ساخت دستگاه اعلام نشت گاز و آتش سوزی با سیم کارت SIM800L و آردوینو

آتش سوزی و نشت گاز، خطرات اجتناب ناپذیری هستند که زندگی ما را همواره، تهدید می کنند. سالانه، افراد بسیار زیادی به دلیل نشت گاز منواکسید کربن در فصل زمستان، جان خود را از دست می دهند. از طرفی، وقوع آتش سوزی، خسارتی جبران ناپذیر بوده که مال و جان انسان ها را تهدید می نماید. در این آموزش، به طراحی و پیاده سازی سیستمی می پردازیم که در صورت تشخیص نشت گاز و دود و یا آتش سوزی، با شماره تلفن کاربر تماس گرفته و موضوع را به وی اطلاع می دهد. پیش تر در این آموزش(لینک آموزش-کلیک کنید)، به طراحی سیستم هشدار نشت گاز پرداخته است. در این آموزش، با ارتقا آموزش پیشین، امکان تماس تلفنی از طریق سیم کارت را به پروژه اضافه می نماییم. خیلی از مواقع ممکن است شما در محل حضور نداشته باشید و یا با توجه به خاصیت گاز منواکسید کربن که خواب آور است، افراد از نشت گاز مطلع نباشند. به خصوص که ممکن است در موردی حادتر، در مکان نشت گاز، نوزادی حضور داشته باشد. در ادامه با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی و مرجع تخصصی ماژول سیم کارت به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

 

لینک اجرای این پروژه در لایو اینستاگرام

 

---

کاربرد سیستم اعلام نشت گاز و آتش

---

همانطور که بیان شد، در این آموزش قصد داریم به طراحی سیستم اعلام نشت گاز وآتش سوزی، از طریق سیم کارت بپردازیم. آتش سوزی، حادثه ای است که همواره احتمال وقوع آن می رود. چه بسیار کارگاه ها، خانه ها، مغازه ها و حتی کارخانه هایی بودند که در هنگام عدم حضور صاحبان و افراد، به کام آتش رفته اند. به عنوان نمونه، خبرگزاری عصر ایران، از یک مورد آتش سوزی منزل به دلیل اتصال شارژر موبایل در حین عدم حضور ساکنین در منزل، گزارش می دهد.

در خبری دیگر، در یک کارگاه ساخت مبل، در نیمه های شب، آتش سوزی رخ می دهد. به گزارش خبرگزاری مهر، خسارت مالی وارد شده به این کارگاه، بسیار زیاد برآورد شده است. خسارتی که شاید برای صاحب کارگاه، هیچ گاه جبران پذیر نباشد. در کنار رعایت نکات ایمنی، شاید اگر وقوع حریق بلافاصله به صاحب کارگاه اعلام می شد، وی فرصت بسیار بیشتری برای نجات کارگاه خود می داشت.

اما، چنانچه صاحب خانه و یا کارگاه، از دستگاه اعلام حریق به کمک تماس تلفنی در محل خود استفاده می کرد، بلافاصله از وقوع حادثه مطلع می شد و می توانست جلوی خسارت جبران ناپذیر را، بگیرد. از طرفی دیگر، با توجه به اینکه تماس تلفنی از طریق سیم کارت برقرار می شود، نگرانی از سوختن سیم های تلفن و عدم برقراری تماس به این دلیل، از بین می رود. این یک واقعیت است که نمی توان زمان وقوع حادثه را تعیین کرد، حتی شاید نتوان احتمال وقوع حادثه را به صفر رساند، اما می توان با در نظر گرفتن تمهیداتی، از وقوع آن مطلع شد و از وقوع خسارت های جبران ناپذیر مالی و جانی، جلوگیری نمود.

مورد نشت گاز، تنها به آتش سوزی و خسارت مالی ختم نمی شود. گاهی اوقات، نشت گاز جان افراد را به سادگی هرچه تمام تر، می گیرد. با توجه به خاصیت این گاز، افراد هنگام تنفس در محیط مسموم، دچار خواب عمیق شده و فرصت نجات خود را از دست می دهند. خبرگزاری صدا و سیما، از فوت دو کودک در اثر نشت گاز، خبر می دهد. در صورتیکه دستگاه اعلام نشت گاز و آتش سوزی با سیم کارت در منزل و اتاق خواب این دو کودک وجود داشت، با نشت گاز و وقع حادثه، والدین آن ها که ظاهرا در منزل حضور نداشتند، از موضوع مطلع می شدند و احتمالا الان این دو کودک، زنده بودند.

