if flames are detected
  if (flame_statue == 0)
  {
    Serial.println("There Is a Fire!!!");
  }
  else 
  {
    Serial.println("No flame detected, room is safe"); 
  }
}

6.2. ملاحظات حول الشيفرة البرمجية

• تم تعريف متغير بولياني؛ لأن الخرج الرقمي للحساس يكون بإحدى قيمتين 0 منطقي أو 1 منطقي.
• تمت قراءة الخرج الرقمي من الحساس عبر مغرز الدخل الرقمي flame_pin والموافق لـ المغرز الرقمي 2 عن طريق التعليمة digitalRead(2).
• عند وجود لهب يكون الخرج الرقمي مساويا للصفر؛ لذلك تم استخدام الشرط بحال كانت قيمة الدخل هي الصفر إذا اطبع “يوجد حريق!!”.

7.2. أفكار تطويرية

• يمكنك إجراء تعديل لقيمة المقاومة المتغيرة وملاحظة الفرق في النتائج.
• يمكنك تعديل التطبيق السابق، بحيث تستخدم ترانزستور لتشغيل مصدر صوتي PEZO وإصدار إشارة تنبيه بحال وجود حريق.
• يمكنك تعديل التطبيق السابق، بحيث تستخدم ثنائي ضوئي وإصدار إشارة تنبيه بحال وجود حريق.
• يمكنك تجريب قراءة الخرج التماثلي من الحساس، وإجراء عمليات شرطية مختلفة، واستخدام ثنائيات ضوئية لبيان الخرج.

3. ملخص

• تعرفنا على حساس اللهب ومواصفاته الفنية، وأهميته في أنظمة الحماية للمنشآت.
• تعرفنا أيضا على مغارزه وكيفية التعامل مع خرجه التماثلي والرقمي.
• استطعنا من خلال مستقبل الموجات الضوئية تحت الحمراء، اكتشاف حصول حريق، وطباعة رسالة نصية، وعن إمكانية تطوير التنبيه إلى تنبيه صوتي أو ضوئي أو حتى إرسال رسائل نصية عبر موديول GSM إلى أرقام معينة مثل: الإطفاء، الإسعاف، أصحاب المنزل.
• في مقال لاحق سوف نقدم مشروع بسيط لجهاز إنذار حريق باستخدام منبّه صوتيPEZO.