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Lektion 36: Gasleck-Alarm

Dieses Projekt dreht sich um die Simulation eines Gasleck-Erkennungsszenarios mit einem ESP32-Board. Durch den Einsatz eines MQ-2-Gassensors und einer RGB-LED wird kontinuierlich die Gaskonzentration gemessen. Überschreitet diese Konzentration einen vordefinierten Schwellenwert, wird ein Alarm (Summer) ausgelöst 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 betonen, dass diese Demonstration rein illustrativ ist und nicht als Ersatz für echte Gasleck-Erkennungssysteme dienen sollte.

Benötigte Komponenten

In diesem 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

Sie können sie auch separat über die untenstehenden Links kaufen.

Component Introduction	Purchase Link
ESP32 & Development Board	BUY
Gas-/Rauchsensormodul (MQ2)	KAUFEN
Passiver Summer-Modul	KAUFEN
RGB LED-Modul	-
Steckbrett	KAUFEN

Verdrahtung

Code

Code-Analyse

Das Kernprinzip des Projekts besteht darin, kontinuierlich die Gaskonzentration zu überwachen. Wenn die ermittelte Gaskonzentration einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird ein Alarm ausgelöst und die LED wechselt die Farbe zu Rot. Dies dient als simuliertes Warnsignal, das auf potenziell gefährliche Bedingungen hinweist. 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 dem 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 dem der Summer angeschlossen ist. Schließlich sind der RPin und der GPin die Pins für die roten und grünen Kanäle der RGB-LED.

   // Define the pin numbers for the Gas Sensor
   const int sensorPin = 35;
   int sensorValue;
   
   // Define the pin number for the buzzer
   const int buzzerPin = 19;
   
   // Define pin numbers for the RGB LED
   const int RPin = 25;  // R channel of RGB LED
   const int GPin = 26;  // G channel of RGB LED
   

2. Initialisierung in setup()

   Die setup()-Funktion initialisiert die erforderlichen Einstellungen. Die serielle Kommunikation beginnt mit einer Baudrate von 9600, sodass wir die Sensorwerte 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 Alarmauslösung

   Die loop()-Funktion liest kontinuierlich den Ausgang des Gassensors. Der Messwert wird 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 wird rot.

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

   Schließlich wird eine Verzögerung von 50 Millisekunden eingeführt, bevor die nächste Schleifeniteration beginnt, um die Lesefrequenz zu steuern und die CPU-Last 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 > 3000) {
           tone(buzzerPin, 500, 300);
           digitalWrite(GPin, LOW);
           digitalWrite(RPin, HIGH);
           delay(500);
           // stop the tone playing:
           noTone(buzzerPin);
       } 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);
   }