نظام إنذار تسرب الغاز يعتمد على لوحة ESP32 و مستشعر MQ-4

محاور الدرس

1- تعريف نظام إنذار لتسرب الغاز

2- كيف يعمل نظام إنذار تسرب الغاز يعتمد على لوحة ESP32 و مستشعر MQ-4 ؟

3- مكونات نظام إنذار تسرب الغاز

4- تركيب نظام إنذار تسرب الغاز

5- برمجة لوحة ESP32

تعريف نظام إنذار لتسرب الغاز

نظام إنذار لتسرب الغاز هو جهاز يستخدم للكشف عن وجود غازات ضارة في بيئة معينة، مثل غاز أول أكسيد الكربون (CO)، الغاز الطبيعي، البروبان، الميثان، أو أي غازات قابلة للاشتعال أخرى. يتم تصميم هذه الأنظمة لحماية الأفراد والممتلكات من الخطر الناتج عن تسرب الغازات والتي قد تؤدي إلى حوادث خطيرة مثل الانفجار أو التسمم.

يتضمن نظام إنذار لتسرب الغاز عادة مكونات مثل:

1- أجهزة الاستشعار (سنسورات) للغاز: تقوم برصد التركيزات الجزيئية للغاز في البيئة المحيطة وتحديد وجود تسرب. تتوفر أنواع مختلفة من السنسورات لكشف مجموعة متنوعة من الغازات.

2- وحدة المعالجة الرئيسية (Main Control Unit): يتم فيها تحليل البيانات المستقبلة من أجهزة الاستشعار واتخاذ القرارات بشأن تنبيه الأفراد بوجود تسرب غاز.

3- جهاز التنبيه: يتضمن أجهزة للتنبيه مثل الإنارة المؤشرة (LED) والصفارة (Buzzer) والرسائل النصية أو الإنذارات الصوتية الأخرى. يتم تشغيل هذه الأجهزة عندما يتم اكتشاف تسرب الغاز بواسطة السنسورات.

4- منافذ الاتصال (Communication Ports): يمكن للنظام أن يتم توصيله بأنظمة أخرى للإبلاغ عن التسرب مثل أنظمة الأمان في المباني أو أجهزة الإنذار عن بعد.

5- الطاقة والبطاريات: يحتاج النظام إلى مصدر طاقة مستمرة للعمل بشكل صحيح. يمكن استخدام الكهرباء المنزلية أو بطاريات كمصدر طاقة احتياطي.

6- مفتاح التشغيل/الإيقاف (On/Off Switch): يسمح بتشغيل وإيقاف تشغيل النظام حسب الحاجة.

تعمل هذه المكونات معًا لإنشاء بيئة آمنة وتنبيه الأفراد عند اكتشاف تسرب الغازات الضارة، مما يساعد على منع الحوادث والإصابات المحتملة.

كيف يعمل نظام إنذار تسرب الغاز يعتمد على لوحة ESP32 و مستشعر MQ-4 ؟

هذا النظام يتكون من مستشعر MQ-4 لكشف الغاز، ومستشعر ESP32 لمعالجة البيانات والتحكم في الأجهزة، والصمام الأحمر للتنبيه المرئي، وجرس (buzzer) للتنبيه السمعي. إليك كيف يعمل هذا النظام عمومًا:

1- قراءة بيانات المستشعر:

يقوم مستشعر MQ-4 بقياس تركيز الغاز في البيئة.

يتم استخدام مدخل التناظري على ESP32 لقراءة القيم من المستشعر MQ-4.

2- تحليل البيانات:

يتم استخدام ESP32 لتحليل البيانات المقروءة من المستشعر MQ-4.

يقارن النظام القيمة المقروءة من المستشعر بقيمة عتبة (threshold) محددة.

3- تشغيل الإنذار:

إذا تجاوزت قيمة الغاز المقروءة القيمة المحددة (عتبة التنبيه)، يتم تنشيط إنذار التسرب.

