# dust-explosion-test

**Repository Path**: Robot_LI/dust-explosion-test

## Basic Information

- **Project Name**: dust-explosion-test
- **Description**: 一个使用 Arduino作为主控的，粉尘（面粉）爆炸试验箱
- **Primary Language**: Arduino
- **License**: MIT
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 1
- **Created**: 2021-10-05
- **Last Updated**: 2022-05-25

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

<center><font size= 50>粉尘爆炸试验箱</font></center>

这是一个使用 Arduino作为主控的，粉尘（面粉）爆炸试验箱，具备以下功能：

- 220V交流输入。
- 使用DC-DC电平转换。
- 带有湿度控制。
- 带有温度监测。
- 带有OLED显示。
- 可使用315Mhz遥控。
- 高转速风扇扬尘。
- 带有扬尘风道。
- 高压脉冲电弧点火。
- PC耐高温箱体。
- 带有泄压孔。

<img src="CAD/output/ver1.0/dust-explosion-test-rev1.0-4.JPG">

<img src="CAD/output/ver1.0/dust-explosion-test-rev1.0-1.JPG">

<img src="CAD/output/ver1.0/dust-explosion-test-rev1.0-2.JPG">

<img src="CAD/output/ver1.0/dust-explosion-test-rev1.0-3.JPG">

<img src="CAD/output/ver1.0/dust-explosion-test-rev1.0-7-best.JPG">

本设计工程开源在Gitee：https://gitee.com/beamworld/dust-explosion-test



## 机械设计

​		箱体6面使用3mm厚PC材料，通过角铁搭配4mm沉头螺丝和螺母组装。顶端盖子带有合页和锁扣，可以开合和锁闭。内部只做了一个小水槽用于放湿海绵，给超声波雾化片供水。另一个长方形的槽内部安装风扇，并放置面粉，风扇从内部进风吹向底面面粉，并从槽中扬出。

​		也可以使用亚克力材料制作，会便宜一些，但耐热温度会降低，我不确定这样会不会导致热变形。

<img src="CAD/output/ver1.0/box.JPG">



## 电路设计

​		220V AC通过开关电源转为12V为扬尘系统和2kV高压脉冲模块供电，12V通过LM2596转换为5V为其他系统供电。

<img src="doc/系统框图.png">

​		电路中使用了如下模块：

- 315Mhz 4通道接受模块（搭配遥控器）。[淘宝-学习型](https://detail.tmall.com/item.htm?id=552382171321&spm=a1z09.2.0.0.565f2e8dQm8kum&_u=frfsdkl50d2) 或 [淘宝-普通型](https://detail.tmall.com/item.htm?id=41154695066&spm=a1z09.2.0.0.565f2e8dOJPoHF&_u=frfsdkl82e6)
- 5kV高压脉冲发生模块。[淘宝](https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.59062e8dwypHG5&id=571584714519&_u=2rfsdklac86)
- 超声波雾化片驱动模块（带雾化片）。[淘宝](https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.565f2e8dOJPoHF&id=535449599541&_u=frfsdkl252c)
- LM2596 DC-DC 降压模块。[淘宝](https://detail.tmall.com/item.htm?id=41307963557&spm=a1z09.2.0.0.565f2e8dOJPoHF&_u=frfsdkl0646)
- 12V 涡轮风扇。[淘宝](https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z2k.11010449.931864.870.4426509dOnFPBt&scm=1007.13982.82927.0&id=606981703767&last_time=1587042216)
- 0.96inch 12864 OLED模块（SPI&IIC）。[淘宝](https://detail.tmall.com/item.htm?id=42044259331&spm=a1z09.2.0.0.565f2e8dOJPoHF&_u=frfsdkl6821)
- 12V开关电源。[淘宝-12v 8.3A](https://detail.tmall.com/item.htm?id=577392736433&price=20-188&sourceType=item&sourceType=item&suid=0caca91c-acb0-4e02-8b4e-ea2c254af23a&shareUniqueId=51152228&ut_sk=1.Xqxf89Va3lQDAHeGTNCt0EoL_21646297_1589547255218.Copy.1&un=b6280881d42db04cd707d2abce2ca380&share_crt_v=1&spm=a2159r.13376460.0.0&sp_tk=4oKkMVhhbTFwTWdvdETigqQ=&cpp=1&shareurl=true&short_name=h.V9ZWOpj&sm=2ede93&app=chrome&skuId=3815487540449)
- 4通道继电器模块。[淘宝](https://detail.tmall.com/item.htm?id=41231430731&spm=a1z09.2.0.0.565f2e8dOJPoHF&_u=frfsdkldc18)
- sht30温湿度传感器模块。[淘宝](https://detail.tmall.com/item.htm?id=560992049885&spm=a1z09.2.0.0.565f2e8dOJPoHF&_u=frfsdklba11)



## 程序设计

`test_hardware.ino`为测试硬件程序，包括屏幕、继电器、温湿度传感器、涡轮风扇、高压脉冲电弧发生器。

`boom.ino`为主程序，实现全自动控制，通过遥控器按键定义如下：

1. A：系统锁死
2. B：启动扬尘点火过程
3. C：减少设定湿度
4. D：增加设定湿度

#### 所需库函数

1. `ClosedCube_SHT3XA_Library`：[code/lib](code/lib)
2. `U8g2`：https://github.com/olikraus/u8g2

#### 程序流程图

<img src="doc/程序框图.png">

#### 更新记录

**`Rev1.0`**

- 初步实现程序。

**`Rev1.1`**

- 实现全自动控制。
- [x] 修复引脚定义不知正确问题。
- [x] 修复湿度增加到100显示000问题。
- [x] 修复湿度减至0显示为100为题。
- [x] 加入加载界面动画。
- [x] 修复显示残影。
- [x] 加入死区限制。
- [x] 灵敏度延时设置为400ms

**`Rev1.2`**

- [x] 取消外部中断，改为读取IO获得锁死指令。
- [x] 驱动高压脉冲模块中的延时改为循环延时。
- [x] 修复信息显示小数位数。
- [x] 加入图标。
- [x] 加入温湿度校准。
- [x] 在加载时校准SHT30。

**`Rev1.2`**

- [x] 扬尘时间修改为6s，点火时间修改为2s。



## 所需耗材

- 螺丝：
  - M3x10沉头
  - M4x10沉头
  - M3x6盘头
  - M2x6盘头
  - M4x40盘头
  - M5x10盘头
- 螺母：
  - M2
  - M3
  - M4
  - M5
- 铜柱：
  - M2x20+3    6个 
  - M3x6+6    
- 合页：8219-40 [淘宝](https://detail.tmall.com/item.htm?id=521526298785&spm=a1z09.2.0.0.565f2e8dOJPoHF&_u=frfsdkl574b)
- 快速接线端子：PCT-125    4个.
- 角铁：1号 [淘宝](https://detail.tmall.com/item.htm?id=18023925731&spm=a1z09.2.0.0.565f2e8dOJPoHF&_u=frfsdklb22e)
- 锁扣：[淘宝](https://detail.tmall.com/item.htm?id=19941922080&spm=a1z09.2.0.0.565f2e8dOJPoHF&_u=frfsdklcd15)
- PC板：3mm厚，按照[图纸](/CAD/special_part/dwg)切割，每个文件生产一个，尽量不要使用激光切割
- 硅胶线：26AWG 红和黑色 各1m左右
- 螺旋套管：6mm约1m
- 扎带：扎线用，数量自定
- 减震垫：[淘宝](https://detail.tmall.com/item.htm?id=17856873084&spm=a1z09.2.0.0.565f2e8dOJPoHF&_u=frfsdkl1c82)
- 双面胶带：[淘宝](https://detail.tmall.com/item.htm?id=589579769982&spm=a1z09.2.0.0.565f2e8dOJPoHF&_u=frfsdkl4a55)
- 704（701/702/703/705）硅橡胶



## 事件记录

1. 高压脉冲模块工作时会导致Arduino读取IO，delay（）函数，外部中断等工作异常（EMP？没有示波器无法验证）。
2. U8g2库使用硬件4线SPI会闪屏，软件SPI没有问题。
3. 电容式点火器无法产生高温，需要使用无声音的电弧型。



## 现有问题

1. 没有声音提示。
2. 2kV高压脉冲发生模块使用的是5V，点火时会将5V拉低至3V左右使得继电器模块失效。



## 进一步改进

- [ ] 加入蜂鸣器模块。
- [x] 将2kV高压脉冲发生模块替换为5kV高压脉冲发生模块。
- [x] 将高压脉冲发生模块替换为非电容型。