خانه / چگونه بسازیم / الکترونیکی / دستگاه هشدار نشت گاز با استفاده از آردوینو [ Arduino ]

دستگاه هشدار نشت گاز با استفاده از آردوینو [ Arduino ]

متاسفانه هر ساله در فصل سرما شاهد حوادث ناشی از نشت گاز هستیم ،می توان با یک دستگاه هشدار نشت گاز از اغلب این حوادث تلخ که خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری وارد می کنند پیشگیری کرد.این مقاله به شما آموزش می دهد چگونه یک دستگاه هشدار نشت گاز بسازید. این مدار الکترونیکی در واقع مقدار گاز نشت کرده موجود در هوا را اندازه گیری می کند و آن را روی صفحه نمایشگر کریستال مایع (LCD) به نمایش می گذارد و وقتی مقدار آلودگی گاز در هوا بیش از مقدار مجاز از پیش تعیین شده باشد، یک آژیر را به صدا در آورده و رله را فعال می کند.
سنسور گازی که در این پروژه استفاده شده است مدل MQ2 است.این حسگر بر مبنای تکنولوژی دی اکسید قلع ( SnO2 ) کار می کند که می تواند گاز هایی مثل متان ، پروپان ، بوتان ، دود، الکل ، هیدروژن و … را در هوا شناسایی کند.
از آنجایی که گاز شهری و کپسول های گاز دارای متان ، بوتان و پروپان هستند ، این سنسور را می توان برای تشخیص نشت گاز شهری ، کپسول و … استفاده کرد.
عکس زیر نشان دهنده نقشه شماتیک و ریخت مدار سنسور تشخیص نشت گاز است :

نقشه شماتیک مدار های داخلی سنسور گاز MQ2
نقشه شماتیک مدار های داخلی سنسور گاز MQ2

سنسور گاز MQ2

سنسور MQ2 می تواند گاز های قابل اشتعال را به واسطه بالا رفتن دما در اثر اکسید شدن این گاز ها در المنت گرمایی موجود در سنسور شناسایی کند. یک بار دیگر به شکل نقشه سنسور در بالا دقت کنید . اگر گاز قابل اشتعالی در محیط نشت کرده باشد، اکسید شدن همان گاز در قسمت گرمایی سنسور باعث بالا رفتن دما خواهد شد. بالا رفتن دما موجب می شود که مقاومت الکتریکی کاهش یابد.این کم شدن مقاومت یعنی جاری شدن جریان بیشتر در مقاومت بار (Load Resistor) و طبق قانون اهم ولتاژ برابر است با جریان ضرب در مقاومت ، پس انتظار داریم در این وضعیت ولتاژ دو سر مقاومت بار بالا برود.
در واقع منطق پشت این حسگر گاز خیلی ساده است : کم شدن مقاومت الکتریکی با بالا رفتن دما را بطه دارد و بالا رفتن دما هم با وجود گاز قابل اشتعال در قسمت گرمایی سنسور، با این ساز و کار است که سنسور می تواند درصد گاز قابل اشتعال موجود در محیط را اندازه گیری کند.

در ساختنی بخوانید :  آموزش ساخت : جعبه حلقه چوبی شیک و با دوام بسازید
عکس سنسور گاز MQ2 همراه با نقشه پایه های آن
عکس سنسور گاز MQ2 همراه با نقشه پایه های آن

توضیحات مدار :

در شرایط عادی (هیچ آلودگی گازی در هوا نیست) ، مقاومت حسگر گاز خیلی بالاست . این مقاومت چیزی در حدود 850 کیلو اهم است. نتیجه این که جریان ناچیزی در مقاومت بار جریان دارد و ولتاژ دو سر مقاومت ناچیز و در حدود صفر است. وقتی سنسور در معرض گاز (متان ، LPG و …) قرار می گیرد. مقدار مقاومت داخل تا حدود 800 اهم سقوط می کند و در نتیجه جریان الکتریکی اجازه می یابد جاری شود. در این زمان ولتاژ مقاومت بار چیزی در حدود 4.62 ولت خواهد بود.
این ولتاژ به وسیله یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) به شکل عددی در می آید . عدد متناظر با ولتاژ 4.62 ولت ، عدد 948 است. این مقدار در یک متغیر به نام d ذخیره می شود (به کد برنامه نویسی پروژه دستگاه هشدار نشت گاز مراجعه کنید)
نمودار زیر نشان دهنده رابطه مقدار گاز در هوا و عدد خروجی سنسور گاز MQ2 است :

