Raspberry Pi Cảm Biến Lửa (Flame Sensor)
Cảm biến lửa là một thiết bị thông minh có thể phát hiện và đo lường các tia hồng ngoại từ ngọn lửa, rất hữu ích cho việc phát hiện cháy. Đôi khi nó được gọi là cảm biến lửa hồng ngoại hoặc cảm biến cháy. Cảm biến này cung cấp hai đầu ra: một đầu ra số (LOW/HIGH) và một đầu ra analog.
Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách sử dụng Raspberry Pi cùng với cảm biến lửa để phát hiện và đo lường ngọn lửa và đám cháy. Chúng ta sẽ đề cập đến những điều sau:
- Kết nối cảm biến lửa với Raspberry Pi.
- Lập trình Raspberry Pi để nhận diện ngọn lửa và đám cháy bằng cách đọc tín hiệu số từ cảm biến lửa.
Sau đó, bạn có thể sửa đổi code để kích hoạt còi báo động (qua relay) khi phát hiện lửa.
Linh Kiện Cần Thiết
| 1 | × | Raspberry Pi 5 | ||
| 1 | × | Cảm Biến Lửa | ||
| 1 | × | Cảm Biến Lửa 5-in-1 5-way | ||
| 1 | × | Dây Jumper | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Screw Terminal Block Shield for Raspberry Pi | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) Raspberry Pi Prototyping Base Plate & Breadboard Kit | ||
| 1 | × | (Khuyến nghị) HDMI Touch Screen Monitor for Raspberry Pi |
Or you can buy the following kits:
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (30 sensors/displays) | ||
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (18 sensors/displays) |
Về Cảm Biến Lửa
Cảm biến lửa hồng ngoại có hai chức năng: nó có thể nhận diện sự hiện diện của ngọn lửa và đo lường mức tia hồng ngoại phát ra từ ngọn lửa. Tính linh hoạt này làm cho cảm biến lửa trở thành công cụ quý giá trong việc phát hiện cháy. Nó cung cấp hai tùy chọn đầu ra thông qua chân đầu ra số và chân đầu ra analog.
Trong lĩnh vực cảm biến lửa hồng ngoại, chúng được chế tạo với độ chính xác cao. Những cảm biến này rất kén chọn về các bước sóng của tia hồng ngoại mà chúng quan tâm, tập trung vào những bước sóng đặc biệt liên quan đến ngọn lửa. Thiết kế của chúng có chủ đích, nhằm giảm thiểu khả năng báo động giả do các nguồn tia hồng ngoại khác như nhiệt cơ thể con người hoặc ánh sáng nhân tạo gây ra. Mặc dù được thiết kế chu đáo, điều quan trọng cần lưu ý là, giống như bất kỳ cảm biến nào, chúng vẫn có những hạn chế. Một số điều kiện nhất định có thể dẫn đến báo động giả hoặc bỏ sót phát hiện.
Sơ Đồ Chân
Có hai loại module cảm biến lửa có sẵn:
Cảm biến lửa đơn bao gồm bốn chân:
- Chân VCC: Cần được kết nối với VCC (3.3V đến 5V).
- Chân GND: Cần được kết nối với GND (0V).
- Chân DO: Đây là chân đầu ra số. Nó ở mức HIGH khi không phát hiện lửa và LOW khi phát hiện. Giá trị ngưỡng để phát hiện lửa có thể được điều chỉnh bằng chiết áp tích hợp.
- Chân AO: Đây là chân đầu ra analog. Giá trị đầu ra giảm khi mức hồng ngoại giảm, và tăng khi mức hồng ngoại tăng.
Ngoài ra, nó có hai đèn LED báo hiệu:
- Một đèn LED PWR-LED báo hiệu nguồn điện.
- Một đèn LED DO-LED báo hiệu trạng thái lửa trên chân DO: nó sáng khi có lửa.
Cảm biến lửa 5-in-1 kết hợp 5 cảm biến lửa riêng lẻ trên một PCB duy nhất. Những cảm biến này dùng chung một chiết áp, VCC, và GND, trong khi các chân DO (Digital Output) và AI (Analog Input) của mỗi cảm biến vẫn độc lập.
Cách Hoạt Động
Đối với chân DO:
- Module có chiết áp tích hợp để cài đặt ngưỡng hồng ngoại (độ nhạy).
- Khi cường độ hồng ngoại vượt quá giá trị ngưỡng, lửa được phát hiện, chân đầu ra của cảm biến ở mức LOW, và đèn LED DO sáng.
- Khi cường độ hồng ngoại dưới giá trị ngưỡng, lửa KHÔNG được phát hiện, chân đầu ra của cảm biến ở mức HIGH, và đèn LED DO tắt.
Đối với chân AO:
- Cường độ hồng ngoại trong môi trường xung quanh càng cao thì giá trị đọc từ chân AO càng cao.
- Cường độ hồng ngoại trong môi trường xung quanh càng thấp thì giá trị đọc từ chân AO càng thấp.
Lưu ý rằng chiết áp không ảnh hưởng đến giá trị trên chân AO.
Sơ Đồ Kết Nối
Vì module cảm biến lửa có hai đầu ra, bạn có thể chọn sử dụng một hoặc cả hai, tùy thuộc vào nhu cầu của bạn.
This image is created using Fritzing. Click to enlarge image
LUU Ý RẰNG:
- Raspberry Pi không có chân đầu vào analog tích hợp, vì vậy chân AO nên để trống. Nếu bạn cần đọc giá trị analog từ cảm biến, bạn phải sử dụng module ADC bên ngoài. Xem chi tiết tại Cách sử dụng Raspberry Pi với module ADC
Code Raspberry Pi - Đọc Giá Trị Từ Chân DO
Các Bước Nhanh
- Đảm bảo bạn đã cài đặt Raspbian hoặc bất kỳ hệ điều hành tương thích Raspberry Pi nào khác trên Pi của bạn.
- Đảm bảo Raspberry Pi của bạn được kết nối với cùng mạng cục bộ với PC của bạn.
- Đảm bảo Raspberry Pi của bạn được kết nối internet nếu bạn cần cài đặt một số thư viện.
- Nếu đây là lần đầu tiên bạn sử dụng Raspberry Pi, hãy xem Raspberry Pi - Cài Đặt Phần Mềm
- Kết nối PC của bạn với Raspberry Pi qua SSH bằng SSH client tích hợp trên Linux và macOS hoặc PuTTY trên Windows. Xem cách kết nối PC của bạn với Raspberry Pi qua SSH.
- Đảm bảo bạn đã cài đặt thư viện RPi.GPIO. Nếu chưa, hãy cài đặt bằng lệnh sau:
- Tạo file script Python flame_sensor.py và thêm code sau:
- Lưu file và chạy script Python bằng cách thực hiện lệnh sau trong terminal:
- Hướng cảm biến lửa về phía ngọn lửa.
- Kiểm tra kết quả trên Serial Monitor.
Xin lưu ý rằng nếu bạn nhận thấy trạng thái đèn LED luôn sáng hoặc tắt ngay cả khi cảm biến hướng về phía ngọn lửa, bạn có thể điều chỉnh chiết áp để tinh chỉnh độ nhạy của cảm biến.
Video Tutorial
Việc sản xuất video tốn rất nhiều thời gian. Nếu video hướng dẫn hữu ích cho việc học của bạn, hãy đăng ký kênh YouTube để ủng hộ. Nếu nhu cầu đủ cao, chúng tôi sẽ cố gắng làm thêm nhiều video.