Système de détection de méthane CH4

Informations

• Addou Mohammed Abderrahim       (mohammed_abderrahim.addou@sorbonne-universite.fr)  

  Aggouni Nihad                                  (nihad.aggouni@sorbonne-universite.fr)  

  Djamaa Abdelmounaim                    (abdelmounaim.djamaa@sorbonne-universite.fr)  

  Djaoui Salaheddine                           (salaheddine.djaoui@sorbonne-universite.fr)  

  Seba Nesrine                                     (nesrine.seba@sorbonne-universite.fr)  

   

   

• Cursus:  Master 2 Chimie Parcours Ingénierie Chimique

   

• Date de début : septembre 2023

   

• Date de fin : janvier 2024

 

Contexte

Durant nos manipulations dans les laboratoires au sein de notre université, nous avons observé l’absence d’un dispositif qui mesure la concentration maximale des gaz extrêmement inflammables notamment le méthane (CH₄); un gaz inflammable et potentiellement dangereux pouvant être présent dans divers environnements. La détection précoce des concentrations élevées de CH₄ est cruciale pour la sécurité et la prévention des risques liés aux gaz.

Notre projet vise ainsi à mettre en place un système de détection de méthane en utilisant le microcontrôleur Arduino et en combinant le capteur du gaz spécifique (MQ4) avec un dispositif d'affichage (LCD) et un ventilateur pour dégager l’excès de gaz .

objectif

L'approche principale consiste à utiliser un capteur du gaz spécifique au méthane (MQ4), capable de fournir des données précises sur les concentrations de CH₄ dans l'environnement. Le capteur sera connecté à une carte Arduino, agissant comme le cerveau du système, capable de traiter les informations en temps réel.

La concentration en temps réel (ppm) sera ensuite affichée sur un écran LCD avec l'indication de seuil (Normal; Danger; Très danger) selon sa valeur qui agira, quant à elle, sur la vitesse de rotation du ventilateur comme suit : plus le seuil est élevé, la vitesse de rotation du ventilateur augmente. 

Notre système sera conçu pour être modulaire et extensible, permettant une intégration facile d'autres capteurs de gaz (MQ2; MQ135) ou des systèmes d'alerte en cas de détection de niveaux de méthane dangereux (Alerte SMS).

matériels utilisés

Pour le support de notre projet, nous avons utilisé : 

• 1 planche de CP peuplier 3mm (dimensions 300*600mm)
• 2 plaques de plexiglas (dimensions 300*600mm)
• colle à bois
• 4 colliers de serrage blanc
• Cutter
• Des vis
• Des clous
• Tenaille

Pour le volet Arduino :

• 1 Carte Arduino uno
• 3 Résistances 220 Ω
• 1 Écran LCD I2C
• 1 MOS module IRF520
• 1 Ventilateur DC 12V 
• 1 Capteur MQ4 
• 1 LED Rouge
• 1 LED Vert
• 1 Alarme piézo-électrique
• Prise DC Power Jack
• Câble d’alimentation externe 12V
• Bâton de colle 

machines utilisées 

• Trotec Speedy 100
• Viseuse
• Perseuse

 

construction 

Étape 1

nous avons d'abord choisi l'idée de projet et lister les composants nécessaires pour le réaliser 

Ensuite , a  l'aide du logiciel Fritzing on a réalisé un schéma du montage

Étape 2

 

Étape 3

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journal du bord

.../10/2023

 Première réunion d'équipe, durant laquelle  nous avons exploré différentes pistes de projet et établi une liste d'options. Parmi ces choix, le projet de "système de détection de méthane CH4" s'est démarqué, reflétant notre orientation vers une solution novatrice en matière de sécurité industrielle.

/10/2023

 Une deuxième réunion d'équipe a permis à notre équipe de compiler la liste complète des composants et de rédiger un document descriptif détaillé du projet. Cette démarche visait à fournir à la tutrice une vue approfondie du projet en vue de valider nos plans et de progresser vers sa mise en œuvre.

/11/2023

L'obtention de la validation de la tutrice sur notre projet.

/11/2023

La récupération de l'ensemble des dispositifs nécessaires

/11/2023

un troisième réunion d'équipe  a fin d' effectuer des recherches ensemble. Chacun a partagé ses découvertes, et des décisions ont été prises collectivement sur les différentes parties du projet ,et un plan détaillé pour les prochaines étapes a été établi.

