Báo cáo đồ án Kỹ thuật đo - Hệ thống báo động khí gas qua module SIM800L (full code)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN HỌC PHẦN KỸ THUẬT ĐO Đề tài: Hệ thống giám sát báo động khí gas GVHD: TS Lê Xuân Hồng Nhóm thực hiện: Nhóm (TD19) Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4, năm 2021 Sinh viên thực Ngô Quốc Trưởng 1951050105 Nguyễn Đăng Khoa 1951050069 Lê Đình Trọng 1951050038 Đặng Minh Nhân 1951050077 Hồ Nhật Khang 1951050066 Nguyễn Đăng Khơi 1951050071 Phan Đình Hồi 1951050060 Mục lục CẢM BIẾN KHÍ GAS Khái quát cảm biến khí gas.………………………………………… Cấu tạo nguyên lí hoạt động cám biến khí gas MQ-5 …… Ứng dụng chung cảm biến khí… .12 HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ BÁO ĐỘNG KHÍ GAS Ý tưởng, yêu cầu xây dựng sản phẩm…………………………………14 Khái quát chung hệ thống…………………………………………….17 Hệ thống giám sát báo động khí gas……………………………… 18 3.1 Giới thiệu số linh kiện sản phẩm…………………… 19 3.2 Nguyên lí hoạt động…………………………………………………… 33 3.3 Lưu đồ thuật toán……………………………………………………… 35 3.4 Code Aruduino……………………………………………………………36 3.5 Mô sơ đồ nối dây…………………………………………………41 3.6 Điều kiện hoạt động ổn định…………………………………………….42 3.7 Ưu điểm hạn chế…………………………………………………… 43 3.8 Q trình thi cơng……………………………………………………… 44 Kết luận hướng phát triển…………………………………………….45 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 46 Khái qt cảm biến khí gas • Cảm biến khí gas cảm biến quan trọng sử dụng mơi trường Gas Bình gas bị xì, van gas bị hỏng, ống gas bị thủng điều kiện tự nhiên tác động chuột cắn đứt … nguyên nhân gây cháy nổ Cảm biến khí gas khơng phát rò rỉ gas mà đo mật độ rị rỉ khí gas nhiều hay Thơng qua có biện pháp cảnh báo ngăn chặn rị rỉ khí gas kịp thời Một số loại linh kiện cảm biến khí gas họ MQ Khái quát cảm biến khí gas Một số loại module cảm biến khí gas thơng dụng Cấu tạo ngun lí hoạt động MQ-5 Cấu tạo Cấu tạo cảm biến khí MQ5 bao gồm phần chính: - Lớp cảm biến khí (Gas sensing layer) - Cuộn dây làm nóng (Heater Coil) - Dây điện cực (Electrode line) - Ống gốm (Tubular ceramic) - Điện cực (Electrode) Các phận cảm biến khí MQ5 Cấu tạo nguyên lí hoạt động MQ-5 Nguyên lí hoạt động Khả phát khí cảm biến Gas phụ thuộc vào chất bán dẫn, mà người ta sử dụng phổ biến Thiếc Dioxit (SnO2), chất bán dẫn loại N có e tự Thơng thường khơng khí chứa nhiều oxy khí dễ cháy Các phần tử oxy thu hút e tự có SnO2 đẩy chúng lên bề mặt SnO2 Vì khơng có e tự nên dịng điện đầu khơng - Cảm biến đặt mơi trường bình thường Cấu tạo nguyên lí hoạt động MQ-5 Nguyên lí hoạt động Cảm biến đặt mơi trường có khí Gas - Khi đặt cảm biến mơi trường khí độc dễ cháy, khí khử phản ứng với phần tử oxy bị hấp phụ phá vỡ liên kết hóa học oxy điện tử tự do, giải phóng e tự Khi e tự quay trở lại vị trí ban đầu, chúng dẫn dịng điện, dẫn điện tỷ lệ thuận với số lượng điện tử tự có SnO2, khí có độc tính cao có nhiều e tự Cấu tạo nguyên lí hoạt động MQ-5 Sơ đồ chân sơ đồ mạch Vcc - Nguồn (+) GND - Nguồn (-) D0 (Đầu kỹ thuật số) Chân cung cấp đầu mức logic cao logic thấp (0 1) A0 (Đầu tương tự) Chân cung cấp điện áp đầu liên tục thay đổi dựa nồng độ khí đưa vào cảm biến khí Sơ đồ chân module cảm biến sơ đồ chân cảm biến khí gas MQ-5 10 Hệ thống giám sát báo động khí gas Thông số kỹ thuật hệ thống Thông số Điện áp vào Dòng diện Nhiệt độ hoạt động Cường độ âm Giá trị 12VDC 0.5-1.5A -10°C đến +40°C ~120db Khe cắm SIM MicroSIM Kích thước 16x9x6cm Hệ thống giám sát báo động khí gas 32 Hệ thống giám sát báo động khí gas 3.2 Nguyên lý hoạt động • Cảm biến nhận tín hiệu từ khơng khí, sau gửi Arduino Uno R3 để xử lí hiển thị lên LCD • Nếu nồng độ vượt qua mức cảnh báo có tín hiệu kích relay để cịi báo động hoạt động, đồng thời thực gọi báo động qua module SIM 800L 33 Hệ thống giám sát báo động khí gas 3.2 Nguyên lý hoạt động Khí gas + - Nguyên lí hoạt động hệ thống 34 Hệ thống giám sát báo động khí gas 3.3 Lưu đồ thuật tốn Begin Khí gas a15){ lcd.setCursor(2,1); lcd.print(" CANH BAO 1!"); digitalWrite(coi,LOW); t=0; } else if ((phantram 10)){ lcd.setCursor(1,1); lcd.print(" CAN KIEM TRA "); digitalWrite(coi,HIGH); } } 39 Hệ thống giám sát báo động khí gas 3.4 Code arduino //Hàm kích hoạt thực gọi void callNumber1(){ sim.print (F("ATD")); sim.print (number1); sim.print (F(";\r\n")); _buffer = _readSerial(); Serial.println(_buffer); } String _readSerial() { _timeout = 0; while (!sim.available() && _timeout < 10000){ delay(13); _timeout++; } if (sim.available()) { return sim.readString(); } } 40 Hệ thống giám sát báo động khí gas 3.5 Mơ sơ đồ nối dây Sơ đồ nối dây hệ thống 41 Hệ thống giám sát báo động khí gas 3.6 Điều kiện hoạt động ổn định • Khơng để cảm biến hướng trực tiếp vào nguồn lửa, nguồn nước, nơi có nhiệt độ cao, • Đặt cảm cảm biến gần nơi sử dụng khí ga để có rị rỉ, cảm biến phát nhanh • Đảm bảo cấp điện áp hoạt động thết bị • Vệ sinh định kì thiết bị, đảm bảo đầu cảm biến ln trạng thái để phát rị rỉ tốt • Đảm bảo sử dụng nơi có sóng SIM tốt 42 Hệ thống giám sát báo động khí gas 3.7 Ưu điểm hạn chế Ưu điểm Hạn chế Độ nhạy cao Dễ dàng sử dụng Chưa giải cố Không hoạt động điện Giá thành hợp lí Độ thẩm mỹ cao Cảnh báo từ xa Cảm biến mau hỏng 43 Hệ thống giám sát báo động khí gas 3.8 Quá trình thực 44 Kết luận hướng phát triển KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu thực nhóm chúng em hồn thành đồ án đạt yêu cầu đề ban đầu: • Sản phẩm thu khí gas mơi trường • So sánh với ngưỡng đặt để cảnh báo • Cảnh báo cịi qua điện thoại • Mơ hình thi cơng có tính thẩm mỹ, an tồn HƯỚNG PHÁT TRIỂN • Thêm cảm biến để phát lửa • Kết nối van điện từ để đóng nguồn khí gas có rị rỉ 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://components101.com/articles/introduction-to-gassensors-types- working-and-applications [2] https://dientubentre.com/chi-tiet-san-pham/module-sim800l-1845.html [3] https://www.vietnic.vn/module-cam-bien-khi-ga-mq5 [4] https://arduinokit.vn/giao-tiep-i2c-lcd-arduino/ [5] http://arduino.vn/bai-viet/42-arduino-uno-r3-la-gi [6] https://espace.edu.vn/module-arduino-va-thu-vien/sim800lmodule-gsm-nhan-tin-va-goi-dien-gia-re/ 46 ... CẢM BIẾN KHÍ GAS Khái quát cảm biến khí gas. ………………………………………… Cấu tạo nguyên lí hoạt động cám biến khí gas MQ-5 …… Ứng dụng chung cảm biến khí? ?? .12 HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ BÁO ĐỘNG KHÍ GAS Ý... nồng độ khí đưa vào cảm biến khí Sơ đồ chân module cảm biến sơ đồ chân cảm biến khí gas MQ-5 10 Cấu tạo nguyên lí hoạt động MQ-5 Sơ đồ chân mạch nguyên lí Mạch nguyên lí cảm biến khí Gas MQ-5... cháy nổ Cảm biến khí gas khơng phát rò rỉ gas mà đo mật độ rị rỉ khí gas nhiều hay Thơng qua có biện pháp cảnh báo ngăn chặn rị rỉ khí gas kịp thời Một số loại linh kiện cảm biến khí gas họ MQ