همانطور که پیشتر بیان شد، در این آموزش به طراحی دستگاهی می پردازیم که به کمک آن، در صورت وقوع آتش سوزی و یا نشت گاز، با شماره تلفن کاربر تماس گرفته و موضوع را به وی اطلاع می دهد. این دستگاه دارای یک سنسور تشخیص کیفیت هوا بوده که به مانیتورینگ دائم کیفیت هوای محیط می پردازد. با تشخیص دود و یا گازهای حاصل از آتش سوزی، به کمک ماژول مخابراتی سیم کارتی، با کاربر تماس گرفته و موضوع را به وی اطلاع می دهد. در ادامه به بررسی قطعات به کار رفته در این دستگاه می پردازیم و در نهایت کدهای برنامه دستگاه را بررسی وتحلیل خواهیم نمود.

 

---

سنسور MQ135 تشخیص کیفیت هوا

---

سنسور MQ135، یکی از سنسورهای سری MQ بوده که در تشخیص گازهای مختلف، به کار می رود. سنسورهای MQ، یکی از پرمصرف‌ترین سنسورها در زمینه تشخیص کیفیت هوا، میزان آلودگی هوا، نشت گاز، تشخیص الکل و …. است. این سنسورها که به وفور در پروژه های تشخیص نشت گاز و میزان سنجی کیفی هوا به کار می روند، دارای دقت قابل قبول و قیمت مناسب هستند. سنسورهای گاز MQ، هرکدام نسبت به محدوده خاصی از گازهای آلاینده، حساس هستند. در جدول زیر، محدوده حساسیت این سنسورها را مشاهده می نمایید.

سنسورهای MQ دارای خروجی آنالوگ هستند. این سنسورها هم به صورت خام و هم به صورت برد راه انداز، عرضه می شوند. در نوع خام، نیاز است تا در خروجی سنسور یک مقاومت قرار دهید. اما در نوع بر راه انداز، تنها کافیست خروجی آنالوگ و یا خروجی دیجیتال آماده آن را به آردویینو و یا هر برد دیگری متصل نمایید. بر روی برد راه انداز، یک پتانسومتر قرار گرفته که به کمک آن می توانید میزان حساسیت خروجی را تنظیم نمایید.

 

---

ماژول سیم کارت SIM800L

---

ماژول سیم کارت SIM800L، یک ماژول مخابراتی بسیار کوچک و مقرون به صرفه است. با قرار دادن یک سیم کارت درون ماژول، می توان به ارسال و دریافت پیامک و برقراری تماس تلفنی، پرداخت. از دیگر ویژگی های این ماژول، می توان به اتصال آن به اینترنت، نام برد. ویژگی‌های مهمتر دیگری هم این ماژول کوچک دارد. در پست‌های قبلی راجع به این مورد بسیار توضیحات ارایه کردیم. از نکات بسیار مهم در راه اندازی این ماژول، بحث تغذیه است. منبع تغذیه برای راه اندازی این ماژول می بایست توان حداقل دو آمپری داشته باشد. از دیگر نکات حین راه اندازی ماژول، عدم وجود پین کد روی سیم کارت و آنتن مناسب برای آن است.

 

---

برد آردوینو UNO

---

برد آردویینو UNO، یک برد بسیار محبوب و پرکاربرد در زمینه طراحی و توسعه پروژه های الکترونیک، به شمار می رود. به کمک این برد، دسترسی ساده تر و استانداری به پایه های ورودی و خروجی خواهید داشت. وجود رگولاتور های ۳٫۳ و ۵ ولت، در کنار کریستال ۱۶ مگاهرتزی میکروکنترلر، روند توسعه پروژه را تسریع می بخشد. همچنین، با توجه بوت لودر آردویینو، پروگرام کردن آن به سادگی و از طریق کابل USB، صورت می پذیرد.

