سیستم نشت‌یاب گاز با آردوینو و قطع‌کن خودکار شیر کپسول

برای این پروژه یه مدار کاملا اختصاصی طراحی کردیم تا به جای استفاده از بازرهای ساده و صدای بوق، یه سیستم بصری خفن با نمایشگر و ال‌ای‌دی داشته باشیم. سیم‌کشی‌ها رو بخش به بخش پیش می‌بریم تا راحت‌تر متوجه بشی.

اول از سنسور گاز MQ2 شروع می‌کنیم؛ پایه‌های VCC و GND سنسور رو به خطوط مثبت و منفی بردبورد وصل کن و پین سیگنال اون رو به پایه A0 آردوینو متصل کن.

میکرو سروو موتور هم سه تا پین داره که تغذیه‌اش رو از بردبورد می‌گیریم و پین سیگنال رو به پایه D9 آردوینو می‌زنیم. برای نوار ال‌ای‌دی WS2812B، پین‌های مثبت و منفی به تغذیه متصل می‌شن و پین دیتای ورودی (DIN) رو به پایه D7 آردوینو وصل می‌کنیم. نمایشگر OLED هم با پروتکل I2C کار می‌کنه، پس پین‌های SCK و SDA اون رو به ترتیب به پایه‌های A4 و A5 متصل کن و برقش رو هم از بردبورد بگیر.

در نهایت پایه 5 ولت و GND آردوینو رو به خطوط تغذیه بردبورد وصل کن تا برق کل قطعات از طریق برد تامین بشه. حالا که اتصالات تکمیله، می‌تونیم بریم سراغ آپلود کدها.

نرم‌افزار Arduino IDE رو باز کن و کدهای پروژه رو داخلش قرار بده. فقط یه نکته کوچیک: من تو این پروژه از نوار ال‌ای‌دی با 4 عدد لامپ استفاده کردم، برای همین تو کدها تعداد ال‌ای‌دی رو 4 گذاشتم. اگر نوار تو بلندتر یا کوتاه‌تره، حتما این عدد رو تو خطوط برنامه ویرایش کن تا رنگ‌ها درست نمایش داده بشن.

نوع برد رو تو نرم‌افزار روی Arduino Uno تنظیم کن، پورت مناسب رو انتخاب کن و دکمه آپلود رو بزن. بعد از آپلود کد، مدارت آماده تست اولیه است.

کابل USB آردوینو رو به منبع تغذیه وصل کن. اگر همه‌چیز به درستی کار کنه، نوار ال‌ای‌دی به رنگ سبز درمیاد و روی نمایشگر OLED کلمه SAFE چاپ می‌شه.

برای تست کردن عملکردش، فقط کافیه یه کم گاز از فندک رو نزدیک سنسور رها کنی؛ می‌بینی که ال‌ای‌دی‌ها بلافاصله قرمز می‌شن، پیام Leakage رو صفحه ظاهر می‌شه و سروو موتور حرکت می‌کنه. برد Uno را به یک منبع تغذیه یو‌اس‌بی وصل کن. اگر اتصالات درست باشند، نوار ال‌ای‌دی سبز می‌شود و نمایشگر OLED وضعیت امن را نشان می‌دهد.

حالا در فضای باز و بدون روشن‌کردن شعله، مقدار خیلی کمی گاز را نزدیک سنسور آزاد کن. با تشخیص گاز، نوار ال‌ای‌دی قرمز می‌شود، نمایشگر هشدار نشتی می‌دهد و میکروسروو حرکت می‌کند. بعد از اطمینان از عملکرد نمونه، می‌توانی مدار را روی یک برد مدار چاپی کوچک و مرتب پیاده کنی.

استفاده از برد مدار چاپی، سیم‌کشی را منظم‌تر می‌کند و احتمال شل‌شدن اتصال‌ها را کاهش می‌دهد. هنگام طراحی برد، فاصله مناسب مسیرهای تغذیه، محل نصب کانکتورها و دسترسی به پایه‌های پروگرام را در نظر بگیر.

+1

این بخش حساس‌ترین و جذاب‌ترین قسمت پروژه‌ست. قراره از یک شیر گاز (رگولاتور) معمولی که تو اکثر خونه‌ها پیدا می‌شه استفاده کنیم. این شیرها با یک اهرم چرخشی باز و بسته می‌شن، پس مکانیزمی که می‌سازیم روی بیشترشون جواب می‌ده.

برای اینکه قطع‌کن به نرمی و بدون آسیب زدن به شیر کار کنه، به یه فنر کوچیک نیاز داریم که می‌تونی از داخل یه خودکار یا اتود قدیمی درش بیاری.

یک سر این فنر رو به بازوی سروو موتور (هورن سروو) وصل کن و روش رو با چسب حرارتی بپوشون. وقتی چسب خشک شد، یه لایه دیگه چسب بزن تا خیالت راحت بشه که فنر تحت فشار کشیده نمی‌شه و از جاش درنمیاد. سر دیگه فنر رو هم به اهرم شیر کپسول گاز متصل کن و دقیقا همین مراحل چسب‌کاری رو براش تکرار کن.

