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

محاور الدرس

1- تعريف نظام إنذار تسرب الغاز

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

3- مكونات نظام إنذار تسرب الغاز

4- تركيب نظام إنذار تسرب الغاز

5- برمجة لوحة المايكروبيت للتحكم في نظام إنذار لتسرب الغاز

تعريف نظام إنذار تسرب 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 ومستشعر MQ-4 وشاشة LCD ؟

نظام إنذار تسرب الغاز الذي يعتمد على لوحة المايكروبيت ومستشعر MQ-4 وشاشة LCD وLED والجرس يعتمد على تفاعل متعدد الخطوات لكشف وتنبيه عند اكتشاف تسرب غاز. إليك كيف يعمل هذا النظام بشكل عام:

1- مستشعر MQ-4: هذا المستشعر هو الجزء الذي يكشف عن وجود الغاز. يعمل عن طريق قياس تغيير في تركيز الغاز في الجو. عندما يتم اكتشاف تسرب، يرسل المستشعر إشارة إلى لوحة المايكروبيت.

2- لوحة المايكروبيت: هنا يتم استقبال إشارة من المستشعر MQ-4. يقوم بتحليل الإشارة والتحقق مما إذا كانت القراءة تشير إلى وجود تسرب غاز. في حالة اكتشاف التسرب، يتم تنشيط الإجراءات اللاحقة.

3- شاشة LCD و الجرس: في حالة اكتشاف تسرب، يمكن للوحة المايكروبيت تحديث شاشة LCD لعرض رسالة تحذيرية تفيد بوجود تسرب غاز، بالإضافة إلى تشغيل الجرس لإشارة بصرية. يمكن أيضًا استخدام الألوان المختلفة للـ LED للتمييز بين مستويات التحذير المختلفة.

4- الجرس: يتم تنشيط الجرس ليصدر صوت تنبيهي عالي الصوت، مما يعمل على جذب انتباه الأشخاص الموجودين في المكان وتنبيههم

مكونات نظام إنذار تسرب الغاز

لوحة المايكروبيت:

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

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.

شاشة LCD I2C 1602:

هي شاشة مسطحة يمكن استخدامها لعرض المعلومات بشكل نصي أو رسومي

حساس الغاز MQ-4

يستخدم جهاز الاستشعار MQ-4 للكشف عن تسرب الغاز

وصلات الأسلاك (Jumper wires):

لتوصيل جهاز الاستشعار MQ-4 بالمايكروبيت.

لوحة الاختبار:

 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

تفاصيل توصيلات حساس MQ-4 بلوحة المايكروبيت:

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

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

قم بتوصيل طرف DO الخاص بمستشعر MQ-4 إلى طرف P0 الخاص بـلوحة المايكروبيت

تفاصيل توصيلات لشاشة  LCD بلوحة المايكروبيت:

VCC: توصيله بمنفذ 5V على لوحة GPIO.

GND: توصيله بمنفذ GND على لوحة المايكروبيت.

SDA: توصيله بمنفذ P19  على لوحة المايكروبيت.

SCL: توصيله بمنفذ P20 على لوحة المايكروبيت.

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 لتسرب الغاز

1- قم بزيارة موقع MakeCode (makecode.microbit.org).

2- انقر على "مشروع جديد" للبدء.

3- اختر مكتبة LCD I2C من قائمة الإضافات (ملحقات)، وذلك عن طريق النقر على "Add Package" ثم ابحث عن "LCD I2C".

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

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

6- استخدم الأوامر لتشغيل وإيقاف تشغيل الصمام الأحمر والجرس و عرض رسالة تنبيه  بناءً على حالة التنبيه.

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

تنزيل البرنامج