Detecção Inteligente de Gás com ESP8266 e Sensores MQ

👉 Tabela de Conteúdo

Riscos e Objetivos do Projeto🔗

Vazamentos de gás representam ameaças invisíveis capazes de provocar explosões, intoxicações e incêndios catastróficos. Este projeto combina hardware acessível (ESP8266 + sensores MQ) com programação IoT para criar um sistema de detecção inteligente que envia alertas via TelegramDetector de movimento com ESP8266 para animais de estimaçãoDetector de movimento com ESP8266 para animais de estimaçãoDescubra como monitorar seus animais de estimação com IoT utilizando ESP8266 e sensores PIR, enviando alertas via Telegram, MQTT e muito mais., SMS, e-mail ou APIs personalizadas. A solução integra conhecimentos de eletrônica, química de sensores e desenvolvimento de firmware.

Componentes e Sensores Utilizados🔗

ComponenteFunçãoEspecificações Técnicas
ESP8266 (NodeMCU)Processamento e comunicação Wi-Fi80 MHz, 4MB Flash, 3.3V/5V
Sensor MQ-2Detecção de GLP, metanoFaixa: 300-10000 ppm, 5V
Sensor MQ-9Detecção de COFaixa: 10-1000 ppm, 5V
Buzzer AtivoAlerta sonoro imediato5V, 85 dB, 30mA
LED RGBIndicador visual multiestado20 mA, PWM
Regulador LM7805Estabilização de tensão5V DC, 1A
ProtoboardMontagem temporária do circuito830 pontos

Alternativas Recomendadas:

Princípios Técnicos de Detecção de Gás🔗

Química dos Sensores MQ

A película de SnO₂ nos sensores MQ sofre redução de resistência quando exposta a gases combustíveis. A relação matemática é expressa por:

$$ R_s = \frac{R_0}{1 + \left( \frac{C}{k} \right)^{\alpha}} $$

Onde:

Diagrama de Sensibilidade Comparada

graph TD A[MQ-2: GLP] -->|Maior sensibilidade| B((<500ppm)) C[MQ-9: CO] -->|Resposta linear| D((10-200ppm))

Montagem do Circuito Eletrônico🔗

Diagrama de Conexões Otimizado

Passo-a-Passo:

1. Conecte os sensores MQ-2Detector de fumaça com ESP8266 e alarme sonoroDetector de fumaça com ESP8266 e alarme sonoroMonte um detector de fumaça inteligente com ESP8266 e MQ-2. Tutorial que ensina montagem, programação e integração IoT para sistemas residenciais. (A0) e MQ-9 (A1) aos pinos analógicos

2. Instale o buzzer no pino D1 com transistor BC547 para amplificação

3. Configure o LED RGB:

  • Vermelho: D2 (Alarme)
  • Verde: D3 (Normal)
  • Azul: D4 (Calibração)

4. Alimente o sistema com fonte regulada de 5V/2A

⚠️ Atenção:

  • Use optoacopladores para isolamento em instalações industriais
  • Adicione varistores contra surtos elétricos

Programação Avançada do ESP8266🔗

Código Híbrido (Blynk + Telegram + HTTP)

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp8266.h>
#include <UniversalTelegramBot.h>
#define BLYNK_TEMPLATE_ID "TMPLXXXX"
#define BLYNK_AUTH_TOKEN "SEU_TOKEN"
#define BOT_TOKEN "TELEGRAM_BOT_TOKEN"
#define CHAT_ID "SEU_CHAT_ID"
const int MQ2_PIN = A0, MQ9_PIN = A1;
int thresholds[2] = {600, 300}; // MQ-2, MQ-9
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Blynk.begin(BLYNK_AUTH_TOKEN, "WiFi_SSID", "Senha");
  pinMode(D2, OUTPUT); // LED Vermelho
}
void loop() {
  Blynk.run();
  int mq2 = analogRead(MQ2_PIN);
  int mq9 = analogRead(MQ9_PIN);
  if(mq2 > thresholds[0] || mq9 > thresholds[1]) {
    triggerEmergency(mq2, mq9);
  }
  delay(1000);
}
void triggerEmergency(int val1, int val2) {
  digitalWrite(D2, HIGH);
  Blynk.logEvent("gas_alert", String("Valores: ") + val1 + "," + val2);
  WiFiClientSecure client;
  UniversalTelegramBot bot(BOT_TOKEN, client);
  bot.sendMessage(CHAT_ID, "⚠️ ALERTA DE VAZAMENTO ⚠️\nNíveis: MQ2=" + String(val1) + ", MQ9=" + String(val2), "");
  HTTPClient http;
  http.begin("http://api.alertas.com/notify");
  http.POST("{\"sensor\":\"gas\",\"values\":["+String(val1)+","+String(val2)+"]}");
  http.end();
}

