Rilevatore di fiamma

Tesine 2015-18

Scritto da Cortese Pierluigi

Cortese Pierluigi - Classe 5A-IPAI -  Esame di Stato: 2017-2018             UK
Rilevatore di fiamma
Applicazione con Arduino e sensore di fiamma YG1006

L'applicazione, Hardware/Software, basata su Arduino Uno ed il sensore di fiamma YG1006 è in grado di rilevare con un avviso luminoso ed un display 16x2 se si è generata una fiamma oppure un principo di incendio. Appena il led infrarosso del sensore rileverà la presenza di una fiamma vicina, esso comunicherà ad Arduino i valori rilevati. Quest'ultimo trasmetterà i dati tramite una porta seriale e potremo visualizzarli sul display 

Hardware
In figura 1 è riportato lo schema elettrico e la foto dell'assemblaggio del sistemaUna fiamma produce effetti percepibili dai sensi umani quali calore e luce, ma produce anche una serie di onde elettromagnetiche, non percepibili dai nostri sensi, la cui lunghezza d’onda varia dai 700 ai 1000 nanometri. 
Si tratta di segnali di tipo infrarosso che possono essere individuati da un sensore opportunamente tarato. 
Sempre in figura 1 e’ rappresentato un sensore di questo tipo montato su di una basetta sulla quale sono presenti anche sei resistenze, due led, una resistenza variabile ed un comparatore. Il rilevatore di fiamma trasforma una improvvisa ed importante variazione dei raggi infrarossi in un segnale elettrico. Se l’intensita’ del segnale supera una soglia (definita tramite la resistenza variabile) la basetta produce un impulso digitale rilevabile da arduino

Schema di cortese 3

 
 
 
Lo schema è costituito dalle seguenti parti/moduli
a) Arduino Uno
b) Modulo sensore di fiamma YG1006
c) Display LCD 16x2
d) Gruppo led Verde/Rosso (avviso luminoso)
 
 
 
 
 
 
 
  
 
a) Arduino Uno
itaArduino / Genuino Uno è una scheda a microcontrollore basata sull'ATmega328P (datasheet in allegato). 

Dispone di 14 pin di ingresso / uscita digitali, 6 ingressi analogici, un cristallo di quarzo da 16 MHz, una connessione USB, una presa di potenza, un'intestazione ICSP (usata per l'interfaccia USB) e un pulsante di reset. Contiene tutto il necessario per supportare il microcontrollore; basta collegarlo ad un computer con un cavo USB o alimentarlo con un adattatore AC o una batteria. Per iniziare  è possibile lavorare con UNO senza preoccuparsi troppo di fare qualcosa di sbagliato e, nel caso peggiore, si può sostituire il Chip per pochi dollari e ricominciare da capo.

"Uno" significa uno in italiano ed è stato scelto per segnare il rilascio del software di Arduino (IDE) 1.0. La scheda Uno e la versione 1.0 del software di Arduino erano le versioni di riferimento di Arduino, ora evolute a nuove versioni. La scheda Uno è il primo di una serie di schede USB di Arduino e il modello di riferimento per la piattaforma di Arduino
arduino uno

UK

Arduino/Genuino Uno is a microcontroller board based on the ATmega328P (datasheet). It has 14 digital input/output pins, 6 analog inputs, a 16 MHz quartz crystal, a USB connection, a power jack, an ICSP header (used for usb interface) and a reset button. It contains everything needed to support the microcontroller; simply connect it to a computer with a USB cable or power it with a AC-to-DC adapter or battery to get started.. You can tinker with your UNO without worring too much about doing something wrong, worst case scenario you can replace the chip for a few dollars and start over again. 
"Uno" means one in Italian and was chosen to mark the release of Arduino Software (IDE) 1.0. The Uno board and version 1.0 of Arduino Software (IDE) were the reference versions of Arduino, now evolved to newer releases. The Uno board is the first in a series of USB Arduino boards, and the reference model for the Arduino platform

b) Modulo sensore di fiamma YG1006
Il sensore di fiamma YG1006, assemblato sulla scheda della Waveshare (Fig.1) è un fototransistor che si presenta come un diodo LED di colore nero. E’ sensibile ai raggi elettromagnetici luminosi con lunghezza d’onda tra 760 e 1100 nm (Fig. 2) e con un picco di sensibilità intorno ai 950 nm.

