滅火器模擬器開源硬件

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資料介紹

描述

創(chuàng)建模擬器是因?yàn)槲铱吹揭患?a target='_blank' class='arckwlink_none'>公司花了很多錢來培訓(xùn)用戶使用現(xiàn)場(chǎng)滅火器。我注意到培訓(xùn)必須在室外進(jìn)行以消散二氧化碳排放（天氣），并且每年重新填充滅火器的成本很高。我認(rèn)為應(yīng)該有一種方法可以節(jié)省這筆錢，而不是依靠好天氣來完成這項(xiàng)工作。雖然有幾種商用產(chǎn)品，但既然我在當(dāng)?shù)氐?a target='_blank' class='arckwlink_none'>創(chuàng)客空間舉辦了關(guān)于 Arduino 微處理器的研討會(huì)，為什么不找到一種方法來利用這些知識(shí)，也許還可以使用一些 CNC 和 3D 打印來制作東西呢？

一個(gè)簡(jiǎn)單的概述是，它使用一個(gè)真正的（空的）滅火器，用手電筒代替軟管末端的錐形滅火器。手電筒將擊中模擬 PVC“火”上的光電管，一旦掃過每個(gè)傳感器三 (3) 次，蜂鳴器和閃爍的 LED 將指示完成努力。用戶/受訓(xùn)者必須通過取出安全別針、合上把手并在模擬火光底部掃動(dòng)手電筒來模擬真實(shí)使用。

第 1 步：Arduino 程序

這段代碼應(yīng)該很容易理解。我首先聲明我用來計(jì)算“輕度命中”的變量；用于測(cè)量光偏差的變量 - 或火焰周圍的相對(duì)環(huán)境光。添加計(jì)數(shù)器后，我會(huì)測(cè)試計(jì)數(shù)是否達(dá)到我的閾值數(shù)字 (12)，然后將您發(fā)送到一個(gè)函數(shù)，該函數(shù)會(huì)響起蜂鳴器并點(diǎn)亮 LED。

我已經(jīng)對(duì)代碼進(jìn)行了注釋，還添加了很多“Serial.print”和“Serial.println”來幫助您使用串行監(jiān)視器進(jìn)行調(diào)試。

第 2 步：滅火器改裝

我的第一個(gè)想法是使用激光指示器，但我決定使用非常明亮的手電筒和光電管來完成這項(xiàng)工作，這樣您就可以得到更大的進(jìn)入光電管的光樣本。

您可以使用替代物品代替真正的滅火器并從頭開始構(gòu)建，但我希望這看起來相當(dāng)逼真。

我通過從我們的安全團(tuán)隊(duì)獲得過時(shí)的滅火器來說明這一努力。我們確保它是空的，不要對(duì)充滿電的設(shè)備進(jìn)行這項(xiàng)工作！

我拆下了裝置的輸出管，然后檢查了手柄和安全銷，然后想出了可以放置開關(guān)的位置。

這部分工作需要鉆出閥門部分以將接線穿過。你可以在這個(gè)區(qū)域周圍布線，但我覺得如果你走那條路，電線在使用過程中更容易折斷。我想制作一款可以使用數(shù)年的產(chǎn)品。

我能夠使用兩個(gè)不同尺寸的鉆頭從閥門的前部鉆到后部，足以將兩根細(xì)線穿過。使這些足夠長(zhǎng)，從閥門的末端一直穿過管道到達(dá)您選擇的手電筒。我把我的留了很長(zhǎng)時(shí)間，直到我知道我有足夠的手伸進(jìn)手電筒的末端，并且在另一端足夠松弛以舒適地夠到我們將安裝在頂部手柄下方的開關(guān)。在我提供的特定裝置上，有一個(gè)適合安裝開關(guān)支架的完美位置。所以我使用了一個(gè)名為 TinkerCad 的免費(fèi)設(shè)計(jì)工具，并創(chuàng)建了一個(gè)可以滑入滅火器背面的開關(guān)支架，然后我可以鉆孔以安裝滾輪式開關(guān)。我已經(jīng)包含了我創(chuàng)建的單元的圖片和 STL 文件。

請(qǐng)記住，如果您設(shè)計(jì)一個(gè)，請(qǐng)確保在安裝和開關(guān)就位后，您要確保開關(guān)和安裝不會(huì)阻止手柄壓縮，否則當(dāng)您施加壓力時(shí)感覺不像真實(shí)的東西釋放二氧化碳的手柄。我能夠得到充分的運(yùn)動(dòng)，以獲得更好的模擬感覺。

我使用了一個(gè)帶有滾輪的微動(dòng)開關(guān)，我認(rèn)為這將持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間，并且比僅使用杠桿開關(guān)的版本具有更長(zhǎng)的使用壽命。