/12/2023

Notre première séance au FabLab a été une expérience passionnante de découverte. Nous avons pris le temps d'explorer toutes les machines disponibles et de comprendre leur principe de fonctionnement. Cette immersion nous a permis de nous familiariser avec l'équipement du FabLab, jetant ainsi les bases pour les étapes à venir de notre projet. C'était un moment instructif où nous avons pu visualiser concrètement les possibilités offertes par ces machines et envisager comment les intégrer dans notre travail.

12/2023 : 

Notre 2eme séance dans fablab ou  nous avons déposé tous nos matériels récupérés avant.

En 2023

 La récupération de support.

En 2023

Lors de notre troisième séance au FabLab, nous avons consolidé notre approche en manipulant les supports que nous avions récupérés. Au cours de cette session, nous avons travaillé sur plusieurs schémas de câblage, testant différentes configurations pour déterminer la meilleure manière de connecter les composants de notre projet. En expérimentant avec ces schémas, nous avons cherché la combinaison optimale qui assurerait une intégration fluide et un fonctionnement efficace de notre système. Cette séance a été cruciale pour affiner notre compréhension pratique des composants et a marqué une avancée significative dans la concrétisation de notre projet au sein du FabLab

 Les vacances de Noel 2023

Notre équipe s'est investie dans le travail sur le code de notre projet. Après plusieurs recherches approfondies, nous avons réussi à construire un code complet pour notre système. 

En janvier  2024

Lors de notre quatrième séance au FabLab, nous avons mis notre code à l'épreuve sur un schéma via . En le testant virtuellement, nous avons identifié des ajustements nécessaires et effectué des modifications pour optimiser son fonctionnement. Après plusieurs itérations, nous avons réussi à le faire fonctionner parfaitement dans l'environnement simulé.

 

Ce succès nous a motivés à passer à l'étape suivante : tester notre code dans le système  réel. Bien que le logiciel ait montré son efficacité, rien ne vaut l'expérimentation directe.

En janvier 2024, lors de notre cinquième séance au FabLab, nous avons franchi une étape majeure en réalisant le câblage entre les différents composants de notre projet. Cette session a été dédiée à l'assemblage physique, où nous avons connecté chaque élément selon le schéma que nous avions planifié.

Une fois le câblage terminé, nous avons testé le code que nous avions développé précédemment. Heureusement, le code a bien fonctionné lors de ces essais, marquant un moment de succès dans notre progression. C'était une séance riche en accomplissements, confirmant que notre planification et notre travail acharné ont porté leurs fruits, et que notre projet commence à prendre forme de manière concrète.

 

En 2024, lors de notre sixième séance au FabLab, nous avons atteint la phase finale de notre démarche : le montage. Le processus a débuté par la découpe de deux plateaux…., lesquels ont été utilisés pour fermer les deux côtés de l'enceinte que nous avons conçue.

 

Ensuite, nous avons procédé à la fixation du ventilateur en perçant des trous dans la contre-plaque, utilisant des câbles pour assurer une fixation solide. Un trou a été créé en dessous pour installer l'alimentation, assurant ainsi une accessibilité pratique.

 

L'écran a été positionné en haut de l'enceinte, fixé solidement par des vis. Pour le capteur, nous l'avons placé à l'entrée de l'enceinte sur une breadboard collée à la contre-plaque. À côté, deux LED, une verte et une rouge, ont été fixées sur une autre breadboard.

 

Au cœur de tous les composants, nous avons installé l'Arduino, le fixant avec des vis pour assurer sa connexion à tous les autres éléments. Cette séance de montage a été le point culminant de notre travail, donnant vie à notre projet de manière tangible et concrète. Chaque étape méticuleusement réalisée a contribué à la création d'une enceinte fonctionnelle et esthétiquement aboutie.

Le 02/02/2024, lors de notre dernière séance au FabLab, nous avons débuté en créant une plaque imprimée contenant les noms des membres de l'équipe, le titre du projet et le code QR menant à notre wiki. Cette plaque a été d'abord conçue sur un logiciel avant d'être imprimée à l'aide d'une ………

 

Ensuite, nous avons fixé cette plaque sur le même côté que le ventilateur et l'écran. Nous avons également testé le fonctionnement du système en utilisant un briquet contenant du CH4.

 

Le moment fort de la séance a été la présentation détaillée de notre projet à notre professeur. Nous avons partagé tous les aspects de notre travail, y compris les détails du montage, les essais effectués, et les résultats obtenus. Cette étape marquante a été l'occasion de mettre en lumière notre progression, les défis surmontés, et les réussites de notre projet, clôturant ainsi notre expérience enrichissante au FabLab..