 

در این پروژه، از برد آردوینو UNO به عنوان پردازشگر مرکزی استفاده نموده ایم. با توجه به خروجی آنالوگ سنسور کیفیت هوا و تشخیص گاز MQ135، با اتصال این خروجی به یکی از پایه های ورودی آنالوگ، می توانیم مقدار آن را خوانده و در صورت تشخیص خطر، از طریق پورت سریال به ماژول SIM800L فرمان برقراری تماس، صادر می شود. در نظر داشته باشید که برای ارتباط سریال، از سریال نرم افزاری استفاده شده است. یکی از قابلیت‌های پلتفرم آردویینو اینست که می توان هر پایه دلخواه را به صورت نرم افزاری، تبدیل به پایه سریال نماید.

 

---

شماتیک و اتصالات

---

در زیر تصویری از شماتیک و اتصالات مدار را مشاهده می نمایید. در ادامه، نحوه اتصالات را شرح می دهیم.

 

 

 

---

کدهای برنامه اعلام نشت گاز

---

در این قسمت، کدهای برنامه اعلام حریق از طریق تماس تلفنی را مشاهده، می نمایید. کدهای زیر را درون نرم افزار آردویینو خود کپی کرده و سپس بر روی برد آردویینو، آپلود نمایید.

 

 

---

تست عملکرد تشخیص آتش سوزی

---

در این قسمت به بررسی و تست عملکرد دستگاه، می پردازیم. ساز و کار کلی دستگاه اعلام حریق و نشت گاز از طریق تماس تلفنی، به این صورت است که در ابتدا به کمک سنسور گاز MQ135، میزان کیفیت هوا سنجیده می شود. سپس، در صورت تشخیص دود، به کمک ماژول SIM800L، با شماره تعیین شده از سوی کاربر، تماس گرفته می شود.

پس از چند لحظه، مشاهده می کنیم که سنسور با تلفن ما، تماس برقرار می نماید.

 

---

تحلیل کدهای برنامه

---

در این قسمت، به بررسی کدهای برنامه می پردازیم. در نظر داشته باشید که توضیحات کاملی در رابطه با عملکرد هر قسمت از برنامه، درون کدها قرار گرفته است. در اینجا نیز، روال و عملکرد برنامه رو به صورت زیر، صورت بندی می نماییم.

تنظیم پایه های ۱۰ و ۱۱ برای ارتباط سریال با ماژول SIM800L

انتظار ۳۰۰ ثانیه ای (۵ دقیقه)  برای کالیبره شدن سنسور گاز

مانیتورینگ مداوم وضعیت سنسور گاز با تابع analogRead

در صورت تشخیص گاز، برقراری تماس تلفنی با دستورات AT

 

---

قطعات مورد نیاز

---

برد آردوی÷ینو UNO

سنسور گاز MQ135

مبدل ولتاژ LM2596

ماژول سیم کارت SIM800L

 

---

جمع بندی

---

در این آموزش، به طراحی یک سیستم اعلام نشت گاز و آتش سوزی از طریق تماس تلفنی پرداختیم. با توجه به اینکه متاسفانه نشت گاز همه ساله جان بسیاری از هموطنانمان را می گیرد، وجود یک سیستم هشدار نشت گاز، بسیار ضروری به نظر می رسد. به خصوص وقتی که در منزل کودک خردسال و یا فرد سالمند نیاز به مراقبت، تنها باشد. در این حالت، درصورت نشت گاز ، دستگاه با شماره تلفن افراد تماس گرفته و خطر اعلام می شود. در حالت دیگر، متاسفانه وقوع آتش سوزی درکارگاه ها و اماکن تجاری، در زمان غیاب صاحبان آن ها، سبب شده تا خسارات مالی بسیاری به این افراد وارد شود. به کمک دستگاه طراحی شده در این پروژه، در صورت وقوع آتش سوزی، دستگاه به صورت خودکار و از طریق یک سیم کارت و بدون نیاز به خط تلفن ثابت، با صاحب آن محل تجاری تماس گرفته و خطر را اعلام می نماید.

 

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.