نظام إنذار تسرب الغاز يعتمد على لوحة الاردوينو و مستشعر MQ-4

الأردوينو 04-04-24

125 0

محاور الدرس

1- تعريف نظام إنذار لتسرب الغاز

2- كيف يعمل نظام إنذار تسرب الغاز يعتمد على لوحة الاردوينو و مستشعر MQ-4 ؟

3- مكونات نظام إنذار تسرب الغاز

4- تركيب نظام إنذار تسرب الغاز

5- برمجة لوحة الاردوينو

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 الاردوينو و مستشعر MQ-4 ؟

هذا النظام يتكون من مستشعر MQ-4 لكشف الغاز، ومستشعر الاردوينو لمعالجة البيانات والتحكم في الأجهزة، والصمام الأحمر للتنبيه المرئي، وجرس (buzzer) للتنبيه السمعي. إليك كيف يعمل هذا النظام عمومًا:

1- قراءة بيانات المستشعر:

يقوم مستشعر MQ-4 بقياس تركيز الغاز في البيئة.

يتم استخدام مدخل التناظري على الاردوينو لقراءة القيم من المستشعر MQ-4.

2- تحليل البيانات:

يتم استخدام الاردوينو لتحليل البيانات المقروءة من المستشعر MQ-4.

يقارن النظام القيمة المقروءة من المستشعر بقيمة عتبة (threshold) محددة.

3- تشغيل الإنذار:

إذا تجاوزت قيمة الغاز المقروءة القيمة المحددة (عتبة التنبيه)، يتم تنشيط إنذار التسرب.

يتم تشغيل الصمام الأحمر لإظهار التنبيه المرئي.

يتم تشغيل الجرس للتنبيه السمعي.

4- إيقاف الإنذار:

بعدما يعود تركيز الغاز إلى مستويات آمنة، يتم إيقاف إنذار التسرب.

يتم إيقاف تشغيل الجرس وإيقاف تشغيل الصمام الأحمر.

5- تعديل الإعدادات: يمكن تعديل عتبة التنبيه (threshold) ومدة الإنذار ونغمة الجرس وسطوع الصمام حسب احتياجات المستخدم وظروف البيئة.

هذا هو الأساس العام لكيفية عمل نظام إنذار تسرب الغاز الذي يعتمد على مستشعر الاردوينو ومستشعر MQ-4 والصمام الأحمر والجرس. تفاصيل أكثر يمكن إضافتها أو تعديلها حسب متطلبات التطبيق الخاصة.

مكونات نظام إنذار تسرب الغاز

لوحة الاردوينو:

لوحة التطوير الأردوينو

لوحة الأردوينو هي لوحة إلكترونية تستخدم في تطوير الأجهزة الإلكترونية التفاعلية والمشاريع البرمجية. توفر الأردوينو بيئة برمجية واجهة سهلة للمبتدئين والمحترفين لتطوير الأجهزة والمشاريع المختلفة.

حساس الغاز MQ

يستخدم جهاز الاستشعار MQ-4 للكشف عن تسرب الغاز

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 بالاردوينو.

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 لتسرب الغاز يعتمد على لوحة الاردوينو و مستشعر MQ-4

تفاصيل توصيلات حساس MQ-4 بلوحة الاردوينو:

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

قم بتوصيل طرف GND الخاص بمستشعر MQ-4 بمنفذ GND الخاص بـالاردوينو

قم بتوصيل طرف DO الخاص بمستشعر MQ-4 إلى منفذ 34 الخاص بـالاردوينو

توصيل صمام ثنائي الباعث للضوء بلوحة الاردوينو:

قم بتوصيل طرف الأنود الموجب لمصباح صمام ثنائي الباعث للضوء بالدبوس 4 من لوحة الاردوينو

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

توصيل الجرس بلوحة الاردوينو:

قم بتوصيل الطرف (+) الخاص بالجرس بمنفذ 5 الخاص بلوحة الاردوينو.

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

برمجة لوحة الاردوينو

لنقم بكتابة برنامج بسيط لنظام إنذار تسرب الغاز باستخدام لوحة Arduino ومستشعر MQ-4. سنقوم بتحديد قيمة عتبة لتنبيهنا عندما يتجاوز مستوى الغاز هذه القيمة. إليك كيفية القيام بذلك:

// تعريف المداخل/المخارج
const int MQ4_pin = A0; // المدخل التناظري لمستشعر MQ-4
const int buzzer_pin = 5; // المخرج الرقمي للبازر
const int led_pin = 4; // المخرج الرقمي للصمام الأحمر 

// تعيين قيمة عتبة (قم بتعديلها حسب الحاجة)
const int threshold_value = 500; // قيمة العتبة لتنبيه بتسرب الغاز

void setup() {
  // تهيئة المخارج
  pinMode(buzzer_pin, OUTPUT);
  pinMode(led_pin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600); // بدء التواصل التسلسلي للتصحيح
}

void loop() {
  // قراءة القيمة التناظرية من مستشعر MQ-4
  int gas_value = analogRead(MQ4_pin);

  // طباعة قيمة الغاز للتصحيح
  Serial.print("قيمة الغاز: ");
  Serial.println(gas_value);

  // التحقق من تجاوز قيمة العتبة وتنبيه المستخدم عند الحاجة
  if (gas_value > threshold_value) {
    // تشغيل البازر وتشغيل الصمام الأحمر 
    digitalWrite(buzzer_pin, HIGH);
    digitalWrite(led_pin, HIGH);

    // طباعة تحذير على التسلسلي
    Serial.println("تنبيه: اكتشاف تسرب الغاز!");
  } else {
    // إيقاف البازر وإيقاف الصمام الأحمر 
    digitalWrite(buzzer_pin, LOW);
    digitalWrite(led_pin, LOW);
  }

  // الانتظار قبل التحقق مرة أخرى
  delay(1000);
}

// تعريف المداخل/المخارج

const int MQ4_pin = A0; // المدخل التناظري لمستشعر MQ-4

const int buzzer_pin = 5; // المخرج الرقمي للبازر

const int led_pin = 4; // المخرج الرقمي للصمام الأحمر

// تعيين قيمة عتبة (قم بتعديلها حسب الحاجة)

const int threshold_value = 500; // قيمة العتبة لتنبيه بتسرب الغاز

void setup() {

// تهيئة المخارج

pinMode(buzzer_pin, OUTPUT);

pinMode(led_pin, OUTPUT);

Serial.begin(9600); // بدء التواصل التسلسلي للتصحيح

}

void loop() {

// قراءة القيمة التناظرية من مستشعر MQ-4

int gas_value = analogRead(MQ4_pin);

// طباعة قيمة الغاز للتصحيح

Serial.print("قيمة الغاز: ");

Serial.println(gas_value);

// التحقق من تجاوز قيمة العتبة وتنبيه المستخدم عند الحاجة

if (gas_value > threshold_value) {

// تشغيل البازر وتشغيل الصمام الأحمر

digitalWrite(buzzer_pin, HIGH);

digitalWrite(led_pin, HIGH);

// طباعة تحذير على التسلسلي

Serial.println("تنبيه: اكتشاف تسرب الغاز!");

} else {

// إيقاف البازر وإيقاف الصمام الأحمر

digitalWrite(buzzer_pin, LOW);

digitalWrite(led_pin, LOW);

}

// الانتظار قبل التحقق مرة أخرى

delay(1000);

}

يقوم هذا البرنامج بتحديد قيمة الغاز من مستشعر MQ-4. إذا كانت هذه القيمة أعلى من القيمة التي تم تعيينها كعتبة (threshold_value في هذا السياق)، يتم تنبيه المستخدم عن طريق تشغيل البازر وتشغيل الصمام الأحمر وإرسال رسالة تحذير عبر التواصل التسلسلي.