Système d’alarme de fuite de gaz basé sur ESP32, capteur MQ-4 et afficheur LCD

ESP32 02-04-24

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Plan du Tutoriel

Introduction

1- Fonctionnement du système d'alarme de fuite de gaz

2- Les composants du système

3- Montage du système

4- Programmation de la carte ESP32

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

Le système d'alarme de fuite de gaz basé sur la carte ESP32, le capteur MQ-4, l'afficheur LCD, la LED et le buzzer est conçu pour détecter la présence de gaz potentiellement dangereux et alerter les utilisateurs en cas de fuite. Voici une description détaillée de son fonctionnement :

1- Capteur de gaz MQ-4 :

- Le capteur MQ-4 est utilisé pour détecter la présence de gaz inflammables tels que le méthane, le propane et le butane.

- Il fonctionne en mesurant les variations de résistance électrique dues à la présence de gaz dans l'air.

2- Carte ESP32 :

- L'ESP32 est un microcontrôleur puissant et polyvalent qui sera utilisé pour lire les données du capteur MQ-4, contrôler les dispositifs de sortie (LED et buzzer) et gérer l'affichage sur l'afficheur LCD.

- Il peut également être configuré pour envoyer des alertes via Wi-Fi ou Bluetooth à d'autres appareils connectés.

3- Afficheur LCD :

L'afficheur LCD est utilisé pour afficher des informations importantes telles que la concentration de gaz détectée, les alertes et les instructions à l'utilisateur.

4- LED :

La LED sera utilisée comme indicateur visuel pour signaler différents états du système, tels que la détection de gaz et les alertes.

5- Buzzer :

Le buzzer est utilisé comme un moyen d'alerte audible pour attirer l'attention de l'utilisateur en cas de détection de gaz dangereux.

6- Fonctionnement général :

- L'ESP32 lit périodiquement les données du capteur MQ-4 pour surveiller la concentration de gaz dans l'environnement.

- Si la concentration de gaz dépasse un seuil prédéfini, l'ESP32 active à la fois la LED et le buzzer pour alerter les utilisateurs.

- En même temps, il affiche des informations sur l'afficheur LCD pour indiquer le type de gaz détecté et les mesures à prendre.

- Le système peut être configuré pour arrêter l'alarme manuellement une fois que la situation est sous contrôle, ou il peut être doté d'une fonction d'arrêt automatique après un certain laps de temps.

En résumé, le système utilise le capteur MQ-4 pour détecter les fuites de gaz, l'ESP32 pour traiter les données et contrôler les dispositifs de sortie (LED et buzzer), l'afficheur LCD pour afficher des informations importantes et l'interface utilisateur pour permettre à l'utilisateur d'interagir avec le système. Cela crée un système complet et efficace pour détecter et alerter en cas de fuite de gaz.

Les composants du système

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.

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.

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, le capteur de gaz MQ-4, afficheur LCD, la LED et le Buzzer.

Montage du système

Montage du système d'alarme de fuite de gaz basé sur ESP32, capteur MQ-4 et afficheur LCD

Connexion 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

Connexion 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

Connexion du Buzzer à la carte ESP32 :

- Connecter la borne (+) du buzzer à la broche GPIO18 de la carte ESP32.

- Connecter la borne (-) du buzzer à la broche GND de la carte ESP32.

Connexion de la LED à la carte ESP32 :

- Connectez une résistance en série avec la LED: La résistance est connectée entre la broche GPIO19 et la borne positive (anode) de la LED.

- Connectez la borne négative (cathode) de chaque LED à la masse (GND) de la carte ESP32.

Programmation de la carte ESP32

Pour programmer le système d'alarme de fuite de gaz avec MicroPython:

1- Disposez d'un environnement MicroPython installé sur votre ESP32 comme Thonny.

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

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

4- Écrivez le code suivant :

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

I2C_ADDR = 0x27
totalRows = 2
totalColumns = 16
#initializing the I2C method for ESP32
i2c = SoftI2C(scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=10000)     
lcd = I2cLcd(i2c, I2C_ADDR, totalRows, totalColumns)

redled_pin=Pin(19, Pin.OUT)
buzzer_pin=Pin(18, Pin.OUT)

gaz = ADC(Pin(34))
gaz.atten(ADC.ATTN_11DB)       

while True:
  <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<1000):
    <span class="hljs-comment"># Affichage du message d'alerte sur l'ecran LCD</span>
    lcd.putstr('Attention gas!!!')    
    redled_pin.value(1) # allumer LED  
    buzzer_pin.value(1) # activer Buzzer
  else: # en cas d'absence de gaz
    lcd.clear() # effacer le contenu de l'ecran LCD
    redled_pin.value(0) # eteindre LED
    buzzer_pin.value(0) # desactiver Buzzer
  sleep(0.5)

from machine import Pin, SoftI2C, ADC

from lcd_api import LcdApi

from i2c_lcd import I2cLcd

from time import sleep

I2C_ADDR = 0x27

totalRows = 2

totalColumns = 16

#initializing the I2C method for ESP32

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

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

redled_pin=Pin(19, Pin.OUT)

buzzer_pin=Pin(18, Pin.OUT)

gaz = ADC(Pin(34))

gaz.atten(ADC.ATTN_11DB)

while True:

<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<1000):

<span class="hljs-comment"># Affichage du message d'alerte sur l'ecran LCD</span>

lcd.putstr('Attention gas!!!')

redled_pin.value(1) # allumer LED

buzzer_pin.value(1) # activer Buzzer

else: # en cas d'absence de gaz

lcd.clear() # effacer le contenu de l'ecran LCD

redled_pin.value(0) # eteindre LED

buzzer_pin.value(0) # desactiver Buzzer

sleep(0.5)

Ce programme lit périodiquement la valeur du capteur MQ-4, compare cette valeur à un seuil prédéfini, et active l'alarme (LED et buzzer) ainsi que l'affichage LCD en cas de dépassement du seuil. Sinon, il désactive l'alarme.