Robot de seguridad para minas de carbón basado en Arduino para detección de gas e incendios

El objetivo principal de este proyecto es desarrollar un robot de seguridad para minas de carbón que detecte los gases tóxicos emitidos en las minas de carbón. Se utiliza para detectar los niveles de temperatura y humedad en una mina de carbón y para detectar y extinguir cualquier incendio dentro de la mina de carbón.

Las minas de carbón son propensas a incendiarse porque el carbón en sí mismo es combustible. Los incendios de carbón pueden ser tan graves que es posible que se deban detener las operaciones mineras. Algunas consecuencias graves de los incendios pueden ser las explosiones de polvo de carbón y la quema de vetas de carbón. La necesidad de diseñar e implementar medidas y sistemas de seguridad para prevenir y mitigar los efectos del fuego es primordial.

Este artículo de bricolaje explica las causas de los incendios en las minas de carbón, los métodos de detección, los métodos de prevención, los métodos de extinción de incendios, la alarma y evacuación de incendios, y las últimas tendencias tecnológicas. El prototipo del autor se muestra en la Fig. 1.

El sistema de seguridad inteligente propuesto monitorea condiciones ambientales peligrosas como temperatura, gas, humo y humedad. El robot entra y se mueve en una mina de carbón y detecta la presencia de gases peligrosos y brinda seguridad contra explosiones de fuego, gases venenosos como CO, CO2 y CH4 y advierte a las personas en el túnel.

diagrama de bloques

lista de materiales

arduino uno es una plataforma electrónica de código abierto basada en hardware y software fáciles de usar. Las placas Arduino pueden leer entradas como una luz en un sensor, un dedo en un botón o un mensaje de Twitter y convertirlas en una salida para activar un motor, encender un LED o publicar algo en línea.

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zigbee es una tecnología inalámbrica desarrollada como un estándar global abierto para satisfacer las necesidades únicas de las redes IoT inalámbricas de bajo costo y bajo consumo. El estándar Zigbee funciona con la especificación de radio física IEEE 802.15.4 en bandas sin licencia que incluyen 2,4 GHz, 900 MHz y 868 MHz.

LM35 es un sensor de temperatura que emite una señal analógica proporcional a la temperatura actual. Su voltaje de salida se puede interpretar fácilmente para dar una lectura de temperatura en grados Celsius.

La ventaja de LM35 sobre un termistor es que no se requiere calibración externa. El revestimiento también lo protege del autocalentamiento. El bajo costo (alrededor de $ 0,95) y una mayor precisión lo hacen popular entre los aficionados, los aficionados al bricolaje y los estudiantes.

MQ2 es un sensor de gas de la serie MQ de uso común. Es un sensor de gas de tipo semiconductor de óxido de metal (MOS), también conocido como quimiorresistencia porque la detección se basa en un cambio en la resistencia del material del sensor cuando el gas entra en contacto con el material.

Con una simple red divisora ​​de voltaje, se pueden registrar las concentraciones del gas. MQ2 funciona con 5 V CC y consume alrededor de 800 mW. Puede detectar niveles de GLP, humo, alcohol, propano, hidrógeno, metano y monóxido de carbono entre 200 y 10.000 ppm.

sensor de humedad es un dispositivo electrónico que mide la humedad en su entorno y convierte sus hallazgos en una señal eléctrica correspondiente. Se utiliza un sensor de humedad para medir y reportar la humedad. Los sensores de humedad varían ampliamente en tamaño y funcionalidad.

relé utilizado para hacer o romper una conexión eléctrica. Tiene una parte móvil flexible que es controlada electrónicamente por un electroimán. Básicamente es como un interruptor mecánico que se controla con una señal electrónica en lugar de encenderlo o apagarlo manualmente.

líquidocristal de identificación Anuncio (LCD) es una pantalla plana u otro dispositivo óptico modulado electrónicamente que utiliza las propiedades de modulación de la luz de los cristales líquidos en combinación con un polarizador. Los cristales líquidos no emiten luz directamente; Utilizan una luz de fondo o un reflector para crear imágenes monocromáticas o en color.

motor de corriente continua convierte la energía eléctrica en energía mecánica. Los motores de CC toman energía eléctrica de la corriente continua y la convierten en rotación mecánica.

