Vytváření chytrého detektoru plynu s ESP32 a senzorem MQ-2

Zavedení

Úniky plynu jsou velmi nebezpečné z hlediska bezpečnosti, protože mohou způsobit výbuch, požár nebo dokonce zdravotní problémy. Z tohoto důvodu je spolehlivý detektor plynu užitečný, protože poskytuje klid na duši a rychlé upozornění v případě úniku. V tomto průvodci vás naučíme, jak vyrobit chytrý detektor plynu pomocí mikrokontroléru ESP32 a plynového senzoru MQ-2. Tento projekt vám poskytne znalosti k vytvoření cenově dostupného řešení pro detekci plynu, které je všestranné.

Pochopení komponent

Mikrokontrolér ESP32

Projekty IoT hojně využívají výkonný a flexibilní mikrokontrolér ESP32. Patří sem:

Vestavěné připojení Wi-Fi a Bluetooth
Několik analogových a digitálních vstupně/výstupních pinů
Nízká spotřeba energie.
Snadno programovatelné pomocí Arduino IDE.

Plynový senzor MQ-2

Senzor MQ-2 je nízkonákladový a široce dostupný senzor, který dokáže detekovat několik plynů, jako například:

Metan (CH4)
Propan (C3H8)
Butan (C4H10)
Zkapalněný ropný plyn (LPG)
Kouř
Alkohol

Senzor vydává analogový napěťový signál, který se mění podle koncentrace detekovaného plynu.

Nastavení hardwaru

K sestavení detektoru plynu budete potřebovat následující komponenty:

Vývojová deska ESP32
Plynový senzor MQ-2
Prkénko
Startovací kabely
Rezistor (10k ohmů)
Volitelné: Bzučák, LED, LCD displej

Schéma připojení je následující:

ESP32:

Pin 5V: Připojen k pozitivnímu (+) pinu senzoru MQ-2
Analogový vstupní pin (A0): Připojen k výstupnímu pinu senzoru MQ-2
Zemnící pin: Připojen k zápornému (-) pinu senzoru MQ-2

Senzor MQ-2:

Pozitivní (+) pin: Připojen k 5V pinu ESP32
Výstupní pin: Připojen k pinu A0 na ESP32
Negativní (-) pin: Připojen k zemnícímu pinu ESP32

Rezistor:

Jeden konec připojen k pinu 5V na ESP32
Druhý konec připojen k pozitivnímu (+) pinu senzoru MQ-2

Volitelné komponenty:

Připojte bzučák k digitálnímu výstupnímu pinu ESP32 pro zvukový alarm.
Připojte LED k digitálnímu výstupnímu pinu ESP32 pro vizuální alarm.
Připojte LCD displej k ESP32 pro zobrazení hodnoty koncentrace plynu.

Vývoj softwaru

1. Nainstalujte Arduino IDE: Stáhněte a nainstalujte Arduino IDE z oficiálních stránek.

2. Nainstalujte podporu desky ESP32: V Arduino IDE přejděte na Soubor -> Předvolby a přidejte následující URL do **Další URL správce desek:**

https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json

3. Vyberte desku ESP32: Otevřete Arduino IDE a přejděte na **Nástroje -> Deska -> ESP32 Arduino od Espressif -> ESP32 Dev Module**. Vyberte odpovídající COM port pro vaši desku ESP32.

4. Nahrajte kód: Zkopírujte a vložte následující kód do Arduino IDE a nahrajte jej na vaši desku ESP32.

#include 

const int sensorPin = A0; // Analogový vstupní pin pro senzor MQ-2

void setup() {
  Serial.begin(115200); // Inicializace sériové komunikace
}

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(sensorPin);
  float gasConcentration = map(sensorValue, 0, 4095, 0, 100); // Namapujte hodnotu senzoru na rozsah koncentrace plynu (0-100)
  Serial.print('Koncentrace plynu:' );
  Serial.println(gasConcentration); // Vytisknout koncentraci plynu
  delay(1000); // Zpoždění na 1 sekundu
}

5. Sledujte sériový monitor: Otevřete sériový monitor v Arduino IDE (Nástroje -> Sériový monitor). Hodnoty koncentrace plynu budou zobrazeny v sériovém monitoru.

Kalibrace a testování

1. Kalibrujte senzor: Před použitím detektoru plynu je nezbytné kalibrovat senzor MQ-2. Vystavte senzor čerstvému vzduchu a zaznamenejte základní hodnotu. Tato základní hodnota představuje výstup senzoru v čistém vzduchu.

2. Otestujte senzor: Vystavte senzor známému zdroji plynu (např. plynovému sporáku nebo zapalovači) a sledujte reakci senzoru. Výstup senzoru by měl stoupat s rostoucí koncentrací plynu.

3. Upravte kód (volitelné): Můžete upravit mapovací funkci v kódu Arduino, abyste doladili hodnoty koncentrace plynu podle chování vašeho senzoru.

Vylepšení a aplikace

1. Integrace alarmu: Lze přidat zvukový alarm (bzučák) nebo vizuální alarm (LED), který se aktivuje vždy, když dojde k úniku plynu. K tomu dojde, když koncentrace plynu překročí předem stanovený práh.

2. Povolit vzdálené monitorování: Funkce Wi-Fi u ESP32 vám umožňuje použít aplikaci ve vašem smartphonu nebo webové rozhraní pro vzdálené monitorování koncentrací plynů. V tomto bodě můžete potřebovat služby jako Blynk nebo ThingSpeak pro vytvoření jednoduchých panelů pro vizualizaci dat a nouzová upozornění.

3. Připojte se k systémům chytré domácnosti: Můžete automatizovat reakce na úniky plynu, například vypínání spotřebičů nebo odesílání oznámení do telefonu, integrací vašeho detektoru plynu se systémy chytré domácnosti, např. Amazon Alexa a Google Assistant.

Závěr

Pro vytvoření chytrého detektoru plynu pomocí mikrokontroléru ESP32 a plynového senzoru MQ-2 vám tento návod poskytl cennou pomoc. Je zaměřen na zabezpečení domácnosti před jakýmkoli nebezpečím způsobeným plyny, které unikají do ní prostřednictvím jejích spotřebičů.
Vždy dbejte na svou bezpečnost; pokud si nejste jisti nebo potřebujete další informace, poraďte se s odborníky. Vyzkoušejte různé emise a aplikace pro osobní detektor plynu, který vám nejlépe vyhovuje v konkrétních situacích.