نظام إنذار تسرب الغاز يعتمد على لوحة ESP32 ومستشعر MQ-4 وشاشة LCD

لوحة ESP32 02-04-24

79 0

محاور الدرس

1- تعريف نظام إنذار لتسرب الغاز

2- كيف يعمل نظام إنذار تسرب الغاز يعتمد على لوحة ESP32 ومستشعر MQ-4 وشاشة LCD ؟

3- مكونات نظام إنذار تسرب الغاز

4- تركيب نظام إنذار تسرب الغاز

5- برمجة لوحة ESP32

تعريف نظام إنذار لتسرب الغاز

نظام إنذار لتسرب الغاز هو جهاز يستخدم للكشف عن وجود غازات ضارة في بيئة معينة، مثل غاز أول أكسيد الكربون (CO)، الغاز الطبيعي، البروبان، الميثان، أو أي غازات قابلة للاشتعال أخرى. يتم تصميم هذه الأنظمة لحماية الأفراد والممتلكات من الخطر الناتج عن تسرب الغازات والتي قد تؤدي إلى حوادث خطيرة مثل الانفجار أو التسمم.

يتضمن نظام إنذار لتسرب الغاز عادة مكونات مثل:

1- أجهزة الاستشعار (سنسورات) للغاز: تقوم برصد التركيزات الجزيئية للغاز في البيئة المحيطة وتحديد وجود تسرب. تتوفر أنواع مختلفة من السنسورات لكشف مجموعة متنوعة من الغازات.

2- وحدة المعالجة الرئيسية (Main Control Unit): يتم فيها تحليل البيانات المستقبلة من أجهزة الاستشعار واتخاذ القرارات بشأن تنبيه الأفراد بوجود تسرب غاز.

3- جهاز التنبيه: يتضمن أجهزة للتنبيه مثل الإنارة المؤشرة (LED) والصفارة (Buzzer) والرسائل النصية أو الإنذارات الصوتية الأخرى. يتم تشغيل هذه الأجهزة عندما يتم اكتشاف تسرب الغاز بواسطة السنسورات.

4- منافذ الاتصال (Communication Ports): يمكن للنظام أن يتم توصيله بأنظمة أخرى للإبلاغ عن التسرب مثل أنظمة الأمان في المباني أو أجهزة الإنذار عن بعد.

5- الطاقة والبطاريات: يحتاج النظام إلى مصدر طاقة مستمرة للعمل بشكل صحيح. يمكن استخدام الكهرباء المنزلية أو بطاريات كمصدر طاقة احتياطي.

6- مفتاح التشغيل/الإيقاف (On/Off Switch): يسمح بتشغيل وإيقاف تشغيل النظام حسب الحاجة.

تعمل هذه المكونات معًا لإنشاء بيئة آمنة وتنبيه الأفراد عند اكتشاف تسرب الغازات الضارة، مما يساعد على منع الحوادث والإصابات المحتملة.

كيف يعمل نظام إنذار تسرب الغاز يعتمد على لوحة ESP32 ومستشعر MQ-4 وشاشة LCD ؟

نظام إنذار تسرب الغاز الذي يعتمد على لوحة ESP32 ومستشعر MQ-4 وشاشة LCD والجرس يتكون من عدة أجهزة تتفاعل معًا لرصد تسرب الغاز وإشعار المستخدم بالخطر. إليك كيف يعمل هذا النظام:

1- لوحة ESP32 (ESP32 Board):

- تستخدم لوحة ESP32 كوحدة مركزية للتحكم والتواصل مع المكونات الأخرى في النظام.

- يتم برمجة ESP32 لقراءة بيانات المستشعر MQ-4 بانتظام وتحليلها لاكتشاف وجود تسرب للغاز.

2- مستشعر MQ-4:

- يستخدم مستشعر MQ-4 لاكتشاف تسرب غاز الميثان أو الغاز الطبيعي.

- يقوم المستشعر بقياس تركيز الغاز في البيئة المحيطة وإرسال إشارة إلى لوحة ESP32 في حالة اكتشاف مستويات غاز مرتفعة تتجاوز الحدود الآمنة.

3- شاشة LCD (Liquid Crystal Display):

- يتم استخدام شاشة LCD لعرض معلومات حول حالة النظام ومستويات الغاز المقاسة.

- عندما يتم استقبال إشارة من المستشعر MQ-4 تشير إلى وجود تسرب للغاز، يقوم ESP32 بعرض رسالة تحذيرية على الشاشة LCD لتنبيه المستخدم بالخطر.

4- الجرس والـصمام الأحمر:

- يتم استخدام الجرس كوسيلة تنبيه صوتية والـصمام الأحمر كوسيلة تنبيه بصرية.

- عندما يتم اكتشاف تسرب الغاز وتلقي إشارة من المستشعر MQ-4، يقوم ESP32 بتشغيل الجرس لإخطار المستخدم بالخطر، ويضيء الـ صمام الأحمر لتنبيهه بصورة بصرية.