MQ2-lpg-sensor-graph
در واقعیت این نمودار به همین سادگی که مشاهده می کنید نیست و به شکل یک خط راست در نمی آید . اما در اینجا ما فرض می کنیم که خروجی ولتاژ سنسور یک خط راست است . اگر بخواهید رفتار سنسور را به شکل دقیقی به دست آورید باید یک اتاق گاز مجهز در اختیار داشته باشید که مقدار گاز را به تدریج از صفر درصد تا 100 درصد هوای موجود در اتاق تغییر داده و در هر مرحله مقدار خروجی حسگر گاز را یادداشت کنید. سپس این نقاط را به هم بچسبانید تا نمودار واقعی رفتار سنسور گاز به دست آید. به هر حال نمودار دقیق خروجی سنسور برای انجام این پروژه کارایی خاصی ندارد و ما هم از آن صرف نظر می کنیم.

در ساختنی بخوانید :  آموزش ساخت : با گل مصنوعی چراغ خواب بسازید

با توجه به نمودار و در نظر گرفتن خط راست ، مقدار غلظت گاز موجود در هوای محیط را می توانیم از معادله زیر حدس بزنیم:

P=d/9.48

متغیر d خروجی مبدل آنالوگ به دیجیتال است که به آردوینو متصل شده است و آردوینو آن را می خواند. P هم به معنای درصد است.
چرا معادله این قدر ساده شد ؟ چون ما رفتار سنسور را یک خط راست در نظر گرفتیم که به شکل y=mx+c است. سپس گفتیم که در مقدار صفر درصد گاز (x=0) ، خروجی سنسور هم صفر است (y=0) پس c هم مساوی صفر می شود.

نقشه مدار الکترونیکی دستگاه هشدار نشت گاز با آردوینو
نقشه مدار الکترونیکی دستگاه هشدار نشت گاز با آردوینو

خروجی سنسور گاز به پایه ورودی شماره A0 آردوینو متصل است . پایه 10 آردوینو برای کنترلر آژیر استفاده شده است و از پایه شماره 13 هم برای کنترل کردن رله بهره برده شده است.
نوع رله استفاده شده در این پروژه از نوع SPDT است که در پست شناخت رله ها کاملا آن ها را توضیح داده ایم . این خروجی رله را می توان برای روشن یا خاموش کردن هر دستگاهی که قرار است در مواقع نشت گاز به کار بیفتد استفاده کنیم. مانند فن تخلیه ، چراغ های گردان ، در باز کن و …
حاشیه فعال سازی رله ، یا به عبارت دیگر نقطه ای که دستگاه هشدار نشت گاز تصمیم به فعال کردن رله می گیرد روی 30% تنظیم شده است . می توانید این مقدار را در کد برنامه نویسی دستگاه تغییر دهید.
توجه داشته باشید حسگر های گاز از جمله حسگر MQ2 به دمای محیط و رطوبت هوا حساس هستند پس در تعیین حاشیه امن ، اثر دمای محیط و رطوبت هوا را نیز در نظر داشته باشید. برای سنجش رطوبت هوا می توانید از دستگاه رطوبت سنج کمک بگیرید .
اگر برای کار با سنسور یا تغییر دادن دستگاه با توجه به نیاز های خود دچار مشکل شدید می توانید از دیتاشیت سنسور MQ2 استفاده کنید.
کد برنامه نویسی آردوینو برای دستگاه هشدار نشت گاز را در زیر مشاهده می کنید :

در ساختنی بخوانید :  با جعبه های چوبی شلف دیواری چند طبقه بسازید

راه اندازی دستگاه هشدار نشت گاز :

