زلزله یک پدیده طبیعی اجتناب‌ناپذیر و غیرقابل پیش‌بینی است که اغلب باعث آسیب به جان و مال می‌شود. ما نمی‌توانیم با آن مبارزه کنیم، اما می‌توانیم با استفاده از فناوری هوشیار و آگاه بمانیم. در اینجا یک نشانگر زلزله ساده برای خانه و صنعت با استفاده از آردوینو و یک شتاب‌سنج بسیار حساس ADXL335ارائه شده است که می‌تواند ارتعاشات را نشان دهد.
این پروژه را می‌توان اصلاح کرد و به عنوان یک آشکارساز ضربه و لرزش برای دستگاه‌های خودپرداز، وسایل نقلیه یا آلارم‌های شکستن در استفاده کرد. اما هدف اصلی آن تشخیص زلزله و سایر فعالیت‌های لرزه‌ای است.
ما می‌دانیم که شتاب‌سنج‌هایی مانند ADXL335به ضربه و لرزش در هر یک از سه محور فیزیکی بسیار حساس هستند. ADXL335 ولتاژ آنالوگ معادل شتاب اعمال شده را می‌دهد. این دستگاه سه خروجی دارد، برای هر یک از محورهای X، Yو Z. سه خروجی آنالوگ به پین‌های ADC آردوینو Uno متصل شده‌اند. هر شتابی که به دلیل حرکت در هر یک از محورها ایجاد شود، توسط شتاب‌سنج و در نتیجه توسط ADC آردوینو شناسایی می‌شود.
اگر در طول زلزله حرکت به اندازه کافی شدید باشد و از آستانه خاصی عبور کند، یک چراغ هشدار محلی (LED) روشن می‌شود، یک زنگ هشدار به صدا در می‌آید و یک رله نیز فعال می‌شود. در حالی که زنگ هشدار و چراغ برای مصارف خانگی است، خروجی رله برای مصارف صنعتی است. می‌توان آن را به یک PLC برای اتصال ایمن هر قطعه متحرک ماشین و کنترل کوره برای خاموش کردن آنها در صورت وقوع زلزله سیم‌کشی کرد. دکمه‌های تنظیم آستانه برای انجام این کار تعبیه شده است. یک LCDبرای مشاهده تنظیمات آستانه و کاربرپسند کردن سیستم ارائه شده است.
مدار و نحوه کار
مدار (شکل ۲) از برد آردوینو Uno متصل به ماژول شتاب‌سنج ADXL335(متصل به CON2) با ورودی‌های ADC آن، یعنی محور X به A0، محور Y به A1 و محور Z به A2، استفاده می‌کند. دو دکمه فشاری از طریق منبع تغذیه ۵ ولت به پین‌های وقفه ۲ و ۳ آردوینو Uno متصل شده‌اند که از طریق مقاومت‌های R2 و R1 به زمین متصل می‌شوند. این دکمه‌ها برای افزایش و کاهش آستانه تشخیص ارتعاش استفاده می‌شوند. یک LCD 16×2 در حالت ۴ سیمه با کنترل کنتراست و نور پس زمینه پین‌های آردوینو سیم‌کشی شده است.
ترانزیستورBC548 به پین ۵ آردوینو متصل شده است تا چراغ هشدار محلی (LED1) و یک زنگ اخبار متصل به CON4 را روشن کند. یک BC548 دیگر (T1) به پین ۱۰ متصل شده است تا در صورت فعال شدن هشدار، رله (RL1) را برای رابط PLC صنعتی جهت قفل‌های ایمنی، از مدار خارج کند. پین‌های ۱۱، ۱۲، ۹، ۸، ۷ و ۶ برای کنترل LCD و خطوط داده استفاده می‌شوند. هنگامی که دستگاه روشن است و در حالی که ثابت است، مقادیر شتاب‌سنج فعلی را صرف نظر از جهت آن در EEPROM داخلی آردوینو می‌خواند و ذخیره می‌کند.
از آنجایی که ADC ده بیتی است، فایل هدر مخصوصی به همراه کد ارائه شده است. یک تأخیر پنج ثانیه‌ای برای همه ولتاژها و برای پایدار شدن سیستم قبل از خواندن هرگونه مقدار اولیه در نظر گرفته شده است. میکروکنترلر آردوینو داده‌های هر سه محور را از شتاب‌سنج می‌خواند و در EEPROM ذخیره می‌کند. همچنین مقدار آستانه پیش‌فرض ۲۵ را در EEPROM ذخیره می‌کند.
برخی از نشانه‌های مرسوم روی LCD (شکل ۳، شکل ۴ و شکل ۵) برای حالت‌های کاری مختلف در اینجا نشان داده شده‌اند. در حالت مقداردهی اولیه (شکل ۳)، پارامترهای سیستم مقداردهی اولیه می‌شوند. در حالت نظارت (شکل ۴)، سیستم با مقدار آستانه فعلی که در خط دوم LCD نمایش داده می‌شود، وارد حالت نظارت می‌شود.
در حالت نشان دادن (شکل ۵)، سیستم مقادیر شتاب‌سنج را به طور مداوم می‌خواند و آنها را با مقادیر ثابت قبلی شتاب‌سنج که در هنگام مقداردهی اولیه در EEPROM ذخیره شده‌اند، مقایسه می‌کند. اگر مقدار جریان متفاوت باشد، یعنی اگر مقدار ذخیره شده در سمت مثبت بیشتر از مقدار آستانه یا در سمت منفی کمتر از مقدار آستانه باشد، آژیر به صدا در می‌آید و رله بی‌تحرک می‌شود. این طراحی و کدنویسی، مقادیر مثبت و منفی را در هر سه محور پشتیبانی می‌کند.
دکمه‌های فشاری متصل به پین‌های ۲ و ۳ آردوینو به عنوان وقفه برای افزایش و کاهش مقادیر آستانه برای تنظیم حساسیت عمل می‌کنند. برای زلزله، آستانه ۱۰ تا ۱۵ مناسب است. اگر آستانه روی ۵ تا ۸ تنظیم شود، می‌توان از این سنسور برای تشخیص ضربه و لرزش نیز استفاده کرد.
کل مجموعه را می‌توان سیم‌کشی کرد و در یک محفظه سخت قرار داد و در هر جایی در صنعت یا خانه نصب کرد. کاربران همچنین می‌توانند شتاب حاصل را با استفاده از فرمول‌های جذر X2+Y2+Z2 محاسبه کنند، که در آن X، Y و Z خروجی‌های ADXL335 هستند و سپس نتیجه را با آستانه مقایسه کنند تا آلارم به صدا درآید. در صورت نیاز، کاربر می‌تواند تغییرات را در همان پلتفرم انجام دهد.
فایل EEPROMAnything.h
دیدگاه خود را بنویسید