เครื่องจำลองการดับเพลิง

เครื่องจำลองนี้ถูกสร้างขึ้นมาเพราะฉันเห็นบริษัทแห่งหนึ่งใช้เงินจำนวนมากในการฝึกอบรมผู้ใช้ด้วยเครื่องดับเพลิงจริง ฉันสังเกตว่าการฝึกอบรมต้องจัดขึ้นภายนอกอาคารเพื่อระบาย CO2 ที่ปล่อยออกมา (ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ) และมีค่าใช้จ่ายจำนวนมากในการเติมเครื่องดับเพลิงทุกปี ฉันคิดว่าน่าจะมีวิธีที่จะประหยัดเงินนั้นได้ และไม่ต้องพึ่งพาสภาพอากาศที่ดีในการดำเนินการนี้ แม้ว่าจะมีผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์หลายอย่างวางจำหน่าย แต่เนื่องจากฉันจัดเวิร์คช็อปเกี่ยวกับไมโครโปรเซสเซอร์ Arduino ที่ makerspace ในท้องถิ่นของฉัน ทำไมไม่ลองนำความรู้เหล่านั้น รวมถึงอาจจะใช้ CNC และ 3D printing มาสร้างอะไรบางอย่างล่ะ?

การสาธิตเครื่องจำลองการดับเพลิง

ภาพรวมง่ายๆ คือ โปรเจกต์นี้ใช้เครื่องดับเพลิงจริง (ที่ว่างเปล่า) โดยมีไฟฉายติดตั้งแทนกรวยที่ปลายสายยาง ไฟฉายจะส่องไปที่ photocells บน "ไฟ" จำลองที่ทำจาก PVC และเมื่อส่องกวาดไปที่เซ็นเซอร์แต่ละตัวสาม (3) ครั้ง ออดจะดังและ LED จะกะพริบเพื่อแสดงว่าการดำเนินการเสร็จสมบูรณ์ ผู้ใช้/ผู้ฝึกอบรมจะต้องจำลองการใช้งานจริงโดยการถอดสลักนิรภัย บีบคันโยก และส่องไฟฉายไปที่ฐานของไฟจำลอง

ขั้นตอนที่ 1: โปรแกรม Arduino

โค้ดนี้ค่อนข้างเข้าใจง่าย ฉันเริ่มต้นด้วยการประกาศตัวแปรที่ใช้เพื่อนับ "การกระทบของแสง" ตัวแปรสำหรับวัด light bias หรือแสงสว่างรอบข้างที่สัมพันธ์กันรอบเปลวไฟ เมื่อตัวนับเพิ่มขึ้น ฉันจะตรวจสอบว่าจำนวนถึงค่าเกณฑ์ที่กำหนด (12) หรือไม่ จากนั้นจะส่งคุณไปยังฟังก์ชันที่จะส่งเสียง buzzer และจุดไฟ LED

ฉันได้ใส่คอมเมนต์ในโค้ดแล้ว และยังใส่คำสั่ง "Serial.print" กับ "Serial.println" ไว้พอสมควรเพื่อช่วยในการ debug ด้วย serial monitor ด้วย

ขั้นตอนที่ 2: การดัดแปลงเครื่องดับเพลิง

ตอนแรกฉันคิดจะใช้เลเซอร์พอยเตอร์ แต่ตัดสินใจว่าจะใช้ไฟฉายที่สว่างมากและ photocells เพื่อให้โปรเจกต์นี้ทำงานได้ เพื่อให้ได้แสงที่กว้างขึ้นส่องไปยัง photocells

คุณสามารถใช้อุปกรณ์อื่นแทนเครื่องดับเพลิงจริงและสร้างขึ้นมาใหม่ตั้งแต่ต้นได้ แต่ฉันต้องการให้สิ่งนี้ดูสมจริงพอสมควร

ฉันเริ่มต้นด้วยการหาเครื่องดับเพลิงที่หมดอายุแล้วจากทีมความปลอดภัยของเรา เราตรวจสอบให้แน่ใจว่ามันว่างเปล่าแล้ว อย่าทำการดัดแปลงนี้กับเครื่องที่บรรจุเต็มอยู่เด็ดขาด!

