Détecter les fuites de gaz utilisant ESP32, le capteur MQ-4 et l’afficheur SSD1306

ESP32 22-03-24

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Plan du tutoriel

Introduction

1- Comment la carte ESP32 contrôle le capteur de gaz MQ-4 et l'afficheur SSD1306 ?

2- Les composants du système de détection de gaz

3- Câblage de la carte ESP32 avec le capteur MQ-4 et l'afficheur SSD1306

4- Programmer la carte ESP32 pour détecter la fuite de gaz et afficher un message d'alerte

Introduction

Un système de détection des fuites de gaz est un dispositif conçu pour surveiller la présence de gaz potentiellement dangereux dans un environnement donné. Ces systèmes sont largement utilisés dans les industries, les laboratoires, les résidences et d'autres lieux où il est crucial de détecter rapidement les fuites de gaz pour des raisons de sécurité. Voici les composants et les principes de base d'un tel système :

Capteurs de gaz : Les capteurs de gaz sont au cœur du système de détection des fuites de gaz. Ils sont conçus pour détecter la présence de gaz spécifiques dans l'air. Différents types de capteurs sont disponibles pour détecter différents types de gaz, tels que le méthane, le propane, le dioxyde de carbone, etc. Les capteurs peuvent être basés sur des technologies comme la chimie des semi-conducteurs, l'infrarouge, la catalyse, etc.

Unité de traitement et d'analyse : Cette unité reçoit les signaux des capteurs de gaz et les traite pour déterminer la présence et la concentration de gaz dans l'air. Cela peut impliquer le traitement analogique ou numérique des signaux, ainsi que des algorithmes d'analyse pour interpréter les données des capteurs.

Alarmes : Lorsqu'une concentration de gaz dangereuse est détectée, le système déclenche des alarmes pour avertir les personnes à proximité du danger. Ces alarmes peuvent être visuelles (comme des voyants lumineux), sonores (comme des sirènes ou des buzzers) ou même des notifications envoyées à des systèmes de surveillance à distance.

Éléments de contrôle : Certains systèmes de détection des fuites de gaz sont équipés d'éléments de contrôle qui peuvent être utilisés pour prendre des mesures en réponse à une détection de gaz. Par exemple, un système peut activer des ventilateurs pour ventiler une zone contaminée ou fermer automatiquement les vannes de gaz pour arrêter l'approvisionnement en cas de fuite.

Connectivité et intégration : De nombreux systèmes de détection des fuites de gaz sont équipés de fonctionnalités de connectivité pour permettre la surveillance à distance, l'intégration avec d'autres systèmes de sécurité et la génération de rapports. Cela peut inclure des connexions filaires ou sans fil avec des réseaux locaux ou des systèmes de gestion de bâtiments.

En combinant ces composants, un système de détection des fuites de gaz peut contribuer de manière significative à la sécurité des personnes et des biens en identifiant rapidement les fuites de gaz potentiellement dangereuses et en permettant une réponse appropriée.

Comment la carte ESP32 contrôle le capteur de gaz MQ-4 et l'afficheur SSD1306 ?

La détection des fuites de gaz avec une carte ESP32 peut être réalisée en utilisant un capteur de gaz approprié, tel qu'un capteur de gaz MQ série, qui est largement utilisé pour détecter divers gaz inflammables et toxiques. Voici un exemple de fonctionnement général de ce système :

1- Installation du capteur de gaz: Connectez le capteur de gaz à la carte ESP32. Habituellement, cela implique de connecter les broches de sortie du capteur (analogiques ou numériques) aux broches d'entrée de l'ESP32.

2- Programmation de l'ESP32: Utilisez le langage de programmation MicroPython pour programmer l'ESP32. Le code doit inclure des instructions pour lire les données du capteur de gaz à intervalles réguliers.

3- Traitement des données: Les données lues à partir du capteur de gaz sont traitées pour déterminer s'il y a une concentration de gaz dangereuse dans l'air. Cela peut impliquer de comparer les valeurs lues avec des seuils prédéfinis.

4- Affichage sur l'afficheur SSD1306: Si une concentration de gaz dangereuse est détectée, un message d'alerte approprié est affiché sur l'écran SSD1306. Cela peut être fait en utilisant les bibliothèques appropriées pour contrôler l'afficheur SSD1306 depuis l'ESP32.

