热水器点火器监测器：Arduino Nano + 树莓派 Zero 监控热电偶电压，熄火即时推送
所需组件与材料
| Arduino Nano R3 | ×1 |
| Raspberry Pi Zero WH | ×1 |
| 分压电阻（如 1kΩ + 2kΩ） | ×1 组 |
| 鳄鱼夹导线、杜邦线若干 | ×1 |
项目背景
燃气热水器依靠点火器加热热电偶产生 ≤30mV 电压维持燃气阀开启。若点火器熄火，电压归零，燃气阀自动关闭（安全）。但点火器偶尔熄火（年约 3 次），更换热电偶无效。本项目监测热电偶电压，跌零时通过树莓派发送邮件/短信提醒复火，避免冷水澡。
系统架构
- Arduino Nano：内部 1.1V 基准 ADC 读取热电偶电压（0-30mV 对应 0-28 码值），每 30 秒通过单线脉冲协议发送给树莓派。
- 树莓派 Zero WH：Python 守护进程解码脉冲，连续 5 次读数偏低则判定熄火，调用 Gmail SMTP 发送邮件/短信（运营商网关如 555xxxxxxx@vtext.com），6 小时内不重复报警。
- 电平转换：Arduino 5V 输出经分压电阻降至 ~2.8V 接树莓派 GPIO16（仅支持 3.3V）。
硬件接线
- 在热水器热电偶同轴线外皮剥开 5cm，露出中心线（正极）与编织层（负极）。
- 中心线分两路：一路接回热水器原控制器，一路接 Arduino A0；编织层接 Arduino GND 与热水器控制器负极（共地）。
- Arduino D9 → 分压电阻 → 树莓派 GPIO16，所有 GND 共地。
Arduino 固件要点
analogReference(INTERNAL)启用 1.1V 基准，提高分辨率。- 单线协议：起始脉冲 → 十位脉冲数 = 十位值 → 间隔 50ms → 个位脉冲数 = 个位值 → 间隔 50ms 结束。
- 每 30 秒发送一次 ADC 原始值（0-1023）。
树莓派 Python 守护进程要点
- GPIO16 下拉输入，阻塞等待上升沿。
- 测量脉冲间隔：<70ms 同一位累加，>70ms 进位，>200ms 结束解码。
- 还原两位整数 → 电压 = 读数 × 1.1 / 1023。
- 连续 5 次 ≤ 阈值（默认 1，约 1mV）触发报警，记录时间戳，6 小时冷却。
- 用
smtplib+ Gmail App Password 发送，配合@rebootcrontab 自启动。
关键代码片段
Arduino 发送函数
void sendNumberSignal(int number, int pin, int intra, int inter) {
int tens = number / 10, ones = number % 10;
sendPulse(pin, intra); // 起始脉冲
for (int i=0; iPython 解码与报警
def waitReceiveNumber(pin):
# 返回解码后的两位整数
...
def send_email_alert():
# Gmail SMTP + 运营商短信网关
...
# 主循环
while True:
reading = waitReceiveNumber(16)
voltage = reading * 1.1 / 1023
if reading <= LOW_THRESHOLD:
low_count += 1
if low_count >= 5: send_email_alert(); low_count = 0
else:
low_count = 0
部署与自启动
- 树莓派配置 WiFi、SSH、Python 环境。
- 编写启动脚本
run_HotWaterNotifier.sh：cd /home/pi/hotwater && sudo python HotWaterNotifier.py sudo crontab -e添加：@reboot sh /home/pi/hotwater/run_HotWaterNotifier.sh >> /home/pi/hotwater/logs/HotWaterNotifier.log 2>&1- 手动测试：
sh run_HotWaterNotifier.sh→Ctrl+Z→bg→disown。
安全提示
本系统仅监测、报警，不干预燃气阀。熄火时燃气阀已自动关闭，无泄漏风险。操作燃气设备请遵守当地法规，必要时请专业人员协助。
制造工艺
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