Cảm biến lửa MKE-S04 IR infrared flame sensor
Giới thiệu
Cảm biến lửa MKE-S04 IR infrared flame sensor được sử dụng để phát hiện lửa bằng tia hồng ngoại (IR-Infrared) phát ra trong ngọn lửa, thích hợp với các ứng dụng: xe chữa cháy tự hành, báo cháy,..., cảm biến cũng có thể sử dụng để đo cường độ tia hồng ngoại của môi trường.
Cảm biến lửa MKE-S04 IR infrared flame sensor trả ra giá trị điện áp Analog tuyến tính tương ứng với cường độ ánh sáng hồng ngoại (IR-Infrared) giúp bạn có thể ghi nhận và xử lý thông tin một cách chính xác nhất, ngoài ra cảm biến còn được bổ sung các thiết kế ổn định, chống nhiễu.
Cảm biến lửa MKE-S04 IR infrared flame sensor thuộc hệ sinh thái phần cứng cơ điện tử MakerEDU nên có thể sử dụng trực tiếp an toàn với các board mạch giao tiếp ở cả hai mức điện áp 3.3VDC và 5VDC như: Arduino, Raspberry Pi, Jetson Nano, Micro:bit,....với chuẩn kết nối Connector XH2.54 thông dụng.
|
Cảnh báo: Xin nạp (upload) chương trình trước khi kết nối mạch vào Arduino/Vietduino để chắc chắn rằng các chân giao tiếp đã được cấu hình đúng! |
Nguyên lý hoạt động
Cảm biến sử dụng mắt thu hồng ngoại (IR-Infrared Diode) là một loại Photo Diode với khả năng nhận biết ánh sáng hồng ngoại của môi trường (không bị ảnh hưởng bởi các nguồn ánh sáng khác), từ đó có thể nhận biết được ánh sáng hồng ngoại phát ra từ ngọn lửa (các vật thể phát nhiệt thường sẽ phát ra tia hồng ngoại). Khi mắt thu hồng ngoại (IR-Infrared) nhận biết được ánh sáng hồng ngoại từ ngọn lửa phát ra thì điện trở (độ dẫn điện) của mắt thu sẽ thay đổi theo cường độ của ánh sáng hồng ngoại, để chuyển giá trị điện trở thành điện áp để có thể đọc bằng bộ chuyển đổi ADC (Analog to Digital Converter) của mạch xử lý ta mắc mạch cầu phân áp như sau:
Diễn giải các giá trị:
- VCC: điện áp cấp nguồn cho cảm biến.
- RS: Giá trị điện trở của IR Diode.
- R2: Điện trở tạo thành cấu trúc cầu phân áp với RS, có giá trị xác định theo khuyến nghị của nhà sản xuất.
- Vout: Điện áp đầu ra thay đổi theo giá trị của RS.
Ta thấy theo công thức trong hình giá trị Vout sẽ thay đổi theo giá trị của điện trở RS, mà RS sẽ thay đổi theo cường độ ánh sáng hồng ngoại, khi đó dùng mạch xử lý để đo Vout ta xác định được cường độ ánh sáng hồng ngoại phát ra từ ngọn lửa tại thời điểm đo.
Thông số kỹ thuật
- Điện áp hoạt động: 5VDC
- Chuẩn giao tiếp: Analog
- Điện áp giao tiếp: 0~3.3VDC
- Phát hiện ánh sáng hồng ngoại từ ngọn lửa bằng mắt thu hồng ngoại (IR-Infrared Diode).
- Thuộc hệ sinh thái phần cứng cơ điện tử MakerEDU nên có thể sử dụng trực tiếp an toàn với các board mạch giao tiếp ở cả hai mức điện áp 3.3VDC và 5VDC như: Arduino, Raspberry Pi, Jetson Nano, Micro:bit,....
- Bổ sung thêm các thiết kế ổn định, chống nhiễu.
- Chuẩn kết nối: Conector XH2.54 3Pins
- Tương thích tốt nhất khi sử dụng với các mạch MakerEDU Shield.
Kích thước
Các chân tín hiệu
| MKE-S04 | Ghi chú |
|---|---|
| GND | Chân cấp nguồn âm 0VDC |
| 5V | Chân cấp nguồn dương 5VDC |
| SIG | Chân tín hiệu ngõ ra Analog 0~3.3VDC |
Hướng dẫn sử dụng với Arduino
Các phần cứng sử dụng:
- Cảm biến lửa MKE-S04 IR infrared flame sensor
- Mạch Vietduino Uno (Arduino Uno Compatible)
- Mạch Arduino MakerEDU Shield
- Cáp Micro USB để cấp nguồn cho hệ thống.
|
Lưu ý: ...
|
Các bước tiến hành:
- Cài đặt bộ thư viện MakerLabVN Library trên phần mềm Arduino IDE theo hướng dẫn tại đây (có thể bỏ qua bước này nếu đã thực hiện).
