昉·星光系列课程10：昉·星光开发板烟雾传感器探测酒精泄露
本次课程为昉·星光开发板IoT开发系列课程的第十讲，将带领同学们在昉·星光开发板上，使用烟雾传感器探测酒精泄露。
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·星光开发板使用烟雾传感器的模拟输出，探测酒精泄露
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
- 烟雾传感器： 带AO输出的烟雾传感器
- 模数转换模块：ADS1115
- 杜邦线：若干
三、烟雾传感器使用原理
本次课程中，使用的烟雾传感器模块具体如下：
类似火焰传感器，在这个烟雾传感器上，也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烟雾传感器的AO模拟输出信息，从而获取探测到的数据。
烟雾传感器不只是可以探测我们日常生活中遇到的燃烧烟雾，其还能探测液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气等多种可燃气体，对液化气、丁烷、甲烷、烟雾等有较好的灵敏度。
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、烟雾传感器使用
通过上述烟雾传感器的原理，我们可以得知，要获取其测量的具体探测结果，需要通过ADS1115来进行模数转换。
首先，将烟雾传感器模块的AO接口与和ADS1115的A0接口相连，使得ADS1115能够获取烟雾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。本次课程中使用的烟雾传感器模块和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/smoke/smoke_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，检测烟雾传感器模块的AO输出，然后转换到对应的数值。
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 smoke_ao.py ，然后使用酒精棉球靠近测试，或者在周边环境喷射雾状酒精。
python3 smoke_ao.py
本课程实际测试的情况如下：
-
酒精棉球靠近：
-
酒精喷雾：
-
读取到的数据：
测试时，没有检测到时，烟雾传感器模拟输出基本为30左右。
当使用酒精棉球靠近时，烟雾传感器的模拟输出上升到30~49之间。
当使用酒精喷雾时，烟雾传感器的模拟输出显著上升到了70以上。
五、总结
在本次课程中，我们学习了烟雾传感器的模拟输出信号的读取，以进行酒精泄露的探测。
如原理部分所说，烟雾传感器对液化气、丁烷、甲烷、烟雾等有较好的灵敏度，所以其也是日常安全设备的一部分，可以帮助我们保护房屋，办公室和商店免受火灾的影响。几乎所有的现代房屋，公寓，购物中心，电影院大厅，剧院，办公楼和商店都配备有包含烟雾传感器的安全设备。
六、课后作业
- 了解烟雾传感器的模拟输出和ADS1115模数转换器
- 配合三个LED灯，当检测到烟雾较强时时，亮红灯，当检测烟雾时，亮黄灯，当没有检测到时，亮绿灯
- 使用不同来源的可燃气体，以及不同远近的距离来靠近烟雾传感器，然后观察输出结果变化情况；检测的过程中，请务必注意安全，并对可能的意外做好防范措施。