昉·星光系列课程9：昉·星光开发板火焰传感器探测火光

HonestQiao · April 9, 2023, 3:55pm

昉·星光系列课程9：昉·星光开发板火焰传感器探测火光

本次课程为昉·星光开发板IoT开发系列课程的第九讲，将带领同学们在昉·星光开发板上，使用火焰传感器探测火焰火光。
本次课程，在昉·星光开发板V1和V2上，操作步骤相同。

一、学习目标

学习昉·星光开发板使用火焰传感器的模拟输出，以探测火光

二、准备工作

在开始本次课程的实际操作之前，同学们需要做好一些准备工作，课程中涉及到的硬件如下：

开发板：昉·星光开发板
火焰传感器：带AO输出的火焰传感器
模数转换模块：ADS1115
杜邦线：若干

三、火焰传感器使用原理

本次课程中，使用的火焰传感器模块具体如下：

类似光敏传感器，在这个火焰传感器上，提供了数字输出接口DO和模拟输出接口AO。
因为昉·星光开发板自身没有ADC模块，因此本次课程，专门使用了一块ADC模块，用于帮助开发板读取火焰传感器的AO模拟输出信息，从而获取火焰火光强度数值。

火焰传感器的工作原理和光敏传感器类似，在这个火焰传感器顶部，有一个光敏电阻，由于光电效应，光照愈强，阻值就愈低，随着光照强度的升高，电阻值迅速降低。反之，输出低电平信号。随着电阻值的变化，其模拟输出口AO的电压信号也会发生变化，再使用ADC模块即可将电压信号转变位数字信号。
不过，火焰传感器专门用来探测火源或其它波长在760纳米～1100纳米范围内的光源，对于日常的灯光或者自然光照不敏感。
需要特别注意的是，尽管火焰传感器是用来感知火焰，但是它并不防火，通常在-25到85摄氏度下工作。因此使用时请与火焰保持距离，以免烧坏传感器。

本次课程使用的ADC模块为ADS1115，具体如下：

ADS1115是一个16位精度的ADC信号转换模块，使用IIC接口与开发板通讯，能同时测量4组电压信号进行转换，可以工作在2V至5.5V，可以配合多种开发板、单片机使用，在汽车、电视、传感器等非常多的应用场合都能使用。

四、火焰传感器使用

通过上述火焰传感器的原理，我们可以得知，要获取其测量的具体火焰火光强度值，需要通过ADS1115来进行模数转换。

首先，将火焰传感器模块的AO接口与和ADS1115的A0接口相连，使得ADS1115能够获取火焰传感器输出的模拟电压信号。
然后，参考下图，将ADS115连接到昉·星光开发板：

实物连接如下：

注意：
应根据实际使用的传感器，确定供电电压。本次课程中使用的火焰传感器模块和ADS1115模块，均使用5V供电电压。

然后，编写如下的程序：

# -*- coding: utf-8 -*-
# file: ~/projects/flame/flame_ao.py

import ADS1115
import time
import numpy

# 初始化ADS1115模块
ads = ADS1115.ADS1115()

while True:
    # 读取ADS1115模块通道0的数据，也就是A0
    volt = ads.readADCSingleEnded(0)

    # 转换
    per = numpy.interp(volt, [0, 5000], [0, 100])

    # 输出信息
    print("%d mV of A0, val is %f" % (volt, per))

    # 延时
    time.sleep(0.1)

上述程序的逻辑，通过ADS1115，检测火焰传感器模块的AO输出，然后转换到对应的火焰火光强度数值。

要运行以上的程序，还需要安装相应的第三方支持库numpy和ADS1115。但ADS1115扩展库默认使用的是i2c-1，但是我们的开发板使用的是i2c-0，所以需要在安装扩展库以后，需要进行一下处理才能使用，具体如下：

# 安装扩展库
pip install smbus
pip install numpy
pip install ADS1115

# 修改ADS1115库文件
vi ~/.local/lib/python3.10/site-packages/ADS1115/__init__.py
# 将该文件中的 smbus2.SMBus(1) 修改为 smbus2.SMBus(0)，然后保存退出

编写完成后，运行 flame_ao.py ，然后使用火焰靠近测试。使用时请与火焰保持距离，以免烧坏传感器。