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

محاور الدرس

1- تعريف نظام إنذار لتسرب الغاز

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

3- تركيب نظام إنذار تسرب الغاز

4- برمجة لوحة المايكروبيت للتحكم في نظام إنذار تسرب الغاز

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 المايكروبيت و مستشعر MQ-4 ؟

نظام إنذار تسرب الغاز الذي يعتمد على لوحة المايكروبيت ومستشعر MQ-4 و صمام والجرس يستخدم هذه المكونات بشكل متكامل للكشف عن تسرب الغاز وتنبيه المستخدم بوجود الخطر. إليك كيف يمكن أن يعمل هذا النظام:

1- مستشعر MQ-4:

يقوم المستشعر MQ-4 بقياس تركيز الغاز في البيئة المحيطة به.

عندما يتجاوز تركيز الغاز الحد المسموح به، يتغير مقاومته الكهربائية.

2- لوحة المايكروبيت:

تقوم لوحة المايكروبيت بقراءة القيمة المقاومة للمستشعر MQ-4.

تقوم بتحليل البيانات واتخاذ الإجراء المناسب بناءً على المعلومات المُستقاة.

بطاقة التوسيع لـلوحة المايكروبيت:

لتوسيع وظائف بطاقة المايكروبيت ، يمكنك استخدام بطاقة توسيع، المصممة خصيصًا لـ المايكروبيت. توفر لوحات التوسعة هذه موصلات إضافية ومكونات متكاملة ووظائف إضافية لتسهيل إضافة المستشعرات والمحركات والوحدات النمطية الإلكترونية الأخرى.

3- صمام الثنائي الباعث للضوء:

يستخدم صمام لعرض حالة النظام. على سبيل المثال، يمكن أن يكون له ألوان مختلفة للدلالة على مختلف الحالات.

عند اكتشاف تسرب الغاز، يمكن أن يتم تشغيل صمام بلون معين لتنبيه المستخدم بالخطر.

4 -الجرس الخاص ببطاقة المايكروبيت:

يستخدم الجرس كوسيلة صوتية للتنبيه بوجود تسرب الغاز.

عند اكتشاف تسرب الغاز، يتم تشغيل الجرس لجذب انتباه المستخدم إلى الخطر المحتمل.

5- وصلات الأسلاك (Jumper wires)

لتوصيل جهاز الاستشعار MQ-4 بالاردوينو.

6- لوحة الاختبار

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

يمكن للوحة المايكروبيت برمجتها للتحكم في تشغيل وإيقاف الإنذارات وعرض المعلومات على صمام.

يمكنها أيضًا تحديد مستويات التنبيه المختلفة بناءً على تركيز الغاز.

تركيب نظام إنذار تسرب الغاز

تفاصيل توصيلات حساس MQ-4 بلوحة المايكروبيت:

قم بتوصيل طرف VCC الخاص بمستشعر MQ-4 بمنفذ 5V في بطاقة التوسيع لـلوحة المايكروبيت

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

قم بتوصيل طرف DO الخاص بمستشعر MQ-4 إلى منفذ P0 الخاص بـالمايكروبيت

توصيل صمام ثنائي الباعث للضوء بلوحة المايكروبيت:

قم بتوصيل طرف الأنود الموجب لمصباح صمام ثنائي الباعث للضوء بالدبوس P1 من لوحة المايكروبيت

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

برمجة لوحة المايكروبيت للتحكم في نظام إنذار تسرب الغاز

1- قم بفتح موقع MakeCode على المتصفح: https://makecode.microbit.org/

2- انقر على "New Project" لبدء مشروع جديد.

3- استخدم الأوامر المناسبة لقراءة القيمة التماثلية من المستشعر MQ-4 وتحويلها إلى مستوى تنبيه.

4- قم بتحديد حدود لتنبيه النظام عندما يتجاوز مستوى التركيز الحد المسموح به.

5- استخدم الأوامر لتشغيل وإيقاف تشغيل الصمام الأحمر والجرس  بناءً على حالة التنبيه.

6- تحميل البرنامج: بمجرد الانتهاء من برمجة النظام، قم بتوصيل لوحة المايكروبيت بالحاسوب وانقر على زر "Download" لتحميل البرنامج إلى لوحة المايكروبيت.

7- اختبار النظام: بمجرد تحميل البرنامج إلى لوحة المايكروبيت، قم بتوصيل المستشعر MQ-4 وLED والجرس واختبر النظام عن طريق تعريض المستشعر لتركيز الغاز العالي.

إليك مثالًا بسيطًا على كيفية برمجة نظام إنذار تسرب الغاز باستخدام MakeCode:

تنزيل البرنامج