مستشعر الغاز مع أردوينو يونو MQ5

في هذا البرنامج التعليمي، سنقوم ببناء جهاز كاشف للغاز باستخدام Arduino Uno ومستشعر الغاز MQ5. مستشعر الغاز MQ5 هو جهاز مصمم لاكتشاف وجود الغازات مثل الغاز البترولي المسال (البروبان والبيوتان)، والغاز الطبيعي، وغاز الفحم في الهواء. يعتمد عمله على مبدأ التغيرات في التوصيلية لمادة نصف موصلة تحتوي على أكسيد القصدير عند تعرضها لغازات مختلفة. يحتوي المستشعر على عنصر تسخين مدمج للحفاظ على درجة حرارة تشغيل معينة. من خلال قياس التغيرات في المقاومة في العنصر الحساس، يقدم المستشعر مؤشرًا على تركيز الغاز. يستخدم المستشعر عادة في أجهزة اكتشاف تسرب الغاز والتطبيقات الصناعية، ويتطلب إجراء عملية المعايرة للحصول على قراءات دقيقة وغالبًا ما يتم استخدامه بالتزامن مع الميكروكنترولرات في المشاريع الإلكترونية.

الخطوة 1: المكونات المطلوبة:

Arduino Uno

مستشعر الغاز MQ5

لوح توصيل

مصباح LED أخضر، مصباح LED أحمر

جرس نشط

شاشة LCD 1602 I2C

أسلاك توصيل من الذكر إلى الذكر، أسلاك توصيل من الأنثى إلى الذكر

الخطوة 2: ميزات مستشعر MQ5: يتمتع مستشعر الغاز MQ5 بعدة ميزات تجعله مناسبًا لتطبيقات اكتشاف الغاز. فيما يلي السمات الرئيسية لمستشعر MQ5:

حساسية للغاز:
يكون مستشعر MQ5 حساسًا بشكل خاص للغازات مثل غاز البترول المسال (البروبان والبيوتان)، والغاز الطبيعي، وغاز الفحم. يمكنه اكتشاف تغيرات في تركيز هذه الغازات في البيئة المحيطة.

مادة نصف موصلة:
يستخدم المستشعر مادة نصف موصلة تحتوي على أكسيد القصدير (SnO2) في عنصر الاستشعار الخاص به. تتغير التوصيلية لهذه المادة بوجود غازات مختلفة، وهو ما يشكل أساس اكتشاف الغاز.

عنصر تسخين:
يضمن وجود عنصر تسخين مدمج أن يعمل المستشعر عند درجة حرارة ثابتة، مما يتيح الأداء الثابت والموثوق. يعتبر هذا التسخين ضروريًا لأداء فعّال للمستشعر.

إخراج تناظري:
غالبًا ما يقدم المستشعر إخراجًا للجهد أو التيار التناظري يتناسب مع تركيز الغاز. يمكن توصيل هذا الإشارة التناظرية مع الميكروكنترولرات أو أجهزة إلكترونية أخرى للمعالجة واتخاذ القرار.

زمن استجابة سريع:
يُعرف مستشعر MQ5 بوقت استجابة نسبياً سريع لتغييرات تركيز الغاز. هذه السمة أساسية لاكتشاف سريع لتسرب الغاز أو تغييرات في البيئة.

نطاق واسع للاكتشاف:
يتمتع المستشعر بنطاق واسع للاكتشاف، مما يجعله متعدد الاستخدامات في التطبيقات التي تتطلب رصدًا لتراكيز مختلفة من الغاز.

تكلفة منخفضة:
عادةً ما تكون مستشعرات MQ5 بتكلفة معقولة، مما يجعلها شائعة في التطبيقات الهواة والصناعية حيث تكون التكلفة مهمة.

واجهة بسيطة:
صمم المستشعر ليكون سهل الاندماج في الدوائر الإلكترونية، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في مشاريع وأجهزة متنوعة. غالبًا ما يتفاعل مع الميكروكنترولرات مثل Arduino لمعالجة البيانات.

