Système d’alarme de fuite de gaz basé sur Arduino UNO, capteur MQ-4 et afficheur SSD1306

Arduino UNO 07-04-24

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Introduction

1- Fonctionnement du système d'alarme de fuite de gaz commandé par Arduino

2- Les composants du système

3- Montage du système

4- Programmation de la carte Arduino UNO

Introduction

Un système d'alarme de fuite de gaz est un dispositif conçu pour détecter la présence de gaz potentiellement dangereux dans un environnement, tels que le gaz naturel, le propane, le monoxyde de carbone, etc. Ces systèmes sont utilisés pour protéger les occupants d'un bâtiment contre les risques d'empoisonnement ou d'explosion dus à une fuite de gaz.

Voici comment fonctionne généralement un système d'alarme de fuite de gaz :

1- Capteurs de gaz :

Le cœur du système est composé de capteurs de gaz qui surveillent en permanence l'air ambiant à la recherche de concentrations anormalement élevées de gaz. Ces capteurs peuvent être spécifiques à un type de gaz ou polyvalents pour détecter plusieurs types de gaz.

2- Analyse des données :

Les capteurs transmettent en continu les données de concentration de gaz à une unité de contrôle centrale. Cette unité analyse les données et détermine si les niveaux de gaz présents représentent un danger.

3- Alarme :

Si des niveaux de gaz dangereux sont détectés, le système déclenche une alarme sonore et/ou visuelle pour avertir les occupants du bâtiment du danger. Certains systèmes peuvent également envoyer des alertes à distance à des services d'urgence ou à des propriétaires via des moyens de communication comme le Wi-Fi ou les réseaux cellulaires.

4- Arrêt de la source de gaz :

Certains systèmes plus avancés sont capables de couper automatiquement l'alimentation en gaz en cas de détection de fuite, ce qui contribue à réduire le risque d'incident grave.

5- Maintenance et tests :

Comme pour tout équipement de sécurité, les systèmes d'alarme de fuite de gaz nécessitent un entretien régulier pour assurer leur bon fonctionnement. Cela peut inclure des tests périodiques des capteurs, le remplacement des batteries et d'autres composants, ainsi que la vérification de la calibration du système.

En résumé, un système d'alarme de fuite de gaz est essentiel pour assurer la sécurité des occupants d'un bâtiment en détectant rapidement les fuites de gaz potentiellement dangereuses et en déclenchant des alarmes pour avertir les personnes concernées.

Fonctionnement du système d'alarme de fuite de gaz commandé par Arduino

Le système d'alarme de fuite de gaz basé sur Arduino UNO est conçu pour détecter les fuites de gaz, en particulier le gaz de méthane, à l'aide du capteur de gaz MQ-4. Voici une description générale de chaque composant et de son rôle dans le système :

1- Arduino UNO : Arduino UNO est la carte de développement principale utilisée pour contrôler et coordonner toutes les fonctions du système. Il est programmé pour lire les données du capteur de gaz, contrôler l'afficheur SSD1306, la LED et le buzzer en fonction des niveaux de gaz détectés.

2- Capteur MQ-4 : Le capteur MQ-4 est spécialement conçu pour détecter les concentrations de gaz de méthane dans l'air. Il fonctionne en mesurant les changements de résistance électrique dans le gaz détecté. L'Arduino UNO lit les valeurs de résistance du capteur et les convertit en niveaux de gaz correspondants.

3- Afficheur SSD1306 : L'afficheur SSD1306 est utilisé pour afficher les informations relatives à la détection de gaz, telles que les niveaux de gaz actuels, les avertissements et les messages d'alarme. Il offre une interface conviviale pour les utilisateurs afin de visualiser facilement les informations importantes.

4- LED : Une LED est utilisée comme indicateur visuel pour signaler les niveaux de gaz détectés. Par exemple, une LED peut être programmée pour s'allumer en vert lorsque les niveaux de gaz sont normaux, en jaune pour avertir d'une légère augmentation et en rouge pour indiquer une concentration dangereuse de gaz.