- Kết nối mạch Vietduino Uno với máy tính bằng cáp Micro USB, cài đặt Driver theo hướng dẫn tại đây (có thể bỏ qua bước này nếu đã thực hiện).
- Tiến hành cấu hình mạch Vietduino Uno với phần mềm Arduino IDE tại: Tools>Board>MakerLabVN AVR Boards>Vietduino Uno.
- Mở chương trình mẫu "MKE-S04_IR_infrared_flame_sensor_Serial" trong bộ thư viện: File>Examples>MakerLabVN Library>Sensors>MKE-S04_IR_infrared_flame_sensor trên phần mềm Arduino IDE và nạp chương trình vào mạch Vietduino Uno.
- Ngắt kết nối giữa mạch Vietduino Uno và máy tính (tháo cáp Micro USB) để chuẩn bị kết nối với các phần cứng còn lại.
- Kết nối mạch Arduino MakerEDU Shield với mạch Vietduino Uno.
- Kết nối Cảm biến lửa MKE-S04 IR infrared flame sensor với mạch Arduino MakerEDU Shied qua cổng (A1).
- Kết nối mạch Vietduino Uno với máy tính bằng cáp Micro USB để cấp nguồn trở lại cho hệ thống.
- Nhấn nút Reset trên mạch Vietduino Uno hoặc mạch Arduino MakerEDU Shield để thấy hệ thống bắt đầu hoạt động.
|
|
Lưu ý: Nếu không có sẵn mạch Arduino MakerEDU Shield, bạn có thể kết nối trực tiếp cảm biến với mạch Arduino/Vietduino như bảng dưới đây. |
| Arduino/Vietduino | Cảm biến lửa MKE-S04 IR infrared flame sensor |
|---|---|
| GND | GND |
| 5V | 5V |
| A1 | SIG |
Hướng dẫn sử dụng với phần mềm MakeCode và Micro:bit + MakerEdu Shield for Micro:bit
Phần cứng cần chuẩn bị:
- Cảm biến lửa MKE-S04 IR infrared flame sensor
- Mạch hiển thị MKE-M07 LCD1602 I2C module
- Mạch MakerEdu Shield for Micro:bit
- Bo mạch Micro:Bit
- Cáp USB để nạp chương trình và cấp nguồn
Phần mềm cần chuẩn bị:
- Khởi động phần mềm MakeCode theo hướng dẫn.
- Cài đặt Extension MakerEdu Hardware trên MadeCode và tham khảo các khối chức năng theo hướng dẫn.
Chương trình mẫu:
Micro:Bit đọc liên tục giá trị Analog từ cảm biến lửa, với chu kỳ mỗi 0,5s.
Sau đó Micro:Bit đổi giá trị sang thang (%) tương ứng, để hiển thị lên LCD.
Micro:Bit cũng gửi giá trị đó qua cổng Serial, bạn có thể mở mục "Show Data (Device)" để xem trên máy tính.
Blocks
Javascript
// Giá trị Analog của cảm biến
let dataAnalog = 0
// Giá trị (%) của cảm biến
let dataPercent = 0
// Bật cổng Serial
serial.setBaudRate(BaudRate.BaudRate115200)
// Xóa toàn bộ nội dung trên LCD (nếu có)
lcd.clearScreen()
// Cho hiển thị tiêu đề trước
lcd.displayText("Flame Detector", 1, 1)
lcd.displayText(lcd.displaySymbol(lcd.Symbols.sym02), 1, 2)
basic.forever(function () {
// Đọc giá trị Analog của cảm biến và đổi ra thang (%)
dataAnalog = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0)
dataPercent = Math.round(Math.map(dataAnalog, 0, 1023, 100, 0))
// Cho hiển thị giá trị (%) của cảm biến trên LCD
lcd.displayText("" + dataPercent + "% ", 3, 2)
// Gửi giá trị (%) của cảm biến lên Serial
serial.writeLine("" + (dataPercent))
// Dừng 0.5s
basic.pause(500)
})
Sơ đồ kết nối:
| MakerEDU Shield | Devices |
|---|---|
| Port P0 | Cảm Biến Lửa MKE-S04 IR Infrared Flame Sensor |
| Port I2C | Mạch Hiển Thị MKE-M07 LCD1602 I2C Module |
Các bước tiến hành:
- Kết nối Cảm Biến Lửa MKE-S04 với mạch MakerEDU Shield For Micro:Bit qua Port P0.
- Kết nối Mạch Hiển Thị MKE-M07 với mạch MakerEDU Shield For Micro:Bit qua Port I2C.
- Gắn bo Micro:Bit lên mạch MakerEDU Shield.
- Kết nối bo Micro:Bit với thiết bị dùng để lập trình.
- Nạp chương trình mẫu vào bo Micro:Bit.
- Nhấn nút Reset trên bo Micro:Bit để bắt đầu chạy chương trình.
Kết quả:
...pic
Nhà phân phối
Có thể mua Cảm biến lửa MKE-S04 IR infrared flame sensor tại các nhà phân phối sau: