灭火器模拟器开源硬件

描述

创建模拟器是因为我看到一家公司花了很多钱来培训用户使用现场灭火器。我注意到培训必须在室外进行以消散二氧化碳排放（天气），并且每年重新填充灭火器的成本很高。我认为应该有一种方法可以节省这笔钱，而不是依靠好天气来完成这项工作。虽然有几种商用产品，但既然我在当地的创客空间举办了关于 Arduino 微处理器的研讨会，为什么不找到一种方法来利用这些知识，也许还可以使用一些 CNC 和 3D 打印来制作东西呢？

一个简单的概述是，它使用一个真正的（空的）灭火器，用手电筒代替软管末端的锥形灭火器。手电筒将击中模拟 PVC“火”上的光电管，一旦扫过每个传感器三 (3) 次，蜂鸣器和闪烁的 LED 将指示完成努力。用户/受训者必须通过取出安全别针、合上把手并在模拟火光底部扫动手电筒来模拟真实使用。

第 1 步：Arduino 程序

这段代码应该很容易理解。我首先声明我用来计算“轻度命中”的变量；用于测量光偏差的变量 - 或火焰周围的相对环境光。添加计数器后，我会测试计数是否达到我的阈值数字 (12)，然后将您发送到一个函数，该函数会响起蜂鸣器并点亮 LED。

我已经对代码进行了注释，还添加了很多“Serial.print”和“Serial.println”来帮助您使用串行监视器进行调试。

第 2 步：灭火器改装

我的第一个想法是使用激光指示器，但我决定使用非常明亮的手电筒和光电管来完成这项工作，这样您就可以得到更大的进入光电管的光样本。

您可以使用替代物品代替真正的灭火器并从头开始构建，但我希望这看起来相当逼真。

我通过从我们的安全团队获得过时的灭火器来说明这一努力。我们确保它是空的，不要对充满电的设备进行这项工作！

我拆下了装置的输出管，然后检查了手柄和安全销，然后想出了可以放置开关的位置。

这部分工作需要钻出阀门部分以将接线穿过。你可以在这个区域周围布线，但我觉得如果你走那条路，电线在使用过程中更容易折断。我想制作一款可以使用数年的产品。

我能够使用两个不同尺寸的钻头从阀门的前部钻到后部，足以将两根细线穿过。使这些足够长，从阀门的末端一直穿过管道到达您选择的手电筒。我把我的留了很长时间，直到我知道我有足够的手伸进手电筒的末端，并且在另一端足够松弛以舒适地够到我们将安装在顶部手柄下方的开关。在我提供的特定装置上，有一个适合安装开关支架的完美位置。所以我使用了一个名为 TinkerCad 的免费设计工具，并创建了一个可以滑入灭火器背面的开关支架，然后我可以钻孔以安装滚轮式开关。我已经包含了我创建的单元的图片和 STL 文件。

请记住，如果您设计一个，请确保在安装和开关就位后，您要确保开关和安装不会阻止手柄压缩，否则当您施加压力时感觉不像真实的东西释放二氧化碳的手柄。我能够得到充分的运动，以获得更好的模拟感觉。

我使用了一个带有滚轮的微动开关，我认为这将持续更长的时间，并且比仅使用杠杆开关的版本具有更长的使用寿命。

我布置好开关并将其夹在我的 3D 打印件上，然后钻出两个安装孔。您还可以修改 .stl 文件以 3d 打印这个带孔的支架。

接下来我测量了灭火器的半径尖端。一些灭火器可能有一个锥形而不是一个小尖端。我有一个小费。然后我测量了手电筒的后部，也得到了它的半径。我回到 TinkerCad 并创建了一个设计，可以将手电筒和灭火器的尖端结合起来，使其易于维修。

为此，我附上了 STL，您只需打印两个来制作夹具。手电筒来自 Harbor Freight。

接下来，我取下手电筒上覆盖电池的后盖，并切下按钮。我打印了一个插头来填充这个空间，并将电线连接到电池和外壳上。塞子上印有一个孔，这样我就可以将 4-40 螺丝钉穿过孔。当你拧回底座时，螺丝头接触电池端子，然后我焊接另一端并用两个 4-40 螺母夹紧，使电路连接到手柄中的开关。另一根电线被分接并连接到手电筒外壳的侧面以完成电路。现在，您可以通过挤压手柄并关闭开关进行测试，您的手电筒会亮起以验证操作。

第三步：系统

这个电路很容易理解。我已经包括了我的 Fritzing 图以便于跟随。如果你不使用 Fritzing，我强烈推荐这个免费工具，因为它可以很容易地记录下来，如果你想制作一个实际的 PC 板，它可以生成适当的文件来发送这项服务。

该设备的操作原理是我们有四 (4) 个光电池分布在模拟火灾的底部。光电管接收恒定的背景光量，每次 Arduino 轮询光电管时都会记录该光量。模拟火的后面有一个“偏置”光电管。这用于拾取模拟器周围区域的环境光。然后在编程中使用它来确保杂散光不会触发光电管。当您将手电筒从一个光电管移到另一个光电管时，记录更高强度的光。每个光电池必须被“击中”三次才能被认为是对火焰的良好“扫描”。此计数由 Arduino 程序完成。一旦达到每个光电池的三个计数，蜂鸣器将响起，塔 LED 将闪烁，表明操作员已完成任务。他们使用的软件将所有计数器循环回零以重新开始。

第 4 步：电子电路

我使用标准面包板来构建和测试电路。然后我使用焊接式原型板将接线转移到。您需要确保所有地面都连接到一个公共位置。我用 12 伏驱动蜂鸣器、LED 和 UNO 板以简化电路。它也可以用电池供电，但我使用的是旧笔记本电脑电源。这是电路的面包板视图。大部分工作是在软件代码中完成的。

所有光电管都连接到 +5 轨，然后通过电阻接地。它们在光电管腿和电阻器之间的连接点处被分接，并返回到 Arduino 上的模拟输入。

继电器设置为由 Arduino 引脚供电，并在程序逻辑发现每个光电管已被光“击中”三次时向 LED 灯和蜂鸣器提供 12 伏电压。如果您希望灭火器经过的次数更少或更多，您可以更改此变量。

我已经包含了 Fritizing 文件，以便您可以查看所有接线和面包板连接。

第 5 步：开火

我从互联网上获得了一张图片，并使用 Vectric Vcarve 的跟踪功能创建了一个文件以在我的 CNC 路由器上切割。我已经包括了.gif 和.dxf 文件版本，但如果您愿意，您可以对任何图片和inkscape 执行类似操作。如果你有 Vectric Vcarve，我已经包含了 .crv 文件。

我用一张 1/4 英寸的 PVC 来切断这些火焰，大多数盒子商店都有售。

我使用喷漆（黄色、橙色、红色和黑色）来创造外观。我喷了黄色，然后用橙色和红色喷漆突出显示。最后我退后一步，从远处拍摄黑色以完成绘画工作。

第 6 步：3D 打印

我在自制的 3D 打印机上创建了所有作品。您应该能够重新创建这些以满足您的需要，但我已经包含了所有 STL 文件，如果您使用与我使用的相同尺寸，您可以打印这些文件。

底部支架上的槽非常适合火焰，并能很好地支撑组件。我认为它们会穿得很好，但如果它们松动一点点热胶可以将它们固定起来。

后支架是可选的，我希望 LED/蜂鸣器塔位于装置的顶部，但您也可以轻松地将其安装到一侧。

顶部只是我用 TinkerCad 制作的一个简单的盒子，附有 .stl。你可能想修改，我手动剪掉了接线槽。

手电筒背面的插头很简单，附有.stl。根据您获得手电筒的地点，这可能需要改变。

同样，手电筒支架是TinkerCad的另一种设计，配合输出管和手电筒本体。我已经包含了 .stl 文件，但除非你有 eaxct 相同的单位，否则你将不得不重新设计它。做两个这样的！

第 7 步：使用的材料

1. PVC 面板 1/4'，可从大多数专卖店购买；

2. 灭火器，向您的雇主或当地公司查询不再使用的旧装置；

3. 原型板——我的是亚马逊买的，在 elegoo 的“Super starter Kit”里；

4. 带蜂鸣器的塔式 LED 红色警报 - Adafruit 产品 2994；

5. (5) 五个光电池 - Adafruit 产品 161