ฉันถอดท่อจ่ายของตัวเครื่องออก จากนั้นตรวจสอบมือจับและสลักนิรภัย แล้วก็คิดว่าจะติดตั้งสวิตช์ตรงไหนดี

ส่วนนี้ของงานจำเป็นต้องเจาะส่วนวาล์วเพื่อร้อยสายไฟผ่าน คุณสามารถเดินสายไฟอ้อมบริเวณนี้ได้ แต่ฉันรู้สึกว่าสายไฟอาจจะขาดง่ายขึ้นระหว่างการใช้งานถ้าทำแบบนั้น ฉันต้องการสร้างผลิตภัณฑ์ที่สามารถใช้งานได้นานหลายปี

ฉันใช้ดอกสว่านสองขนาดที่แตกต่างกันเจาะทะลุจากด้านหน้าของวาล์วไปด้านหลัง เพียงพอที่จะร้อยสายไฟเล็กๆ สองเส้นเข้าไปได้ ทำสายไฟให้ยาวพอที่จะจากปลายวาล์วผ่านท่อไปจนถึงไฟฉายที่คุณเลือก ฉันปล่อยสายไฟของฉันให้ยาวเป็นพิเศษจนกว่าจะแน่ใจว่ามันยาวพอที่จะเข้าถึงปลายไฟฉายได้ และอีกด้านหนึ่งก็มีส่วนหย่อนพอที่จะเชื่อมต่อกับสวิตช์ที่เราจะติดตั้งใต้คันจับด้านบนได้อย่างสบาย สำหรับเครื่องดับเพลิงที่ฉันได้รับมา มีตำแหน่งที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับติดตั้งตัวยึดสวิตช์ ดังนั้นฉันจึงใช้โปรแกรมออกแบบฟรีที่ชื่อ TinkerCad เพื่อสร้างตัวยึดสวิตช์ที่จะเลื่อนเข้าไปด้านหลังของเครื่องดับเพลิง จากนั้นฉันก็สามารถเจาะเพื่อติดตั้งสวิตช์แบบ roller ได้ ฉันได้แนบรูปภาพและไฟล์ STL ของชิ้นส่วนที่ฉันสร้างขึ้นมาด้วย

โปรดจำไว้ว่าหากคุณออกแบบตัวยึดเอง หลังจากติดตั้งตัวยึดและสวิตช์แล้ว คุณต้องแน่ใจว่าสวิตช์และตัวยึดไม่ขัดขวางการบีบมือจับ มิฉะนั้นมันจะไม่ได้ความรู้สึกเหมือนจริงเมื่อคุณบีบมือจับเพื่อปล่อย CO2 ออกมา ฉันสามารถทำให้มันเคลื่อนไหวได้เต็มที่ เพื่อให้ได้ความรู้สึกในการจำลองที่ดีขึ้น

ฉันใช้ micro-switch ที่มีลูกกลิ้ง ฉันคิดว่าสิ่งนี้จะใช้งานได้นานขึ้น และมีอายุการใช้งานที่ดีกว่าสวิตช์แบบก้านโยก

ฉันจัดวางสวิตช์และหนีบเข้ากับชิ้นงาน 3D print ของฉัน จากนั้นเจาะรูสำหรับยึดสองรู คุณสามารถแก้ไขไฟล์ .stl เพื่อ 3D print ตัวยึดนี้โดยมีรูในตัวได้ด้วย

ถัดไป ฉันวัดรัศมีปลายของเครื่องดับเพลิง เครื่องดับเพลิงบางรุ่นอาจมีกรวยแทนที่จะเป็นปลายเล็กๆ ของฉันมีปลายเล็กๆ จากนั้นฉันก็วัดส่วนท้ายของไฟฉายเพื่อหารัศมีของมันด้วย ฉันกลับไปที่ TinkerCad และสร้างการออกแบบที่จะยึดไฟฉายและปลายของเครื่องดับเพลิงเข้าด้วยกัน และทำให้ง่ายต่อการบำรุงรักษา

ฉันได้แนบไฟล์ STL สำหรับส่วนนั้นแล้ว คุณเพียงแค่ print สองชิ้นเพื่อทำเป็นตัวหนีบ ไฟฉายมาจาก Harbor Freight

