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Lektion 38: Gasaustrittsalarm

In diesem Projekt geht es darum, ein Szenario zur Erkennung von Gaslecks mit einem Arduino Uno Board zu simulieren. Durch die Verwendung eines MQ-2 Gassensors und einer RGB-LED wird kontinuierlich die Gaskonzentration gemessen. Überschreitet diese Konzentration einen vordefinierten Schwellenwert, wird ein Alarm (Summer) aktiviert und die RGB-LED leuchtet rot. Bleibt die Konzentration unter diesem Schwellenwert, bleibt der Alarm inaktiv und die LED leuchtet grün. Es ist wichtig zu beachten, dass diese Demo rein illustrativ ist und keine echten Gasleck-Erkennungssysteme ersetzen sollte.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

Name	ITEMS IN THIS KIT	LINK
Universal Maker Sensor Kit	94	Universal Maker Sensor Kit

Man kann sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

Component Introduction	Purchase Link
Arduino UNO R3 or R4	KAUFEN
Gas-/Rauchsensormodul (MQ2)	KAUFEN
Passiver Summer-Modul	KAUFEN
RGB LED-Modul	-
Steckbrett	KAUFEN

Verkabelung

Code

Code-Analyse

Das Kernprinzip des Projekts besteht darin, die Gaskonzentration kontinuierlich zu überwachen. Wenn die gemessene Gaskonzentration einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird ein Alarm ausgelöst und die LED wechselt die Farbe auf Rot. Dies dient als simuliertes Warnsystem und weist auf potenziell gefährliche Bedingungen hin. Sinkt die Konzentration unter den Schwellenwert, wird der Alarm deaktiviert und die LED wechselt zu Grün, was auf eine sichere Umgebung hinweist.

1. Definition von Konstanten und Variablen

   Diese Zeilen deklarieren und initialisieren die Pinnummern für verschiedene Komponenten. Der sensorPin bezeichnet den analogen Pin, an den der MQ-2 Gassensor angeschlossen ist. sensorValue ist eine Ganzzahlvariable, die den analogen Ausgang des Sensors speichert. Der buzzerPin gibt den digitalen Pin an, an den der Summer angeschlossen ist. Schließlich sind die RPin und GPin die Pins für die roten und grünen Kanäle der RGB-LED.

   // Define the pin numbers for the Gas Sensor
   const int sensorPin = A0;
   int sensorValue;
   
   // Define the pin number for the buzzer
   const int buzzerPin = 9;
   
   // Define pin numbers for the RGB LED
   const int RPin = 5;  // R channel of RGB LED
   const int GPin = 6;  // G channel of RGB LED
   

2. Initialisierung in setup()

   Die Funktion setup() initialisiert die erforderlichen Einstellungen. Die serielle Kommunikation beginnt mit einer Baudrate von 9600, sodass wir die Sensordaten im seriellen Monitor anzeigen können. Die Pins für den Summer und die RGB-LED werden als OUTPUT gesetzt, was bedeutet, dass sie Signale an externe Komponenten senden.

   void setup() {
     Serial.begin(9600);  // Start serial communication at 9600 baud rate
   
     // Initialize the buzzer and RGB LED pins as output
     pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
     pinMode(RPin, OUTPUT);
     pinMode(GPin, OUTPUT);
   }
   

3. Hauptschleife: Sensorlesen und Alarm auslösen

   Die Funktion loop() liest kontinuierlich den Ausgang des Gassensors. Die Messwerte werden dann im seriellen Monitor zur Beobachtung angezeigt. Abhängig vom Sensorwert können zwei Szenarien auftreten:

   • Wenn der Wert 300 überschreitet, wird der Summer mit tone() aktiviert und die RGB-LED leuchtet rot.

   • Wenn der Wert unter 300 liegt, wird der Summer mit noTone() stummgeschaltet und die LED leuchtet grün.

   Abschließend wird eine Verzögerung von 50 Millisekunden eingefügt, bevor die nächste Schleifeniteration beginnt, um die Lesehäufigkeit zu steuern und die CPU-Belastung zu reduzieren.

   void loop() {
     // Read the analog value of the gas sensor
     sensorValue = analogRead(sensorPin);
   
     // Print the sensor value to the serial monitor
     Serial.print("Analog output: ");
     Serial.println(sensorValue);
   
     // If the sensor value exceeds the threshold, trigger the alarm and make the RGB LED red
     if (sensorValue > 300) {
       tone(buzzerPin, 500, 300);
       digitalWrite(GPin, LOW);
       digitalWrite(RPin, HIGH);
     } else {
       // If the sensor value is below the threshold, turn off the alarm and make the RGB LED green
       noTone(buzzerPin);
       digitalWrite(RPin, LOW);
       digitalWrite(GPin, HIGH);
     }
   
     // Wait for 50 milliseconds before the next loop iteration
     delay(50);
   }