بناء قوي:
غالبًا ما يوضع المستشعر في محاوِل قوية لتوفير حماية للمكونات الداخلية. هذا البناء يتيح التشغيل الموثوق في ظروف بيئية مختلفة.

تنوع:
تجد مستشعرات MQ5 تطبيقات في مجموعة من البيئات، بما في ذلك البيئات الصناعية والمنازل والمشاريع الإلكترونية. يُستخدمون عادة في كاشفات الغاز وأنظمة الأمان ومشاريع الأتمتة.

المعايرة ضرورية:
المعايرة ضرورية لضمان قراءات دقيقة وموثوقة. يجب على المستخدمين معايرة المستشعر للغاز الذي يرغبون في اكتشافه، وقد تكون المعايرة الدورية ضرورية للحصول على أداء ثابت.

الخطوة 3: المخطط

الخطوة 4: برمجة Arduino

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#include <LiquidCrystal_I2C.h> // مكتبة لشاشة العرض بتقنية I2C

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);//تعيين عنوان الشاشة إلى 0x27 لشاشة تعرض 16 حرفًا و 2 سطر

#define ledPinRED 7 // تعيين الدبوس 7 للمصباح الأحمر

#define ledPinGREEN 8 // تعيين الدبوس 8 للمصباح الأخضر

#define buzzerPin 6 // تعيين الدبوس 6 للجرس النشط

#define sensor A0 // تعيين الدبوس A0 لمستشعر الغاز MQ5

int gas_value; // إنشاء متغير صحيح لتخزين البيانات

void setup(){
  pinMode(sensor, INPUT);// قم بتهيئة الدبوس التناظري كإدخال
  pinMode(ledPinRED, OUTPUT);// قم بتهيئة الدبوس الرقمي كإخراج
  pinMode(ledPinGREEN, OUTPUT);// قم بتهيئة الدبوس الرقمي كإخراج
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);// قم بتهيئة الدبوس الرقمي كإخراج
  Serial.begin(9600);// قم بتهيئة التواصل التسلسلي
  lcd.init(); // قم بتهيئة الشاشة
  lcd.backlight();// قم بتشغيل الإضاءة الخلفية.
}

void loop(){
  gas_value = analogRead(sensor);// اقرأ قيمة مستوى الغاز
  Serial.print("قيمة المستشعر:");// اطبع النص قيمة المستشعر
  Serial.println(gas_value);// اقرأ قيمة مستوى الغاز
  if (gas_value > 650) {// إذا كانت القيمة أعلى من 650 فهذا يعني اكتشاف غاز
    digitalWrite(ledPinRED, HIGH);// المصباح الأحمر يضيء
    digitalWrite(ledPinGREEN, LOW);// المصباح الأخضر يطفئ
    digitalWrite(buzzerPin, HIGH);// الجرس النشط يعمل
    lcd.setCursor(0, 0); // نقل المؤشر إلى (0، 0)
    lcd.print("مستشعر الغاز:"); // طباعة الرسالة في (0، 0)
    lcd.setCursor(0, 1); // نقل المؤشر إلى (0، 1)
    lcd.print("اكتشاف خطر !!!"); // طباعة الرسالة في (0، 1)
  } else { // في حالة عدم وجود غاز
    digitalWrite(ledPinRED, LOW);// إيقاف تشغيل المصباح الأحمر
    digitalWrite(ledPinGREEN, HIGH);// المصباح الأخضر يعمل
    digitalWrite(buzzerPin, LOW);// إيقاف تشغيل الجرس النشط
    lcd.setCursor(0, 0); // نقل المؤشر إلى (0، 0)
    lcd.print("مستشعر الغاز:"); // طباعة الرسالة في (0، 0)
    lcd.setCursor(0, 1); // نقل المؤشر إلى (0، 1)
    lcd.print("لا يوجد اكتشاف :)"); // طباعة الرسالة في (0، 1)
  }
}