MOSFET (Transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido de metal) es un dispositivo de silicio de canal n de 3 terminales con una capacidad de transporte de corriente de aproximadamente 50 A, velocidad de conmutación rápida, baja resistencia, una clasificación de voltaje de ruptura de 60 V y un umbral máximo voltaje de 4v Thin Semi 50N06 es un dispositivo de silicio de 3 terminales con una capacidad de carga de corriente de aproximadamente 50 A, velocidad de conmutación rápida, baja resistencia, voltaje de ruptura nominal de 60 V y voltaje de umbral máximo de 4 V. Se utiliza principalmente para balastos electrónicos y bajo Fuentes de alimentación conmutadas.

METROmotobomba se utiliza para mover líquidos/gases de un lugar a otro por su acción mecánica. Hay varios tipos de bombas mecánicas disponibles en el mercado, que se pueden utilizar en una variedad de aplicaciones, tales como: B. para bombear agua de pozos, filtrar agua de acuarios o estanques y en industrias como la automotriz, energética y médica.

PAGfuente de alimentación El Arduino Uno se puede alimentar con un cable USB o una fuente de alimentación externa. Las fuentes de alimentación externas incluyen un adaptador de CA a CC y una batería. El adaptador se puede conectar al Arduino Uno conectándolo al conector de alimentación de la placa Arduino. Asimismo, los cables de la batería se pueden conectar a los pines Vin y GND del conector de alimentación. El rango de voltaje sugerido es de 7 a 12V.

Diagrama de circuito de un robot minero de carbón

El diagrama de circuito del robot de seguridad para la minería del carbón se muestra en la Fig.3. El circuito incluye una placa Arduino Uno, Zigbee, sensor de temperatura, sensor de gas, sensor de humedad, relé, LCD, motor DC, MOSFET, bomba y algunos otros componentes.

Robot de minería de carbón de bricolaje - Código

Para preparar el código para el robot, abra Arduino y declare las variables y los modos pin cuando comience el boceto. Todos se iniciarán importando sus bibliotecas. El primer fragmento de código se muestra en la Figura 4.

Instrucciones paso a paso sobre cómo hacer el robot.

Se produce un desbordamiento durante un milisegundo, por lo que la placa Arduino comienza a ejecutar el programa actual. Después de configurar las funciones en el código, cargue el código seleccionando el puerto y la placa correctos para Arduino. Luego conecte los componentes de acuerdo con el esquema. Siga los pasos que se enumeran a continuación.

Paso 1. Cargue el código fuente en la placa Arduino Uno.
Paso 2. Complete el cableado del proyecto de acuerdo con el diagrama de cableado en la Fig. 3
Paso 3. Para leer el sensor, la salida del sensor se conecta a una entrada analógica Arduino. Entonces Arduino lee los datos de entrada de los sensores como la humedad y la temperatura de la habitación.
etapa 4 Convierta los datos leídos del sensor en un conjunto de datos normalizados para mostrar los datos como un porcentaje.
Paso 5. Inicie sesión en una tarjeta SD si desea guardar datos. (No es obligatorio) Al usar la biblioteca SD, podemos almacenar nuestros datos, como la temperatura y la humedad, en una tarjeta SD. La capacidad máxima es de 2 GB para tarjetas SD y de 16 GB para tarjetas Micro SD.
paso 6 También podemos enviar datos desde el monitor serie a Arduino escribiendo texto en nuestro sistema. Si mandamos adelante, se moverá en la dirección de avance. Asimismo, los comandos Atrás, Derecha e Izquierda lo mueven hacia atrás, hacia la derecha y hacia la izquierda, respectivamente.

Después de ensamblar el robot correctamente como se muestra en la figura 1, podemos encender el robot. El robot ahora se puede controlar mediante el envío de comandos a través del terminal en serie para avanzar, retroceder y otros movimientos definidos en el código. El robot ahora puede ingresar a entornos peligrosos para proporcionar varios datos de gases.

Este robot proporciona la temperatura ambiente y detecta y apaga cualquier llama en la mina de carbón. Utilizando la tecnología inalámbrica Zigbee, la pantalla LCD conectada al robot muestra la temperatura, la humedad y los niveles de gas en la mina de carbón. La figura 5 muestra los comandos de software en la pantalla LCD.

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dr. s rajan es profesor en el Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones del Colegio de Ingeniería y Tecnología Velalar.