Budowa inteligentnego detektora gazu z ESP32 i czujnikiem MQ-2

Wprowadzenie

Wycieki gazu są bardzo niebezpieczne pod względem bezpieczeństwa, ponieważ mogą spowodować wybuch, pożar, a nawet problemy zdrowotne. Z tego powodu niezawodny detektor gazu staje się przydatny, aby zapewnić spokój ducha i szybkie powiadomienie w przypadku jakiegokolwiek wycieku. W tym przewodniku pokażemy, jak zrobić inteligentny detektor gazu za pomocą mikrokontrolera ESP32 i czujnika gazu MQ-2. Ten projekt dostarczy Ci wiedzy, jak stworzyć niedrogie rozwiązanie do wykrywania gazu, które jest wszechstronne.

Zrozumienie komponentów

Mikrokontroler ESP32

Projekty IoT szeroko wykorzystują potężny i elastyczny mikrokontroler ESP32. Należą do nich:

Wbudowana łączność Wi-Fi i Bluetooth
Kilka analogowych i cyfrowych pinów wejścia/wyjścia
Niski poziom zużycia energii.
Łatwo programowalny za pomocą Arduino IDE.

Czujnik gazu MQ-2

Czujnik MQ-2 to tani i powszechnie dostępny czujnik, który może wykrywać kilka gazów, takich jak:

Metan (CH4)
Propan (C3H8)
Butan (C4H10)
Skroplony gaz ropopochodny (LPG)
Dym
Alkohol

Czujnik generuje analogowy sygnał napięciowy, który zmienia się w zależności od stężenia wykrywanego gazu.

Konfiguracja sprzętu

Aby zbudować detektor gazu, będziesz potrzebować następujących komponentów:

Płytka rozwojowa ESP32
Czujnik gazu MQ-2
Płytka stykowa
Przewody połączeniowe
Rezystor (10k omów)
Opcjonalnie: Buzzer, dioda LED, wyświetlacz LCD

Schemat połączeń jest następujący:

ESP32:

Pin 5V: Połączony z dodatnim (+) pinem czujnika MQ-2
Pin wejścia analogowego (A0): Połączony z pinem wyjściowym czujnika MQ-2
Pin uziemienia: Połączony z ujemnym (-) pinem czujnika MQ-2

Czujnik MQ-2:

Pin dodatni (+): Połączony z pinem 5V ESP32
Pin wyjściowy: Połączony z pinem A0 ESP32
Pin ujemny (-): Połączony z pinem uziemienia ESP32

Rezystor:

Jeden koniec podłączony do pinu 5V ESP32
Drugi koniec podłączony do dodatniego (+) pinu czujnika MQ-2

Opcjonalne komponenty:

Podłącz buzzer do cyfrowego pinu wyjściowego ESP32, aby uzyskać dźwiękowy alarm.
Podłącz diodę LED do cyfrowego pinu wyjściowego ESP32 jako wizualny alarm.
Podłącz wyświetlacz LCD do ESP32, aby wyświetlić odczyt stężenia gazu.

Tworzenie oprogramowania

1. Zainstaluj Arduino IDE: Pobierz i zainstaluj Arduino IDE ze strony oficjalnej.

2. Zainstaluj wsparcie dla płytki ESP32: W Arduino IDE przejdź do Plik -> Preferencje i dodaj następujący URL do **Dodatkowych adresów URL Menedżera płytek:**

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

3. Wybierz płytkę ESP32: Otwórz Arduino IDE i przejdź do **Narzędzia -> Płytka -> ESP32 Arduino by Espressif -> ESP32 Dev Module**. Wybierz odpowiedni port COM dla swojej płytki ESP32.

4. Prześlij kod: Skopiuj i wklej poniższy kod do Arduino IDE i prześlij go do swojej płytki ESP32.

#include 

const int sensorPin = A0; // Analogowy pin wejściowy dla czujnika MQ-2

void setup() {
  Serial.begin(115200); // Inicjalizuj komunikację szeregową
}

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(sensorPin);
  float gasConcentration = map(sensorValue, 0, 4095, 0, 100); // Przekształć wartość czujnika na zakres stężenia gazu (0-100)
  Serial.print('Stężenie gazu:' );
  Serial.println(gasConcentration); // Wydrukuj stężenie gazu
  delay(1000); // Opóźnienie o 1 sekundę
}

5. Monitoruj Monitor Szeregowy: Otwórz Monitor Szeregowy w Arduino IDE (Narzędzia -> Monitor Szeregowy). Odczyty stężenia gazu będą wyświetlane w Monitorze Szeregowym.

Kalibracja i testowanie

1. Skalibruj czujnik: Przed użyciem detektora gazu ważne jest skalibrowanie czujnika MQ-2. Wystaw czujnik na świeże powietrze i zanotuj odczyt bazowy. Ten odczyt bazowy reprezentuje sygnał czujnika w czystym powietrzu.

2. Przetestuj czujnik: Wystaw czujnik na działanie znanego źródła gazu (np. kuchenki gazowej lub zapalniczki) i obserwuj reakcję czujnika. Wyjście czujnika powinno wzrastać wraz ze wzrostem stężenia gazu.

3. Dostosuj kod (opcjonalnie): Możesz dostosować funkcję mapowania w kodzie Arduino, aby precyzyjnie dostroić odczyty stężenia gazu na podstawie zachowania twojego czujnika.

Ulepszenia i zastosowania

1. Zintegruj alarm: Można dodać alarm dźwiękowy (buzzer) lub alarm wizualny (LED), który zostanie aktywowany za każdym razem, gdy wystąpi wyciek gazu. Może się to zdarzyć, gdy stężenie gazu przekroczy ustalony próg.

2. Włącz zdalny monitoring: Funkcja Wi-Fi w ESP32 umożliwia korzystanie z aplikacji na smartfonie lub interfejsu internetowego do zdalnego monitorowania stężeń gazów. W tym momencie mogą być potrzebne usługi takie jak Blynk lub ThingSpeak do tworzenia prostych pulpitów nawigacyjnych do wizualizacji danych i powiadomień awaryjnych.

3. Połącz z systemami inteligentnego domu: Możesz zautomatyzować reakcje na wycieki gazu, takie jak wyłączanie urządzeń lub wysyłanie powiadomień na telefon, integrując swój detektor gazu z systemami inteligentnego domu, np. Amazon Alexa i Google Assistant.

Wniosek

Aby stworzyć inteligentny detektor gazu za pomocą mikrokontrolera ESP32 i czujnika gazu MQ-2, ten przewodnik dostarczył Ci cenną pomoc. Ma na celu zabezpieczenie domu przed wszelkim niebezpieczeństwem spowodowanym przez gazy wydostające się do niego z urządzeń.
Zawsze dbaj o swoje bezpieczeństwo; jeśli nie jesteś pewien lub potrzebujesz dodatkowych informacji, skonsultuj się z profesjonalistami. Wypróbuj różne emanacje i zastosowania, aby znaleźć spersonalizowany detektor gazu, który najlepiej odpowiada Twoim indywidualnym warunkom.