5- Buzzer : Le buzzer est utilisé comme alarme sonore pour avertir les utilisateurs en cas de niveaux de gaz dangereux détectés. Il peut émettre différents sons ou tonalités en fonction du niveau de danger détecté, fournissant ainsi une alerte audible même dans des environnements bruyants.

Le fonctionnement général du système implique la lecture des données du capteur MQ-4 par l'Arduino UNO, l'analyse de ces données pour déterminer les niveaux de gaz détectés, l'affichage des informations pertinentes sur l'afficheur SSD1306 et l'activation des LED et du buzzer en fonction des seuils de danger prédéfinis. Le système est conçu pour offrir une détection efficace des fuites de gaz et pour alerter les utilisateurs en temps opportun pour garantir leur sécurité.

Les composants du système

Arduino UNO :

Arduino Uno

La carte Arduino UNO est l'une des cartes de développement les plus populaires et largement utilisées dans le monde de l'électronique et de la programmation.

Capteur de gaz MQ-4 :

Le capteur de gaz MQ-4 est un capteur de gaz à semi-conducteur sensible au méthane (CH4), ainsi qu'à d'autres gaz inflammables comme le propane et le butane. Il est souvent utilisé dans des applications de détection de fuites de gaz domestiques ou industrielles.

Afficheur SSD1306 :

Le SSD1306 est un contrôleur de pilote d'écran qui est couramment utilisé pour les écrans OLED. Il permet de gérer l'affichage des pixels sur des écrans OLED monochromes.

Il est utilisé pour afficher un message d'alerte en cas de détection des fuites de gaz.

Buzzer

Un buzzer est un composant électronique qui produit un son lorsqu'il est alimenté en courant électrique. Il est souvent utilisé pour émettre des signaux sonores dans divers dispositifs électroniques.

L'intégration d'un Buzzer dans un système d'alarme contre la fuite de gaz permet d'ajouter un avertissement sonore.

LED

L'utilisation d'une LED peut fournir un indicateur visuel lorsque le capteur MQ-4 détecte une fuite de gaz.

Breadboard (Plaque d'essai) :

plaque d'essai

Une breadboard est utile pour créer un circuit temporaire et connecter facilement les composants entre eux.

Montage du système

Montage du système d'alarme de fuite de gaz basé sur Arduino UNO, capteur MQ-4 et afficheur SSD1306

Connexion du capteur MQ-4 à la carte Arduino UNO :

- Connecter la broche VCC du capteur MQ-4 à la broche 5V de la carte Arduino UNO

- Connecter la broche GND du capteur MQ-4 à la broche GND de la carte Arduino UNO

- Connecter la broche DO du capteur MQ-4 à la broche analogique A0 de la carte Arduino UNO

Connexion du Buzzer à la carte Arduino UNO :

- Connecter la borne (+) du buzzer à la broche N°5 de la carte Arduino UNO.

- Connecter la borne (-) du buzzer à la broche GND de la carte Arduino UNO.

Connexion de la LED rouge à la carte Arduino UNO :

- Connectez la borne positive (anode) de la LED à la broche N°4 de la carte Arduino UNO.

- Connectez la borne négative (cathode) de chaque LED à la masse (GND) de la carte Arduino UNO.

Détail des connexions de l'écran SSD1306 à la carte Arduino :

Connecter la broche VCC de l'écran à 3.3V de la carte Arduino UNO

Connecter la broche GND de l'écran à GND de la carte Arduino UNO

Connecter la broche SDA de l'écran à la broche analogique A4 de la carte Arduino UNO

Connecter la broche SCL de l'écran à la broche analogique A5 de la carte Arduino UNO

Programmation de la carte Arduino UNO

Voici un exemple de programme pour le système d'alarme de fuite de gaz basé sur la carte Arduino UNO

Importer la bibliothèques Adafruit_SSD1306 dédiées à l'écran SSD1306.

#include <Adafruit_SSD1306.h>

//OLED   define
#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT   64 // OLED display height, in pixels
// Declaration for an SSD1306 display connected   to I2C (SDA, SCL pins)
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT,   &Wire, -1);

int buzzer_pin = 5;
int redled_pin = 4;
int seuil_detection=300 // Seuil de détection de gaz (ajustez-le selon vos besoins)
int analogPin = A0; // Capteur de gaz MQ-4 analog interface
int analogVal; //analog readings

void setup() {

  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C))   { // Address 0x3D for 128x64
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
     for(;;);
  }
  display.display(); //Display logo
  delay(1000); 
  display.clearDisplay();
   
  Serial.begin(9600);
  pinMode(buzzer_pin, OUTPUT); 
  pinMode(redled_pin, OUTPUT);
  
}
void loop () {
  analogVal = analogRead(analogPin); // Lecture de la valeur analogique du capteur MQ-4
  Serial.print("gaz= ");
  Serial.print(analogVal);
  // Read the analog interface
  if (analogVal<=seuil_detection)  // Si le capteur detecte une fuite de gaz
  { // Afficher un message d'alerte dans l'afficheur SSD1306
   display.setTextSize(2);
   display.setTextColor(WHITE);
   display.setCursor(0, 0);
   display.print("Attention!");
   display.setCursor(0, 28);
   display.print("detect Gas");
   display.display();
    // activer le buzzer
    digitalWrite(buzzer_pin, HIGH); 
    // allumer LED rouge
    digitalWrite(redled_pin, HIGH);
  }
  else {
    display.clearDisplay(); // effacer le contenu de l'afficheur SSD1306
    display.display(); 
    // desactiver le buzzer
    digitalWrite(buzzer_pin, LOW); 
    // eteindre LED rouge
    digitalWrite(redled_pin, LOW); 
  }
  delay(100); 
  }

#include <Adafruit_SSD1306.h>

//OLED define

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels

#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels

// Declaration for an SSD1306 display connected to I2C (SDA, SCL pins)

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);

int buzzer_pin = 5;

int redled_pin = 4;

int seuil_detection=300 // Seuil de détection de gaz (ajustez-le selon vos besoins)

int analogPin = A0; // Capteur de gaz MQ-4 analog interface

int analogVal; //analog readings

void setup() {

if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // Address 0x3D for 128x64

Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));

for(;;);

}

display.display(); //Display logo

delay(1000);

display.clearDisplay();

Serial.begin(9600);

pinMode(buzzer_pin, OUTPUT);

pinMode(redled_pin, OUTPUT);

}

void loop () {

analogVal = analogRead(analogPin); // Lecture de la valeur analogique du capteur MQ-4

Serial.print("gaz= ");

Serial.print(analogVal);

// Read the analog interface

if (analogVal<=seuil_detection) // Si le capteur detecte une fuite de gaz

{ // Afficher un message d'alerte dans l'afficheur SSD1306

display.setTextSize(2);

display.setTextColor(WHITE);

display.setCursor(0, 0);

display.print("Attention!");

display.setCursor(0, 28);

display.print("detect Gas");

display.display();

// activer le buzzer

digitalWrite(buzzer_pin, HIGH);

// allumer LED rouge

digitalWrite(redled_pin, HIGH);

}

else {

display.clearDisplay(); // effacer le contenu de l'afficheur SSD1306

display.display();

// desactiver le buzzer

digitalWrite(buzzer_pin, LOW);

// eteindre LED rouge

digitalWrite(redled_pin, LOW);

}

delay(100);

}

Ce code lit la valeur analogique du capteur de gaz MQ-4 et déclenche l'alarme si la valeur dépasse un seuil de 300. L'alarme est constituée de l'affichage d'un message d'alerte sur l'afficheur SSD1306, d'un son émis par le buzzer et de l'activation de la LED.