基于使用Ada编程解决潜在气体泄漏危险的实用解决方案

一种灵敏度可调的气体泄漏监测装置，可通过语音提示警告和通风检测天然气，以确保消防安全。

硬件部件：

BBC micro：bit板 × 1个

DFRobot Gravity：用于Arduino的模拟CH4气体传感器（MQ4）× 1个

DFRobot Gravity：录音机模块× 1个

扬声器：3W，4欧姆 × 1个

DFRobot重力：适用于Arduino的模拟旋转电位计传感器V1× 1个

DF机器人重力：数字按钮（黄色）× 1个

Grove-2线圈闭锁继电器 × 1个

SparkFun TL431参考电压× 1个

母/母跳线 × 1个

公/母跳线 × 1个

无焊面包板一半尺寸 × 1个

交流通风风扇× 1个

RGY LED条形图× 1个

手动工具和制造机：

烙铁（通用）

该项目演示了具有警告和采取措施功能的气体泄漏检测系统的原型。在任何气体泄漏事故，它会警告用户用语音消息警告，直到有人反复确认。这样做时，系统将尝试使用通风风扇从狭窄的空间排出气体混合物。通过在任何无人值守的泄漏事故发生期间主动通风从厨房/餐厅/工厂泄漏的气体，该设备可以减少发生火灾/爆炸危险的机会并确保生命和财产安全。它不仅适用于甲烷，而且适用于丙烷和丁烷。

该系统使用Ada编程，可选择性地用于对安全性至关重要的应用进行编码。

这是该项目的快速演示：

这是此项目中使用的硬件列表的简短描述：

BBC Micro：bit：Microbit运行以ADA编写的系统固件。我必须对其进行修改以突破该项目所需的额外I / O引脚。

LED条形图显示：将显示气体泄漏水平，有7个LED -3绿色，2黄色，2红色。

MQ-5：天然气传感器，用于检测气体泄漏，它具有模拟输出，可增加存在的更多气体。当周围没有天然气时，传感器的模拟输出约为660 mV。随着天然气水平的上升，传感器的最大输出为3.2伏。

扬声器：用于语音消息输出的声音转换器，由Microbit触发的ISD1820芯片驱动。

电位计：20k可变电阻器，用于调节气体检测灵敏度，连接至Microbit的ADC输入之一。在软件中调节灵敏度。

按钮：该按钮将接受来自用户的设置和故障确认输入，并与Microbit的按钮B并联。

一切都放在一个纸板箱内，并根据正面上零件的尺寸进行必要的裁切，如下所示：

继电器模块：本项目中使用的继电器是闭锁继电器，与常规继电器不同。闭锁继电器可以保持其触点，而无需连续给线圈通电。该锁存继电器内部有2个电磁线圈，它们由2个NPN晶体管驱动。两个晶体管均由2个微比特的I / O引脚控制，或者由短脉冲控制，以锁存或解锁继电器触点。通过交流电源的继电器触点，可以打开和关闭通风风扇。

语音记录/回放模块： 语音记录和回放模块是基于ISD1820 IC的用于音频消息的单芯片解决方案。它具有内部EEPROM，可以存储几秒钟（8秒至16秒，具体取决于采样频率）的音频消息，并且内置扬声器驱动器可以通过扬声器播放消息，而无需额外的放大器。通过将ISD1820芯片的REC（我的自定义模块中的红色按钮）引脚上拉至Vcc来完成记录。要记录消息，音频流通过MIC和MIC_REF引脚通过计算机耳机端口的3.5毫米音频插孔馈入。播放通过芯片的PLEY_E引脚上的下降沿和一个微比特的输出引脚触发。使用锂电池为ISD1820芯片供电将有助于更好的音频录。

您可以使用任何文本到语音转换器生成语音消息以录制到此模块，或者使用麦克风录制自己的语音。

电源：带2个USB插座的5V适配器将为微位和气体传感器供电。Microbit板载稳压器将产生3V电压轨。

通风风扇：交流供电的排气风扇，用于检测到泄漏的气体。

Plastic Cup：它将有助于积累泄漏的气体并使检测更加容易。我从空的喷雾杀虫剂中救了过来。

所有组件均按以下示意图连接：

该项目非常简单易建，适合使用Ada编程的初学者。但是，这是解决潜在气体泄漏危险的实用解决方案。该项目的硬件构建是一个快速的原型。但是对于日常使用，必须开发一种在组件之间具有牢固连接的PCB解决方案。更不用说进行检测，传感器放置/定位和可靠性的时间延迟所需的所有广泛测试。另一重要事项是使用正确尺寸和位置的通风扇。由于甲烷比空气轻，而丙烷/丁烷比空气重，因此通风风扇（靠近天花板或地板附近）的放置非常重要。继电器和所有电子设备必须密封，不要成为火花的点火源！
责任编辑:pj