我布置好開關(guān)并將其夾在我的 3D 打印件上，然后鉆出兩個(gè)安裝孔。您還可以修改 .stl 文件以 3d 打印這個(gè)帶孔的支架。

接下來我測(cè)量了滅火器的半徑尖端。一些滅火器可能有一個(gè)錐形而不是一個(gè)小尖端。我有一個(gè)小費(fèi)。然后我測(cè)量了手電筒的后部，也得到了它的半徑。我回到 TinkerCad 并創(chuàng)建了一個(gè)設(shè)計(jì)，可以將手電筒和滅火器的尖端結(jié)合起來，使其易于維修。

為此，我附上了 STL，您只需打印兩個(gè)來制作夾具。手電筒來自 Harbor Freight。

接下來，我取下手電筒上覆蓋電池的后蓋，并切下按鈕。我打印了一個(gè)插頭來填充這個(gè)空間，并將電線連接到電池和外殼上。塞子上印有一個(gè)孔，這樣我就可以將 4-40 螺絲釘穿過孔。當(dāng)你擰回底座時(shí)，螺絲頭接觸電池端子，然后我焊接另一端并用兩個(gè) 4-40 螺母夾緊，使電路連接到手柄中的開關(guān)。另一根電線被分接并連接到手電筒外殼的側(cè)面以完成電路。現(xiàn)在，您可以通過擠壓手柄并關(guān)閉開關(guān)進(jìn)行測(cè)試，您的手電筒會(huì)亮起以驗(yàn)證操作。

第三步：系統(tǒng)

這個(gè)電路很容易理解。我已經(jīng)包括了我的 Fritzing 圖以便于跟隨。如果你不使用 Fritzing，我強(qiáng)烈推薦這個(gè)免費(fèi)工具，因?yàn)樗梢院苋菀椎赜涗浵聛恚绻阆胫谱饕粋€(gè)實(shí)際的 PC 板，它可以生成適當(dāng)?shù)奈募戆l(fā)送這項(xiàng)服務(wù)。

該設(shè)備的操作原理是我們有四 (4) 個(gè)光電池分布在模擬火災(zāi)的底部。光電管接收恒定的背景光量，每次 Arduino 輪詢光電管時(shí)都會(huì)記錄該光量。模擬火的后面有一個(gè)“偏置”光電管。這用于拾取模擬器周圍區(qū)域的環(huán)境光。然后在編程中使用它來確保雜散光不會(huì)觸發(fā)光電管。當(dāng)您將手電筒從一個(gè)光電管移到另一個(gè)光電管時(shí)，記錄更高強(qiáng)度的光。每個(gè)光電池必須被“擊中”三次才能被認(rèn)為是對(duì)火焰的良好“掃描”。此計(jì)數(shù)由 Arduino 程序完成。一旦達(dá)到每個(gè)光電池的三個(gè)計(jì)數(shù)，蜂鳴器將響起，塔 LED 將閃爍，表明操作員已完成任務(wù)。他們使用的軟件將所有計(jì)數(shù)器循環(huán)回零以重新開始。

第 4 步：電子電路

我使用標(biāo)準(zhǔn)面包板來構(gòu)建和測(cè)試電路。然后我使用焊接式原型板將接線轉(zhuǎn)移到。您需要確保所有地面都連接到一個(gè)公共位置。我用 12 伏驅(qū)動(dòng)蜂鳴器、LED 和 UNO 板以簡(jiǎn)化電路。它也可以用電池供電，但我使用的是舊筆記本電腦電源。這是電路的面包板視圖。大部分工作是在軟件代碼中完成的。

所有光電管都連接到 +5 軌，然后通過電阻接地。它們?cè)诠怆姽芡群?a target='_blank' class='arckwlink_none'>電阻器之間的連接點(diǎn)處被分接，并返回到 Arduino 上的模擬輸入。

繼電器設(shè)置為由 Arduino 引腳供電，并在程序邏輯發(fā)現(xiàn)每個(gè)光電管已被光“擊中”三次時(shí)向 LED 燈和蜂鳴器提供 12 伏電壓。如果您希望滅火器經(jīng)過的次數(shù)更少或更多，您可以更改此變量。

我已經(jīng)包含了 Fritizing 文件，以便您可以查看所有接線和面包板連接。

第 5 步：開火

我從互聯(lián)網(wǎng)上獲得了一張圖片，并使用 Vectric Vcarve 的跟蹤功能創(chuàng)建了一個(gè)文件以在我的 CNC 路由器上切割。我已經(jīng)包括了.gif 和.dxf 文件版本，但如果您愿意，您可以對(duì)任何圖片和inkscape 執(zhí)行類似操作。如果你有 Vectric Vcarve，我已經(jīng)包含了 .crv 文件。

我用一張 1/4 英寸的 PVC 來切斷這些火焰，大多數(shù)盒子商店都有售。

我使用噴漆（黃色、橙色、紅色和黑色）來創(chuàng)造外觀。我噴了黃色，然后用橙色和紅色噴漆突出顯示。最后我退后一步，從遠(yuǎn)處拍攝黑色以完成繪畫工作。