Sistemas de Notificação Multiplataforma🔗

Matriz de Seleção de Protocolos

ProtocoloLatênciaCustoComplexidadeAplicação Típica
Telegram Bot1-3sGratuitoModeradaCasas inteligentes
SMS (Twilio)2-5sPagoBaixaComércios
MQTT<1sVariadoAltaIndústria
E-mail SMTP5-30sGratuitoBaixaBackup

Exemplo de Configuração MQTTSistema de controle de cortinas automatizadas com ESP8266Sistema de controle de cortinas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar cortinas com ESP8266. Aprenda componentes, montagem, programação e integração IoT para conforto e eficiência energética.:

#include <PubSubClient.h>
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
void reconnectMQTT() {
  while (!client.connected()) {
    if (client.connect("gas_detector")) {
      client.publish("casa/cozinha/gas", "connected");
    }
  }
}
void sendMQTTAlert(int value) {
  client.publish("casa/cozinha/gas/status", String(value).c_str());
}

Protocolos de Calibração e Testes🔗

Procedimento de Calibração Oficial

1. Ambiente Controlado: Expor o sensor a ar limpo por 24h

2. Leitura Base: Registrar \( R_0 \) via analogRead()

3. Teste com Gás Conhecido: Usar cilindro de 1000ppm de metano

4. Ajuste Não-Linear:

$$ Threshold_{dynamic} = R_0 \times \left(1 + \frac{T}{100}\right) $$

Onde \( T \) = Temperatura ambiente (°C)

Tabela de Valores de Referência

GásMQ-2 (ppm)MQ-9 (ppm)Tempo Resposta
GLP300-5000-<30s
Metano500-10000-<20s
Monóxido-50-1000<60s

Otimizações e Modos de Operação🔗

Técnicas Avançadas

1. Fusão de Sensores:

float gasScore = (0.6*mq2Value) + (0.4*mq9Value);

2. Deep SleepSistema de controle de cortinas automatizadas com ESP8266Sistema de controle de cortinas automatizadas com ESP8266Descubra como automatizar cortinas com ESP8266. Aprenda componentes, montagem, programação e integração IoT para conforto e eficiência energética. Mode:

ESP.deepSleep(30e6); // 30μA entre leituras

3. Edge ComputingSistema de controle de acesso com ESP8266 e biometriaSistema de controle de acesso com ESP8266 e biometriaDescubra como unir biometria avançada e IoT com ESP8266 para criar sistemas de segurança robustos e aplicações industriais inovadoras.:

if(stdDev(values, 10) > 50) triggerLocalAlert();

Arquitetura em Nuvem Híbrida

graph LR A[Sensores] --> B[ESP8266] B -->|Wi-Fi| C{API Gateway} C --> D[(Firebase)] C --> E[Telegram/SMS] C --> F[Servidor Local]

Normas de Segurança e Manutenção🔗

Checklist de Instalação

  • [ ] Distância mínima de 1.5m de fontes de ignição
  • [ ] Ventilação passiva no compartimento
  • [ ] Selagem à prova de explosão (Classe I, Div 2)
  • [ ] Teste de funcionalidade semanal automático

Cronograma de Manutenção

ComponentePeriodicidadeAção
Sensores MQ6 mesesCalibração em câmara de gás
Bateria Backup1 anoSubstituição
Firmware3 mesesAtualização de segurança

Solução de Problemas Técnicos🔗

Tabela de Diagnóstico Rápido

SintomaVerificação PrimáriaSolução
Leitura constanteTeste de curto no pino A0Substituir sensor ou ESP8266
Wi-Fi desconectaAnalisar RSSI com WiFi.RSSI()Adicionar capacitor de linha 47µF
Falsos positivosVerificar fonte de alimentaçãoInstalar filtro EMI
Aquecimento do sensorMedir corrente com multímetroInserir resistor série 220Ω

Conclusão🔗

Este sistema integrado oferece detecção precisa de múltiplos gases combinando eletrônica robusta, algoritmos inteligentes e notificações multiplataforma. A arquitetura modular permite adaptação desde residências até plantas industriais, sempre priorizando segurança e confiabilidade. A implementação das práticas recomendadas assegura operação contínua e proteção efetiva contra riscos gasosos.

Autor: Marcelo V. Souza - Engenheiro de Sistemas e Entusiasta em IoT e Desenvolvimento de Software, com foco em inovação tecnológica.

Referências🔗

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