ถัดไป ฉันถอดฝาหลังที่ครอบแบตเตอรี่ของไฟฉายออก และตัดปุ่มกดออก ฉัน 3D print จุกปิดเพื่ออุดช่องว่างนี้ และต่อสายไฟเข้ากับแบตเตอรี่และตัวเครื่อง จุกปิดมีรูที่ print มาให้ เพื่อให้ฉันสามารถใส่สกรูขนาด 4-40 ผ่านรูได้ หัวสกรูจะสัมผัสกับขั้วแบตเตอรี่เมื่อคุณขันฐานกลับเข้าที่ จากนั้นฉันก็บัดกรีปลายอีกด้านหนึ่งและยึดด้วยน็อตขนาด 4-40 สองตัวเพื่อต่อวงจรไปยังสวิตช์ที่มือจับ สายไฟอีกเส้นหนึ่งถูกต่อและยึดเข้ากับด้านข้างของตัวเรือนไฟฉายเพื่อปิดวงจร ตอนนี้ คุณสามารถทดสอบได้โดยการบีบมือจับและปิดสวิตช์ ไฟฉายของคุณจะติดขึ้นเพื่อตรวจสอบการทำงาน

ขั้นตอนที่ 3: ระบบ

วงจรนี้ค่อนข้างง่ายต่อการทำความเข้าใจ ฉันได้แนบ Fritzing diagram เพื่อให้ทำตามได้ง่าย หากคุณไม่ได้ใช้ Fritzing ฉันขอแนะนำเครื่องมือฟรีนี้เป็นอย่างยิ่ง เพราะมันช่วยให้การจัดทำเอกสารเป็นเรื่องง่าย และหากคุณต้องการสร้างแผงวงจร PCB จริงๆ มันก็สามารถสร้างไฟล์ที่ถูกต้องเพื่อส่งไปใช้บริการได้

ทฤษฎีการทำงานของอุปกรณ์นี้คือ เรามี photocells สี่ (4) ตัวกระจายอยู่ที่ด้านล่างของไฟจำลอง photocells จะรับปริมาณแสงพื้นหลังคงที่ ซึ่งจะถูกบันทึกทุกครั้งที่ Arduino ตรวจสอบ photocell มี photocell "biasing" ที่อยู่ด้านหลังไฟจำลอง สิ่งนี้ใช้เพื่อตรวจจับแสงสว่างโดยรอบในพื้นที่ใกล้เครื่องจำลอง จากนั้นสิ่งนี้จะถูกใช้ในโปรแกรมเพื่อให้แน่ใจว่าแสงที่เล็ดลอดเข้ามาไม่ได้ทำให้ photocells ทำงานผิดพลาด เมื่อคุณเลื่อนไฟฉายจาก photocell หนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง มันก็จะบันทึกแสงที่มีความเข้มสูงขึ้น photocell แต่ละตัวจะต้องถูก "ส่อง" สามครั้งก่อนที่จะถือว่าเป็นการ "กวาด" ไฟที่ดี การนับนี้ดำเนินการโดยโปรแกรม Arduino เมื่อ photocell แต่ละตัวนับครบสามครั้ง buzzer จะดังขึ้นและ tower LED จะกะพริบเพื่อแสดงว่าผู้ปฏิบัติงานทำงานเสร็จสมบูรณ์แล้ว ซอฟต์แวร์จะวนลูปโดยรีเซ็ตตัวนับทั้งหมดกลับเป็นศูนย์เพื่อเริ่มต้นใหม่

ขั้นตอนที่ 4: วงจรอิเล็กทรอนิกส์

ฉันใช้ breadboard มาตรฐานเพื่อสร้างและทดสอบวงจร จากนั้นฉันก็ใช้ prototyping board แบบบัดกรีเพื่อย้ายสายไฟไปติดตั้ง คุณต้องแน่ใจว่าสาย ground ทั้งหมดของคุณเชื่อมต่อกันที่จุดร่วมจุดเดียว ฉันจ่ายไฟให้ทั้ง buzzer, LED และบอร์ด UNO ด้วย 12 โวลต์ เพื่อให้วงจรง่ายขึ้น มันสามารถใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ได้เช่นกัน แต่ฉันใช้ power supply ของแล็ปท็อปเก่าแทน นี่คือมุมมอง breadboard ของวงจร งานส่วนใหญ่ดำเนินการภายในโค้ดซอฟต์แวร์

photocells ทั้งหมดเชื่อมต่อกับราง +5