Il sensore è sensibile allo spettro elettromagnetico tipicamente emesso dalle fiamme in una combustione, quindi può essere utilizzato per rilevare incendi in sistemi d’allarme. Viene usato in molti progetti con Arduino e in robot didattici antincendio.
L’angolo di sensibilità della sonda è di 60 gradi(Fig.3), la temperatura operativa è compresa tra -25 gradi e 85 gradi Celsius (centigradi).
Schema di cortese 02

 

In Fig.4 è riportato lo schema elettrico della scheda Sensore di fiamma. 

La parte principale è costituita da un comparatore semplice (LM393).

Il trimmer collegato a IN- permette di impostare una tensione di riferimento mentre l’ingresso IN+ è collegato al diodo YG1006 (REC1 FLAME_TUBE).
L’uscita del comparatore (Dout) dipende dal confronto tra IN- e IN+.
Dout=LOW se IN->IN+ Dout=HIGH se IN-<IN+
In presenza di fiamma il diodo YG1006 si porta in saturazione (massima conduzione), il valore Aout tende ad un valore molto basso, prevale l’ingresso IN-, l’uscita del comparatore si porta a livello basso e si accende il diodo REC L1. In assenza di fiamma il diodo YG1006 risulta interdetto (minima conduzione), il valore Aout tende a Vcc, prevale l’ingresso IN+, l’uscita del comparatore si porta a livello alto e il diodo REC L1 risulta spento.

Il circuito dispone quattro terminali (Vcc, GND, DOUT, AOUT) e due diodi Led:
1) Dout: uscita digitale (Livello Basso presenza di fiamma, livello Alto assenza di fiamma).
2) Aout: uscita analogica (tensione (0V÷5V) inversamente proporzionale all’intensità della fiamma: il valore diminuisce all’aumentare dell’intensità della fiamma).
3) Led Rec_L.3: Led Power
4) Led Rec_L1: Led acceso in presenza di fiamma, Led spento in assenza di fiamma, la soglia di commutazione dipenda dal trimmer REC R4.

c) Display LCD 16x2
displayIl display lcd (schermo a cristalli liquidi) è utilizzato sul rilevatore di fiamma per visualizzare i risultati del rilevamento della fiamma da parte del sensore. Lo schermo dispone di 16 colonne x 2 righe utilizzate per la visualizzazione dei caratteri. Sulla prima riga viene visualizzata la scritta "sensore di fiamma", mentre la seconda riga varia a seconda dello stato del sensore; se esso rileva la fiamma, viene scritta la seguente dicitura "all. fiamma", mentre in condizioni normali, ossia quando il sensore non rileva alcuna fiamma, sul display troviamo la scritta "no fiamma".

 

 

 

 

 

 

d) Gruppo led Verde/Rosso (avviso luminoso)
gruppo LEDI led hanno la funzione di specificare quando il sensore rileva la fiamma e non; essi inoltre sono collegati a delle resistenze del valore di 330 ohm, collegati a loro volta ai piedini 9 (led verde) e 10 (led rosso).
Quando si è in presenza di fiamma si accende il Led Rosso, altrimenti si accende il Led Verde.

 

 

 

 

 

 

 

 

Software
Di seguito è riportato il software (Sketch) di gestione

/* Rilevatore di fiamma
--- Cortese Pierluigi - Esame di Stato A.S.2016-2017 - CL:5AIPAI
--- Applicazione con Arduino e sensore di fiamma YG1006
*/
int flame_din=8;
int flame_ain=A0;
int ad_value;
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2);
void setup()
{
pinMode(flame_din, INPUT);
pinMode(9, OUTPUT);
pinMode(10, OUTPUT);
pinMode(flame_ain,INPUT);
lcd.begin(16, 2);
lcd.clear();
lcd.print("Sensore di Fiamma");
}
void loop()
{
ad_value=analogRead(flame_ain);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(ad_value);
if (digitalRead(flame_din)==LOW)
{
lcd.setCursor(5,1);
lcd.print("All. Fiamma");
digitalWrite(9, LOW);
digitalWrite(10, HIGH);
}
else
{
lcd.setCursor(5,1);
lcd.print(" No Fiamma");
digitalWrite(10, LOW);
digitalWrite(9, HIGH);
}
delay(500);
}

 

Bibliografia:
1) Appunti scolastici
2) www.waveshare.com
3
www.atmel.com

Allegati:
Scarica questo file (Microcontroller-ATmega328-328P_Datasheet.pdf)Microcontroller-ATmega328-328P_Datashee[Microcontroller-ATmega328-328P_Datashee]5291 kB
Scarica questo file (YG1006ataSheet.pdf)Data Sheet Sensore di fiamma YG1006[Data Sheet Sensore di fiamma YG1006]495 kB