  • سنسور MQ2 حداقل 24 ساعت زمان گرم شدن نیاز دارد که به شکل درستی عمل کند. پس این سنسور را حداقل 24 ساعت قبل از شروع کار دستگاه روشن کنید.
  • سیم پیچ گرما زای درون سنسور MQ2 جریانی در حدود 150mA مصرف می کند. شاید بهتر باشد برای سنسور یک منبع تغذیه جدا در نظر بگیرید .
  • می توانید تغذیه های 5 ولتی مدار را مستقیما از بر آردوینو تامین کنید و نیازی به مدار منبع تغذیه جداگانه نیست.
  • برد آردوینو برای روشن شدن نیاز به ولتاژ 9 ولت (یک آداپتور 9 ولتی) دارد.
کار با گاز های اشتعال زا ، هرچند به مقدار خیلی کم،می تواند خطر زا باشد . لطفا در صورتی که برای تست دستگاه هشدار نشت گاز از گاز های اشتعال زا استفاده می کنید،حتما موارد ایمنی را رعایت کنید.

منبع

خلاصه مطلب
آموزش ساخت دستگاه هشدار نشت گاز با آردوینو
عنوان مطلب
آموزش ساخت دستگاه هشدار نشت گاز با آردوینو
توضیح کوتاه
با استفاده از این آموزش می توانید یک مدار الکترونیکی هشدار دهنده نشت گاز بسازید.
نویسنده

بیشتر بخوانید:

آموزش ساخت : پرینتر سه بعدی رزینی (DLP) بسازید – بخش سوم... پرینترهای سه بعدی انواع مختلفی دارند؛ پرینترهای SLA، FDM و DLP. اگر بخواهید یکی از انواع پرینترهای سه بعدی را بخرید کارتان خیلی ساده است اما وقتی بخوا...
یک میز پذیرایی عجیب با شومینه و بدون دودکش بسازید!... در این ساختنی طرز ساخت میز پذیرایی را یاد می گیرید که در واقع شومینه هم هست؛ البته یک شومینه بدون دودکش! بهترین چیز برای یک روز سرد این است که آتش درس...
دسر کاراملی شکلاتی با کشک لیمو درست کنید... ترکیب شکلات، کارامل غلیظ و کشک لیمو به همراه کمی خامه طعمی را خلق میکند که قبلاً مشابهش را نچشیده اید. این دسر کاراملی شکلاتی برای هر فصلی از سال مناس...
آموزش ساخت: دستکش راهنمای رانندگی بسازید... اگر اهل دوچرخه سواری باشید، حتماً شما هم احساس کرده اید که هنگام حرکت در خیابان های شلوغ (بویژه در شب) بخوبی دیده نمی شوید. ساختنی یک ایده خوب برای حل...
آموزش ساخت میکروفون جالب با قوطی کبریت و مغز مداد!... در این ساختنی طرز ساخت میکروفون با یک روش متفاوت را یاد می گیرید. این میکروفون قرار نیست کارایی یک میکروفون را برای شما داشته باشد.اما می تواند کار اض...
با دستگاه برش لیزری، منجنیق رومیزی بسازید... اگر به دستگاه برش لیزری دسترسی دارید و درعین حال دنبال راهی برای سر به سر گذاشتن دیگران می‌گردید، یک منجنیق رومیزی بسازید. دوام و کارایی این منجنق بسی...

درباره مهرداد جمالی

مهرداد جمالی
مهرداد جمالی ، متولد 1367 ، دانش آموخته رشته لیسانس مهندسی مخابرات دانشگاه ملی زنجان و دانشجوی ارشد مدیریت صنعتی است. وی بنیان گذار اصلی پروژه ساختنی و یکی از مدیران ارشد وبسایت است.

پیشنهاد می کنیم

راه اندازی استپر موتور با استفاده از آردوینو

کنترل استپر موتور با آردوینو و استفاده از IC دارلینگتون UL2003A

در این ساختنی قصد توضیح جنبه های متفاوتی از کنترل استپر موتور (Stepper Motor) توسط آردوینو …

پاسخ دهید