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。

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。

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。

​ 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 或 淘宝-普通型
• 5kV高压脉冲发生模块。淘宝
• 超声波雾化片驱动模块（带雾化片）。淘宝
• LM2596 DC-DC 降压模块。淘宝
• 12V 涡轮风扇。淘宝
• 0.96inch 12864 OLED模块（SPI&IIC）。淘宝
• 12V开关电源。淘宝-12v 8.3A
• 4通道继电器模块。淘宝
• sht30温湿度传感器模块。淘宝

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
2. U8g2：https://github.com/olikraus/u8g2

程序流程图

更新记录

Rev1.0

• 初步实现程序。

Rev1.1

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

Rev1.2

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

Rev1.2

• 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
• 快速接线端子：PCT-125 4个.
• 角铁：1号 淘宝
• 锁扣：淘宝
• PC板：3mm厚，按照图纸切割，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
• 双面胶带：淘宝
• 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。
• 将2kV高压脉冲发生模块替换为5kV高压脉冲发生模块。
• 将高压脉冲发生模块替换为非电容型。