Les composants du système de détection de gaz

Carte ESP32 :

Carte ESP32

L'ESP32 est un microcontrôleur à faible consommation d'énergie, doté de fonctionnalités Wi-Fi et Bluetooth intégrées. Il est largement utilisé dans le domaine de l'IoT (Internet des Objets), du développement de projets embarqués et dans d'autres applications nécessitant une connectivité sans fil et un traitement de données sur une petite échelle.

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.

Ecran SSD1306 :

l'écran SSD1306 est un écran à matrice de points (dot matrix display) largement utilisé dans les projets électroniques, notamment pour afficher des informations sur de petits écrans OLED. Le SSD1306 est le contrôleur de l'écran OLED et il est compatible avec différentes tailles d'écrans. Il est souvent utilisé avec des microcontrôleurs comme la carte ESP32

Il est utilisé pour afficher un message d'alerte si 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.

Fils de connexion :

Fils de connexion

Des fils de connexion sont nécessaires pour relier les différents composants ensemble, tels que la connexion entre la carte ESP32 et capteur MQ-4.

Câblage de la carte ESP32 avec le capteur MQ-4 et l'afficheur SSD1306

Détail des connexions du capteur MQ-4 à la carte ESP32 :

Connecter la broche VCC du capteur MQ-4 à la broche 5V de la carte ESP32

Connecter la broche GND du capteur MQ-4 à la broche GND de la carte ESP32

Connecter la broche DO du capteur MQ-4 à la broche analogique GPIO32 de la carte ESP32

Détail des connexions de l'écran SSD1306 à la carte ESP32 :

Connecter la broche VCC de l'écran à 5V de la carte ESP32

Connecter la broche GND de l'écran à GND de la carte ESP32

Connecter la broche SDA de l'écran à la broche GPIO21 de la carte ESP32

Connecter la broche SCL de l'écran à la broche GPIO22 de la carte ESP32

Programmer la carte ESP32 pour détecter la fuite de gaz et afficher un message d'alerte

Pour programmer la carte ESP32 en MicroPython pour détecter une fuite de gaz et afficher un message d'alerte sur un afficheur LCD, vous pouvez suivre les étapes suivantes :

1- vous devez disposer d'un environnement MicroPython installé sur votre ESP32.

2- Flashez votre ESP32 avec MicroPython en utilisant Firmware esp32-20210902-v1.17.bin.

3- Importer la bibliothèque ssd1306.py dédiées à l'écran SSD1306

4- Écrivez le code suivant :

from machine import Pin, ADC, I2C
import ssd1306
from time import sleep
# ESP32 Pin assignment
i2c = I2C(-1, scl=Pin(22), sda=Pin(21))
oled_width = 128
oled_height = 64
# Initialisation de l'afficheur SSD1306
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)
# Initialiser l'objet ADC pour lire les données analogiques
gaz = ADC(Pin(34))
gaz.atten(ADC.ATTN_11DB)       
while True:
  oled.fill(0)
  oled.show()  
  # Lire la valeur analogique 
  gaz_value = gaz.read()
  # Si le capteur MQ-4 detecte fuite de gaz
  if (gaz_value<500):
    oled.text('Presence of gas', 0, 0)
    oled.show()
  else:
    oled.text('Absence of gas', 0, 0)
    oled.show()
  sleep(1)

from machine import Pin, ADC, I2C

import ssd1306

from time import sleep

# ESP32 Pin assignment

i2c = I2C(-1, scl=Pin(22), sda=Pin(21))

oled_width = 128

oled_height = 64

# Initialisation de l'afficheur SSD1306

oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)

# Initialiser l'objet ADC pour lire les données analogiques

gaz = ADC(Pin(34))

gaz.atten(ADC.ATTN_11DB)

while True:

oled.fill(0)

oled.show()

# Lire la valeur analogique

gaz_value = gaz.read()

# Si le capteur MQ-4 detecte fuite de gaz

if (gaz_value<500):

oled.text('Presence of gas', 0, 0)

oled.show()

else:

oled.text('Absence of gas', 0, 0)

oled.show()

sleep(1)

Exécution du code : Chargez ce code sur votre carte ESP32 équipée de MicroPython. Assurez-vous que les connexions matérielles sont correctes. Une fois le code exécuté, l'ESP32 surveillera en continu le capteur de gaz et affichera un message d'alerte sur l'écran SSD1306 dès qu'une fuite de gaz sera détectée.

Assurez-vous d'ajuster les valeurs telles que le seuil de détection en fonction des caractéristiques de votre capteur de gaz.