قبل از فیکس کردن سروو موتور روی بدنه، آردوینو رو روشن کن تا سروو تو زاویه پیش‌فرض و اولیه‌اش قرار بگیره و بعد دستگاه رو خاموش کن. حالا شیر گاز رو تو حالت باز (ON) بذار و سروو موتور رو با چسب حرارتی تو فاصله‌ای که فنر کمی کشیده شده محکم کن. با این کار، وقتی سروو فعال بشه، فنر باعث کشیده شدن و بسته شدن فوری شیر گاز می‌شه.

+1

برای اینکه پروژه‌مون جمع‌وجور و تمیز دربیاد، تمام قطعات رو روی یک تکه مقوا یا کارتن سوار می‌کنیم. با چسب دوطرفه، آردوینو و بقیه ماژول‌ها رو روی پایه مقوایی محکم کن. دلیل اینکه گفتیم خطوط تغذیه رو از بردبورد جدا کنی این بود که کل مدار جای خیلی کمتری رو اشغال کنه.

برای اینکه سنسورها و نمایشگر تو ارتفاع مناسبی قرار بگیرن و دید خوبی داشته باشن، می‌تونی از چند تکه پلاستیک یا مقوای ضخیم به عنوان پایه استفاده کنی و ماژول‌ها رو روی اون‌ها بچسبونی.

در مرحله آخر، مکانیزم قطع‌کنی که روی شیر گاز ساختی رو به این مجموعه اضافه کن. حتما برای اتصال قطعات مکانیکی از چسب حرارتی بیشتری استفاده کن، چون سروو موتور موقع باز و بسته کردن شیر فشار زیادی وارد می‌کنه و ممکنه پایه‌اش بعد از مدتی شل بشه. خب، مونتاژ دستگاه تموم شد و وقتشه بریم تو شرایط واقعی تستش کنیم!

چون قطعات مدار ما مصرف برق خیلی بالایی ندارن، همون کابل USB متصل به آردوینو برای راه‌اندازی کل سیستم کاملا کافیه و نیازی به آداپتور یا تغذیه جداگانه نداری. می‌تونی اون رو به یه شارژر موبایل یا پاوربانک وصل کنی.

به محض اینکه دستگاه رو روشن کنی، نمایشگر OLED وضعیت ایمن یا SAFE رو نشون می‌ده و نوار ال‌ای‌دی با رنگ سبز روشن می‌شه. برای تست کردن مدار، یک فندک گازدار رو بدون اینکه روشنش کنی، نزدیک سنسور MQ2 بگیر و دکمه‌اش رو فشار بده تا کمی گاز آزاد بشه.

سنسور خیلی سریع متوجه این گاز می‌شه؛ نمایشگر پیام Leakage رو نشون می‌ده، ال‌ای‌دی‌ها بلافاصله به رنگ قرمز درمیان و مهم‌تر از همه، سروو موتور فعال می‌شه و از طریق مکانیزم فنری، شیر گاز رو محکم می‌بنده تا خطر برطرف بشه.

سروو موتور تو همین حالت بسته باقی می‌مونه تا زمانی که دکمه ریست روی آردوینو رو بزنی یا کابل USB رو یک بار قطع و وصل کنی تا به حالت پیش‌فرض برگرده.

این پروژه قابلیت‌های توسعه زیادی داره؛ مثلا می‌تونی یک ماژول سیم‌کارت بهش اضافه کنی تا موقع نشتی گاز، یک پیامک هشدار هم به گوشیت ارسال کنه. پیاده‌سازی این ایده‌ها کاملا به خلاقیت و نیاز خودت بستگی داره.

طراحی مکانیزم مکانیکی برای بستن شیر گاز یکی از جذاب‌ترین بخش‌های این پروژه بود که با وسایل ساده‌ای مثل یه فنر خودکار عملی شد. اجرای این سبک پروژه‌ها نه تنها مهارت‌های الکترونیکیت رو بالا می‌بره، بلکه بهت یاد می‌ده چطور با ترکیب مکانیک و کدنویسی، راه‌حل‌های واقعی برای مشکلات روزمره پیدا کنی.

ایمنی همیشه تو هر محیطی حرف اول رو می‌زنه و داشتن چنین سیستمی می‌تونه از بروز حوادث و فاجعه‌های بزرگ جلوگیری کنه. حتی اگر خودت وقت ساختش رو نداری، ایده دادن به بقیه برای ساخت چنین دستگاهی می‌تونه خیلی ارزشمند باشه.

تیم آیسی‌مدار همیشه تلاش می‌کنه تا ایده‌های کاربردی و خلاقانه‌ای رو برای یادگیری الکترونیک بهت معرفی کنه تا بتونی پروژه‌هایی بسازی که واقعا کار می‌کنن و به درد می‌خورن.

اگر این دستگاه نشت‌یاب گاز رو ساختی یا ایده‌ای برای ارتقای اون و بهتر کردن مکانیزمش داری، حتما تو بخش نظرات برامون بنویس. مشتاق دیدن پروژه‌های خفنی هستیم که با این آموزش‌ها می‌سازی!