Système de détection de fuites de gaz IoT piloté par Micro:bit

Plan de tutoriel

1- Présentation du système de détection de fuites de gaz IoT

2- Comment la carte Micro:bit contrôle le système de détection de gaz ?

3- Matériel nécessaire

4- Schéma de câblage du système

5- Programmation de la carte Micro:bit

Présentation du système de détection de fuites de gaz IoT

Un système de détection de fuites de gaz IoT est un dispositif moderne conçu pour détecter la présence de gaz dangereux (comme le méthane, le propane, le butane ou le monoxyde de carbone) dans l’air et avertir rapidement les utilisateurs afin de prévenir les accidents domestiques ou industriels.

1- Composants principaux :

- Capteurs de gaz (ex. capteurs MQ-series) mesurent la concentration des gaz dans l’air.

- Microcontrôleur ou carte de contrôle (Arduino, ESP32, etc.) traite les signaux des capteurs et déclenche les alertes.

- Module de communication IoT (Wi-Fi, LoRa, GSM, etc.) permet l’envoi de données vers Internet ou le cloud.

- Système d’alerte (buzzer, sirène, voyants lumineux) avertit localement en cas de fuite.

- Plateforme cloud ou application mobile permet la surveillance à distance, l’historique des données et l’envoi de notifications.

2- Fonctionnement du système

a- Les capteurs détectent les niveaux de gaz en continu.

b- Si la concentration dépasse un seuil critique :

c- Une alarme locale se déclenche (sonore ou visuelle).

d- Le système envoie une alerte via Internet (SMS, notification mobile, email).

e- Les données sont stockées ou visualisées sur une plateforme IoT, permettant un suivi en temps réel et des analyses.

Comment la carte Micro:bit contrôle le système de détection de gaz ?

Notre système permet de détecter une fuite de gaz (principalement du méthane) et d’envoyer automatiquement une alerte par e-mail grâce à l’Internet des Objets (IoT). Il repose sur trois éléments clés : Micro:bit, capteur MQ-4 et module Wi-Fi ESP8266.

Il fonctionne de la manière suivante :

1. Détection du gaz

Le capteur MQ-4 mesure la concentration de gaz.

Il produit une tension analogique qui augmente avec la présence de méthane.

2. Lecture et traitement par la Micro:bit

La Micro:bit lit la tension analogique via une entrée analogique.

Elle compare la valeur lue à un seuil prédéfini :

Si la valeur est faible → atmosphère normale.

Si la valeur dépasse le seuil → fuite détectée.

3. Communication avec le module ESP8266

Si une fuite est détectée, la Micro:bit envoie un message via UART (port série) au module ESP8266.

Ce message contient :

soit un simple signal d’alerte,

soit la valeur mesurée par le capteur.

4. Connexion Internet via ESP8266

L’ESP8266 se connecte au réseau Wi-Fi configuré.

Il envoie les données vers une plateforme IoT (par ex. ThingSpeak ou IFTTT).

5. Envoi d’une alerte par e-mail

La plateforme IoT reçoit l’alerte.

Elle déclenche l’envoi d’un e-mail automatique à l’utilisateur.

L’e-mail contient généralement un message d’avertissement.

Matériel nécessaire

1- Carte Micro:bit

La carte Micro:bit est un microcontrôleur programmable.

Elle lit et analyse les données du capteur MQ-4.

Elle déclenche la communication avec le module ESP8266.

Carte d'Extension GPIO pour Micro:bit

La carte d'extension GPIO permet de connecter des composants qui nécessitent plus de broches d'entrée/sortie que celles offertes par la carte Micro:bit.

2- Capteur de gaz MQ-4

Le capteur de gaz MQ-4 détecte la concentration de méthane (CH₄) et autres gaz inflammables.

Il produit un signal analogique proportionnel à la quantité de gaz détectée.

3- Module Wi-Fi ESP8266

Le module ESP8266 permet la connexion à Internet via Wi-Fi.

Il transmet les informations vers un serveur ou une plateforme IoT capable d’envoyer des e-mails.

4. Module d'alimentation 5V/3.3V

Un module d’alimentation 3.3V/5V est un module de conversion de tension qui permet de fournir une tension de 3,3V ou de 5V à un circuit électronique. Il est utilisé pour alimenter le module Wifi ESP8266.

5. Câbles de Connexion (Jumper Wires)

Pour relier les broches de la carte ESP32 aux broches du capteur de gaz MQ-4

6- Breadboard (Plaque d'essai) :

Une breadboard est utile pour créer un circuit temporaire et connecter facilement les composants entre eux.

7- Plateforme IFTTT

Le plateforme sert d’intermédiaire pour déclencher l’envoi de l’e-mail d’alerte.

Schéma de câblage du système

pour le capteur MQ-4 on connecte :

- la broche DO à la broche P2 de la carte Micro:bit

- la broche VCC à la broche 5V de la carte GPIO

- la broche GND à la broche GND de la carte Micro:bit

Pour le module ESP8266, on connecte:

- la broche RX au Pin P0 de la carte Micro:bit

- la broche TX au Pin P1 de la carte Micro:bit

- la broche GND au GND de la carte Micro:bit

- les deux broches 3V3 et EN à la broche 5V du module de l’alimentation

Programmation de la carte Micro:bit

Passons à la programmation de la carte Micro:bit avec MakeCode pour notre projet détecteur de gaz connecté à l’IoT. Voici une explication étape par étape de ce qu'on doit faire dans l’éditeur Microsoft MakeCode.

1. Configurer les blocs au démarrage

Aller dans MakeCode (https://makecode.microbit.org).

Créez un nouveau projet.

2- Ajout de l'extension ESP8266

Ajoutez l'extension nécessaire pour utiliser le module Wifi ESP8266. Pour cela, cliquez sur l'icône de la roue dentée en bas à gauche de l'éditeur, puis sélectionnez "Extensions". Recherchez et ajoutez l'extension "ESP8266".

Voici le programme Makecode qui permet de :

1- Lire les valeurs du capteur MQ-4 (gaz méthane).

2- Comparer ces valeurs à un seuil critique.

3- Si une fuite est détectée :

a- Afficher un message d’alerte sur l’écran LED.

b- Envoyer un signal via UART (port série) vers le module ESP8266, qui se chargera de l’envoi vers Internet (via une plateforme IoT comme IFTTT ou ThingSpeak).