灭火器模拟器

使用有趣且具有教育意义的工具在室内进行消防安全培训！通过不使用真正的二氧化碳来节省资金，使用CNC，3D打印和Uno进行构建。

项目介绍

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实弹灭火器。我注意到，培训必须在室外进行，以消散二氧化碳释放（天气），而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。虽然有几种市售产品，但由于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，也许是一些CNC和3D打印来制造一些东西呢？

一个简单的概述是，这使用一个真正的（空的）灭火器，用手电筒代替软管末端的锥体。手电筒将照射到模拟 PVC“火”上的光电管上，一旦扫过每个传感器三 （3） 次，蜂鸣器和闪烁的 LED 将指示已完成。用户/受训者必须通过取出安全别针、关闭手柄并用手电筒扫向模拟火灾底部来模拟实际使用。

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“轻命中率”的变量;用于测量光偏差或火焰周围相对环境光的变量。当计数器被添加到时，我测试计数是否达到我的阈值 （12），然后将您发送到一个功能，该功能将响铃并点亮 LED。

我已经注释了代码，还输入了相当多的“Serial.print”和“Serial.println”来帮助您调试串行监视器。

第 2 步：灭火器修改

我的第一个想法是使用激光笔，但决定使用非常明亮的手电筒和光电管来完成这项工作，这样你就会得到一个更大的光样本，可以进入光电管。

你可以用一个替代物品来代替真正的灭火器，从头开始建造，但我希望这看起来相当逼真。

我通过从我们的安全团队那里获得一个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做这项工作！

我拆下了设备的输出管，然后检查了把手和安全销，然后弄清楚了可以放入开关的位置。

这部分工作需要钻出阀门部分以穿过接线。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。我想制造一种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到后部钻孔，足以将两根小电线穿过。使这些足够长，以便从阀门的末端一直穿过管道到您选择的手电筒。我把我的放得很久，直到我知道我有足够的手把手电筒的末端，而在另一端，我有足够的松弛度来舒适地够到我们将安装在顶部把手下方的开关。在为我提供的特定装置上，有一个完美的位置来安装开关支架。因此，我进入了一个名为 TinkerCad 的免费设计工具，并创建了一个开关支架，它可以滑入灭火器的背面，然后我可以钻孔安装滚轮式开关。我附上了一张图片和我创建的单元的 STL 文件。

请记住，如果您设计一个，请确保在安装座和开关就位后，您要确保开关和安装座不会停止手柄压缩，否则当您对手柄施加压力以释放 CO2 时，它不会感觉像真实的东西。我能够获得完整的运动，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，我认为这会持续更长时间，并且比杠杆开关版本更长的使用寿命。

我布置了开关并将其夹在我的 3D 打印上，然后钻出了两个安装孔。您还可以修改 .stl 文件以3D打印此带有孔的支架。

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。我的有一个提示。然后我测量了手电筒的后部，以获得它的半径。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绑定起来，使其易于维修。

我已经为此附上了 STL，您只需打印两个即可制作夹子。手电筒来自Harbor Freight。

接下来，我取下了覆盖手电筒电池的后盖，并剪掉了按钮。我打印了一个插头来填补这个空间，并将接线连接到电池和外壳上。插头上印有一个孔，这样我就可以在孔里放一个 4-40 螺丝。当您重新拧上底座时，螺丝头会接触电池端子，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。另一根电线被窃听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，您的手电筒将亮起以验证操作。

第 3 步：系统

这个电路相当容易遵循。为了便于遵循，我附上了我的 Fritzing 图。如果您不使用 Fritzing，我强烈推荐这个免费工具，因为它可以轻松记录，如果您想制作实际的 PC 板，它可以生成适当的文件以发送此服务。

该设备的工作原理是，我们有四 （4） 个光电单元分布在模拟火灾的底部。光电管接收恒定的背景光量，每次通过Arduino轮询光电管时都会记录该背景光量。模拟火灾后面有一个“偏置”光电管。这用于拾取模拟器周围区域的环境光。然后将其用于编程中，以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动到另一个光电管时，请记录更高强度的光。每个光电管必须被“击中”三次，然后才能被认为是对火的良好“扫荡”。此计数由Arduino程序完成。一旦达到每个光电管的三个计数，蜂鸣器将响起，塔式 LED 将闪烁，以表明操作员已完成任务。该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布线转移到。您需要确保所有场地都连接到一个公共位置。我用 12 伏电压驱动蜂鸣器、LED 和 UNO 板，以简化电路。它也可以用电池供电，但我使用的是旧的笔记本电脑电源。这是电路的面包板视图。大部分工作都是在软件代码中完成的。

所有光电管都连接到+5电源轨，然后通过电阻器接地。它们在光电管支路和电阻器之间的连接点分接，然后返回到Arduino上的模拟输入。

继电器设置为由 Arduino 引脚通电，当程序逻辑发现每个光电管被光“击中”三次时，向 LED 灯和蜂鸣器提供 12 伏电压。这是一个变量，如果您希望它减少或多次使用灭火器，则可以更改该变量。

我包含了 Fritizing 文件，以便您可以查看所有接线和面包板连接。

第 5 步：火灾

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，以便在我的 CNC 路由器上进行切割。我已经包含了the.gif和.dxf文件版本，但如果你愿意，你可以对任何图片和墨水景观做类似的事情。如果您有 Vectric Vcarve，我已经包含了 .crv 文件。

我用一张 1/4 英寸的 PVC 来切割这些火焰，大多数盒子商店都可以买到。

我使用喷漆（黄色、橙色、红色和黑色）来创造外观。我喷了黄色，然后用橙色和红色的喷漆突出显示了。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的作品。您应该能够重新创建这些文件以满足您的需求，但是如果您使用与我使用的相同尺寸，我已经包含了您可以打印的所有 STL 文件。

底部支架上的插槽非常适合火焰，并很好地支撑组件。我认为它们会穿得很好，但如果它们松动一点热胶可以将它们重新固定。

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

Arduino底座来自Thingiverse：

$ https://www.thingiverse.com/thing:745554$ 

顶部只是我用 TinkerCad 制作的一个简单的盒子，附上了 .stl。你可能想修改，我手动切断了接线槽。

手电筒背面的插头很简单，附上.stl。根据您从哪里获得手电筒，这可能需要改变。

同样，手电筒支架是另一种 TinkerCad 设计，与输出管和手电筒主体相匹配。我已经包含了 .stl 文件，但除非您拥有相同的单位，否则您将不得不重新设计它。做两个！

第 7 步：使用的材料

1. PVC面板1/4’，可从大多数盒装商店购买;

2. 灭火器，请向您的雇主或当地公司查询不再使用的旧设备;

3. 原型板 – 我从亚马逊买了我的，在 elegoo 的“超级入门套件”中;

4. 塔式 LED 红色警报带蜂鸣器 – Adafruit 产品 2994;

5. （5） 五个光电管 – Adafruit 产品 161