يتم تشغيل الصمام الأحمر لإظهار التنبيه المرئي.

يتم تشغيل الجرس للتنبيه السمعي.

4- إيقاف الإنذار:

بعدما يعود تركيز الغاز إلى مستويات آمنة، يتم إيقاف إنذار التسرب.

يتم إيقاف تشغيل الجرس وإيقاف تشغيل الصمام الأحمر.

5- تعديل الإعدادات: يمكن تعديل عتبة التنبيه (threshold) ومدة الإنذار ونغمة الجرس وسطوع الصمام حسب احتياجات المستخدم وظروف البيئة.

هذا هو الأساس العام لكيفية عمل نظام إنذار تسرب الغاز الذي يعتمد على مستشعر ESP32 ومستشعر MQ-4 والصمام الأحمر والجرس. تفاصيل أكثر يمكن إضافتها أو تعديلها حسب متطلبات التطبيق الخاصة.

مكونات نظام إنذار تسرب الغاز

لوحة ESP32:

 لوحة ESP32 هي لوحة تطوير مصغرة تعتمد على شرائح ESP32 المتكاملة، والتي توفر إمكانيات متقدمة للاتصال بشبكات Wi-Fi و Bluetooth بالإضافة إلى إمكانيات الحوسبة الصغيرة. تمكّنك هذه اللوحة من بناء مشاريع الإنترنت الصغيرة (IoT) والتحكم في الأجهزة والروبوتات والتفاعل مع البيئة المحيطة بسهولة.

حساس الغاز MQ

يستخدم جهاز الاستشعار MQ-4 للكشف عن تسرب الغاز

صمام ثنائي الباعث للضوء

الصمام ثنائي الباعث للضوء هو نوع من الأشباه الموصلات الذي ينبعث ضوء عند مرور التيار الكهربائي عبره.

الجرس الإلكتروني

الجرس الإلكتروني هو جهاز إلكتروني يستخدم لإصدار صوت التنبيه أو الإنذار عند حدوث حدث معين أو عند تلقي إشارة معينة. يتم استخدام الجرس الإلكتروني في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك الأنظمة الأمانية، وأجهزة التحكم، وأجهزة التنبيه.

وصلات الأسلاك (Jumper wires)

لتوصيل جهاز الاستشعار MQ-4 بESP32.

لوحة الاختبار

 هو مكون إلكتروني شائع الاستخدام لأداء النماذج الأولية السريعة والتجريب. يجعل من السهل توصيل المكونات الإلكترونية دون الحاجة إلى لحام.

تركيب نظام إنذار لتسرب الغاز يعتمد على حساس ESP32 وMQ-4

تفاصيل توصيلات حساس MQ-4 بلوحة ESP32:

قم بتوصيل طرف VCC الخاص بمستشعر MQ-4 بمنفذ 3.3V في ESP32

قم بتوصيل طرف GND الخاص بمستشعر MQ-4 بمنفذ GND الخاص بـESP32

قم بتوصيل طرف DO الخاص بمستشعر MQ-4 إلى طرف GPIO34 الخاص بـESP32

توصيل صمام ثنائي الباعث للضوء بلوحة ESP32:

يتم توصيل المقاوم بين طرف GPIO19 والطرف الموجب (الأنود) من صمام ثنائي الباعث للضوء.

قم بتوصيل الطرف السالب (الكاثود) لكل صمام ثنائي الباعث للضوء بالأرض (GND) للوحة ESP32.

توصيل الجرس بلوحة ESP32:

قم بتوصيل الطرف (+) الخاص بالجرس بمنفذ GPIO18 الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل الطرف (-) الخاص بالجرس بمنفذ GND الخاص بلوحة ESP32.

برمجة لوحة ESP32

إليك برنامج بسيط بلغة MicroPython لنظام إنذار تسرب الغاز يعتمد على مستشعر ESP32 وMQ-4، مع استخدام الصمام الأحمر والجرس: