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

Arduino UNO 04-04-24

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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 LCD, 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 LCD : L'afficheur LCD 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 LCD 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 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 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 LCD

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 LCD à la carte Arduino :

Connecter la broche VCC de l'écran à 5V 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 bibliothèque LiquidCrystal_I2C dédiées à l'afficheur LCD I2C

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4);

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() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(buzzer_pin, OUTPUT); 
  pinMode(redled_pin, OUTPUT);
  lcd.init(); // initialisation de l’afficheur
  lcd.backlight(); // active le rétro-éclairage
}
void loop () {
  analogVal = analogRead(analogPin); // Lecture de la valeur analogique du capteur MQ-4
  Serial.print("gaz= ");
  Serial.print(analogVal);
  
  if (analogVal<=seuil_detection)  // Si le capteur detecte une fuite de gaz
  { // Afficher un message d'alerte
    lcd.setCursor(0, 0); // se positionner à la première ligne
    lcd.print("Attention !!!"); 
    lcd.setCursor(0, 1); // se positionner à la première ligne
    lcd.print("gaz detected"); 
    // sonner le buzzer
    digitalWrite(buzzer_pin, HIGH); 
    // allumer LED rouge
    digitalWrite(redled_pin, HIGH);
  }
  else {
    lcd.clear(); // effacer le contenu de l’Afficheur LCD
    // arreter le buzzer
    digitalWrite(buzzer_pin, LOW); 
    // eteindre LED rouge
    digitalWrite(redled_pin, LOW); 
  }
  delay(100); 
  }

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4);

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() {

Serial.begin(9600);

pinMode(buzzer_pin, OUTPUT);

pinMode(redled_pin, OUTPUT);

lcd.init(); // initialisation de l’afficheur

lcd.backlight(); // active le rétro-éclairage

}

void loop () {

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

Serial.print("gaz= ");

Serial.print(analogVal);

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

{ // Afficher un message d'alerte

lcd.setCursor(0, 0); // se positionner à la première ligne

lcd.print("Attention !!!");

lcd.setCursor(0, 1); // se positionner à la première ligne

lcd.print("gaz detected");

// sonner le buzzer

digitalWrite(buzzer_pin, HIGH);

// allumer LED rouge

digitalWrite(redled_pin, HIGH);

}

else {

lcd.clear(); // effacer le contenu de l’Afficheur LCD

// arreter 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 LCD, d'un son émis par le buzzer et de l'activation de la LED.