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

ESP32 22-03-24

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Plan du Tutoriel

Introduction

1- Comment la carte ESP32 détecte les fuites de gaz et affiche un message d'alerte ?

2- Les composants du système de détection de gaz

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

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

Introduction

La détection des fuites de gaz est une étape essentielle pour assurer la sécurité. Voici quelques méthodes couramment utilisées pour détecter les fuites de gaz :

1- Odeur : Dans de nombreux cas, les gaz domestiques comme le propane ou le gaz naturel sont odorants, ajoutant une odeur distinctive (généralement du mercaptan) pour aider à détecter les fuites. Si vous percevez une odeur de gaz, c'est un signe évident de fuite.

2- Détecteurs de gaz : Les détecteurs de gaz sont des appareils conçus pour détecter la présence de gaz dans l'air. Ils peuvent être installés dans les maisons, les bâtiments commerciaux et industriels pour fournir une alerte précoce en cas de fuite de gaz. Certains détecteurs sont spécifiques à certains types de gaz, tandis que d'autres sont plus polyvalents.

3- Tests de savon : Pour les fuites de gaz sur des tuyaux ou des raccords, une méthode courante consiste à appliquer un mélange d'eau et de liquide vaisselle sur les zones suspectes. Si des bulles se forment, cela indique une fuite.

4- Équipement de détection électronique : Des appareils électroniques spécifiques peuvent être utilisés pour détecter les fuites de gaz dans les conduites de gaz, les systèmes de chauffage et les appareils à gaz. Ces outils utilisent généralement des capteurs pour détecter la présence de gaz dans l'air.

5- Inspection visuelle : Une inspection visuelle régulière des appareils à gaz, des conduites et des raccords peut également aider à repérer les signes de fuite, tels que des joints desserrés, des connexions endommagées ou des tuyaux corrodés.

Comment la carte ESP32 détecte les fuites de gaz et affiche un message d'alerte ?

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

Afficheur LCD I2C :

Un écran LCD qui simplifie la connexion à la carte Micro:bit en utilisant le protocole I2C. Il comprend un contrôleur intégré qui réduit le nombre de broches nécessaires pour le connecter à la carte ESP32.

Il est utilisé pour afficher le message d'alerte en cas de détection des fuites 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, capteur MQ-4 et l'afficheur LCD.

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

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 LCD 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 les bibliothèques "i2c_lcd" et "lcd_api" dédiées à l'écran LCD I2C

4- Écrivez le code suivant :

from machine import Pin, ADC, SoftI2C
from time import sleep
from lcd_api import LcdApi
from i2c_lcd import I2cLcd

I2C_ADDR = 0x27
totalRows = 2
totalColumns = 16
# Configuration des broches pour l'afficheur LCD
i2c = SoftI2C(scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=10000)     
lcd = I2cLcd(i2c, I2C_ADDR, totalRows, totalColumns)
# Configuration des broches pour le capteur de gaz
gaz = ADC(Pin(34))
gaz.atten(ADC.ATTN_11DB)       

while True:
  lcd.clear()
  <span class="hljs-comment"># Lecture de la valeur du capteur de gaz</span>
  gaz_value = gaz.read()
  # Si la valeur dépasse le seuil de détection
  if (gaz_value<500):
    <span class="hljs-comment"># Affichage du message d'alerte sur l'écran LCD</span>
    lcd.putstr('Presence of gas')
  else:
     <span class="hljs-comment"># Affichage d'un message normal sur l'écran LCD</span>
    lcd.putstr('Absence of gas')
  # Attente d'une seconde avant de refaire la lecture
  sleep(1)

from machine import Pin, ADC, SoftI2C

from time import sleep

from lcd_api import LcdApi

from i2c_lcd import I2cLcd

I2C_ADDR = 0x27

totalRows = 2

totalColumns = 16

# Configuration des broches pour l'afficheur LCD

i2c = SoftI2C(scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=10000)

lcd = I2cLcd(i2c, I2C_ADDR, totalRows, totalColumns)

# Configuration des broches pour le capteur de gaz

gaz = ADC(Pin(34))

gaz.atten(ADC.ATTN_11DB)

while True:

lcd.clear()

# Lecture de la valeur du capteur de gaz

gaz_value = gaz.read()

# Si la valeur dépasse le seuil de détection

if (gaz_value<500):

# Affichage du message d'alerte sur l'écran LCD

lcd.putstr('Presence of gas')

else:

# Affichage d'un message normal sur l'écran LCD

lcd.putstr('Absence of gas')

# Attente d'une seconde avant de refaire la lecture

sleep(1)

Transfert du code sur l'ESP32: Utilisez votre éditeur de texte préféré pour écrire le code dans un fichier, puis transférez ce fichier sur votre carte ESP32 à l'aide de l'outil de transfert de fichiers MicroPython, comme Thonny.

Une fois le code transféré et exécuté sur votre ESP32, il devrait détecter les fuites de gaz à l'aide du capteur de gaz et afficher un message d'alerte approprié sur l'écran LCD en conséquence. Assurez-vous d'adapter les broches GPIO et les paramètres en fonction de votre matériel spécifique.