مكونات نظام إنذار تسرب الغاز

لوحة ESP32:

لوحة ESP32

لوحة ESP32 هي لوحة تطوير مصغرة تعتمد على شرائح ESP32 المتكاملة، والتي توفر إمكانيات متقدمة للاتصال بشبكات Wi-Fi و Bluetooth بالإضافة إلى إمكانيات الحوسبة الصغيرة. تمكّنك هذه اللوحة من بناء مشاريع الإنترنت الصغيرة (IoT) والتحكم في الأجهزة والروبوتات والتفاعل مع البيئة المحيطة بسهولة.

حساس الغاز MQ-4:

يستخدم جهاز الاستشعار MQ-4 للكشف عن تسرب الغاز

شاشة LCD I2C 1602:

هي شاشة مسطحة يمكن استخدامها لعرض المعلومات بشكل نصي أو رسومي

صمام ثنائي الباعث للضوء

الصمام ثنائي الباعث للضوء هو نوع من الأشباه الموصلات الذي ينبعث ضوء عند مرور التيار الكهربائي عبره.

الجرس الإلكتروني

الجرس الإلكتروني هو جهاز إلكتروني يستخدم لإصدار صوت التنبيه أو الإنذار عند حدوث حدث معين أو عند تلقي إشارة معينة. يتم استخدام الجرس الإلكتروني في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك الأنظمة الأمانية، وأجهزة التحكم، وأجهزة التنبيه.

وصلات الأسلاك (Jumper wires)

Fils de connexion

لتوصيل جهاز الاستشعار MQ-4 بESP32.

لوحة الاختبار

plaque d'essai

هو مكون إلكتروني شائع الاستخدام لأداء النماذج الأولية السريعة والتجريب. يجعل من السهل توصيل المكونات الإلكترونية دون الحاجة إلى لحام.

تركيب نظام إنذار تسرب الغاز

نظام إنذار تسرب الغاز يعتمد على لوحة ESP32 ومستشعر MQ-4 وشاشة LCD

تفاصيل توصيلات حساس MQ-4 بلوحة ESP32:

قم بتوصيل طرف VCC الخاص بمستشعر MQ-4 بمنفذ 5V في لوحة ESP32

قم بتوصيل طرف GND الخاص بمستشعر MQ-4 بمنفذ GND الخاص بـلوحة ESP32

قم بتوصيل طرف DO الخاص بمستشعر MQ-4 إلى طرف GPIO34 الخاص بـلوحة ESP32

تفاصيل توصيلات لشاشة LCD بلوحة ESP32:

VCC: توصيله بمنفذ 5V على لوحة ESP32.

GND: توصيله بمنفذ GND على لوحة ESP32.

SDA: توصيله بمنفذ GPIO21 على لوحة ESP32.

SCL: توصيله بمنفذ GPIO22 على لوحة ESP32.

توصيل صمام ثنائي الباعث للضوء بلوحة ESP32:

يتم توصيل المقاوم بين طرف GPIO19 والطرف الموجب (الأنود) من صمام ثنائي الباعث للضوء.

قم بتوصيل الطرف السالب (الكاثود) لكل صمام ثنائي الباعث للضوء بالأرض (GND) للوحة ESP32.

توصيل الجرس بلوحة ESP32:

قم بتوصيل الطرف (+) الخاص بالجرس بمنفذ GPIO18 الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل الطرف (-) الخاص بالجرس بمنفذ GND الخاص بلوحة ESP32.

برمجة لوحة ESP32

أولًا، تأكد قبل استخدام البرنامج MicroPython من

1- تحميل مكتبة i2c_lcd و مكتبة lcd_api

2- استخدام البرنامج التالي: esp32-20210902-v1.17.bin

from machine import Pin, SoftI2C, ADC
from lcd_api import LcdApi
from i2c_lcd import I2cLcd
from time import sleep

I2C_ADDR = 0x27
totalRows = 2
totalColumns = 16
# تهيئة الشاشة I2C LCD
i2c = SoftI2C(scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=10000)     
lcd = I2cLcd(i2c, I2C_ADDR, totalRows, totalColumns)

# تهيئة المستشعر MQ-4 كمدخل تناظري والصمام الأحمر والجرس كمخرج رقمي
redled_pin=Pin(19, Pin.OUT)
buzzer_pin=Pin(18, Pin.OUT)

gaz = ADC(Pin(34))
gaz.atten(ADC.ATTN_11DB)       

while True:
  # قراءة قيمة التركيز على الغاز
  gaz_value = gaz.read()
  if (gaz_value<1000): # التحقق مما إذا كانت قيمة التركيز تجاوزت العتبة
    lcd.putstr('Attention gas!!!')  # عرض رسالة تنبيه   
    redled_pin.value(1) # تشغيل صمام ثنائي الباعث للضوء 
    buzzer_pin.value(1) # تشغيل الجرس
  else:
    lcd.clear()
    redled_pin.value(0) # إيقاف تشغيل صمام ثنائي الباعث للضوء
    buzzer_pin.value(0) # إيقاف تشغيل الجرس
  sleep(0.5) # تأخير قبل القراءة التالية