Detector de trăsnet personal: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

În acest proiect, vom crea un dispozitiv mic care vă avertizează asupra trăsnetelor din apropiere. Costul total al tuturor materialelor din acest proiect va fi mai ieftin decât achiziționarea unui detector de fulgere comercial și veți putea să vă perfecționați abilitățile de a crea circuite în acest proces!

Senzorul utilizat în acest proiect poate detecta fulgere până la 40 km distanță și este, de asemenea, capabil să determine distanța unei lovituri până la o toleranță de 4 km. Deși acesta este un senzor de încredere, nu ar trebui să depindeți niciodată de el pentru a vă avertiza de fulgere dacă sunteți în aer liber. Lucrul manual al circuitului dvs. nu va fi la fel de fiabil ca un detector de trăsnet comercial.

Acest proiect se bazează pe senzorul de trăsnet AS3935 IC, cu un circuit purtător de la DFRobot. Detectează radiația electromagnetică caracteristică fulgerului și folosește un algoritm special pentru a converti aceste informații într-o măsurare a distanței.

Provizii

Acest proiect necesită doar câteva părți. Informațiile sunt transmise utilizatorului printr-un buzzer piezo, iar circuitul este alimentat printr-o baterie polimer litiu-ion. Mai jos este o listă completă a tuturor părților:

• Senzor fulger DFRobot
• DFRobot Beetle
• Încărcător LiPoly DFRobot
• Piezo Buzzer (nevoie doar de unul - multe tipuri diferite funcționează)
• 500 mAh LiPoly (orice LiPoly de 3,7 V va funcționa)
• Comutator glisant (orice comutator mic va funcționa)

În plus față de aceste elemente, veți dori următoarele instrumente / elemente:

• Ciocan de lipit
• Solder
• Sârmă de conectare
• Decapanti de sârmă
• Pistol de lipit fierbinte

Detaliez, de asemenea, procesul de creare a unei huse imprimate 3D pentru acest proiect. Dacă nu aveți o imprimantă 3D, funcționarea dispozitivului fără carcasă este în continuare bună.

Pasul 1: Circuitul

Deoarece există un număr relativ mic de piese în această construcție, circuitul nu este deosebit de complicat. Singurele linii de date sunt liniile SCL și SDA pentru senzorul de trăsnet și o conexiune pentru buzzer. Dispozitivul este alimentat de o baterie polimer litiu-ion, așa că am decis să integrez și un încărcător lipoly în circuit.

Imaginea de mai sus descrie întregul circuit. Rețineți că conexiunea dintre bateria lipoly și încărcătorul bateriei lipoly se face prin conectorii JST tată / mamă și nu necesită lipire. Vedeți videoclipul de la începutul acestui proiect pentru mai multe detalii despre circuit.

Pasul 2: Asamblarea circuitului

Acest dispozitiv este un candidat excelent pentru o tehnică de asamblare a circuitului cunoscută sub numele de formare liberă. În loc să atașăm piesele din acest proiect pe un substrat, cum ar fi o placă de perfecționare, vom conecta totul cu fire. Acest lucru face proiectul mult mai mic și este ceva mai rapid de asamblat, dar în general produce rezultate mai puțin estetice. Îmi place să-mi acoper circuitele de formă liberă cu o carcasă imprimată 3D la final. Videoclipul de la începutul acestui proiect detaliază procesul de formare liberă, dar voi parcurge și toți pașii pe care i-am făcut textual.

Primii pasi

Primul lucru pe care l-am făcut a fost să nevindem blocurile verzi de la încărcătorul lipoly. Acestea nu sunt necesare și ocupă spațiu. Am conectat apoi terminalele "+" și "-" ale încărcătorului lipoly la terminalele "+" și "-" din partea din față a gândacului. Aceasta alimentează tensiunea brută a bateriei lipoly direct în microcontroler. Beetle are nevoie tehnic de 5V, dar va funcționa în continuare pe aproximativ 4V de la lipoly.

Cablarea senzorului fulger

Am tăiat apoi cablul inclus cu 4 pini, astfel încât să rămână aproximativ doi centimetri de sârmă. Am dezbrăcat capetele, am conectat cablul la senzorul de trăsnet și am făcut următoarele conexiuni:

• „+” pe senzorul fulgerului la „+” pe Beetle
• „-” pe senzorul de trăsnet până la „-” pe gândac
• „C” de pe senzorul de trăsnet la pad-ul „SCL” de pe Beetle
• „D” de pe senzorul de trăsnet la pad-ul „SDA” de pe Beetle

Am conectat și pinul IRQ de pe senzorul de trăsnet la pad-ul RX de pe Beetle. Această conexiune trebuia să meargă la o întrerupere hardware de pe Beetle, iar pad-ul RX (pinul 0) era singurul pin cu capacitate de întrerupere rămas.

Cablarea soneriei

Am conectat cablul scurt al buzzerului la terminalul „-” de pe Beetle (masă) și cablul lung la pinul 11. Pinul de semnal al buzzerului trebuie conectat la un pin PWM pentru o versatilitate maximă, care este pinul 11.

Comutarea bateriei

Ultimul lucru necesar este să adăugați un comutator în linie la baterie pentru a porni și opri proiectul. Pentru a face acest lucru, am lipit mai întâi două fire la terminalele adiacente de pe comutator. Le-am fixat pe loc cu adeziv fierbinte, deoarece conexiunile comutatorului sunt fragile. Am tăiat apoi firul roșu al bateriei cam la jumătate și am lipit firele care ies de pe comutator la fiecare capăt. Asigurați-vă că acoperiți secțiunile expuse ale firului cu tuburi termocontractabile sau cu adeziv fierbinte, deoarece acestea ar putea intra cu ușurință în contact cu unul dintre firele de la sol și pot face scurtcircuit. După adăugarea comutatorului, puteți conecta bateria la încărcător.

Pliant totul în

Ultimul pas este să luați mizeria de fire și componente și să o faceți să pară oarecum prezentabilă. Aceasta este o sarcină delicată, deoarece doriți să fiți siguri că nu rupeți niciun fir. Am început mai întâi prin lipirea la cald a încărcătorului lipoly de partea superioară a bateriei lipoly. Apoi am lipit Beetle deasupra și, în cele din urmă, am lipit senzorul de trăsnet chiar în partea de sus. Am lăsat buzzerul să stea în lateral, așa cum se arată în imaginea de mai sus. Rezultatul final este un teanc de plăci cu fire care rulează peste tot. Am lăsat, de asemenea, cablurile comutatorului pentru a rula liber, deoarece mai târziu doresc să le integrez într-o carcasă imprimată 3D.

Pasul 3: Programare

Software-ul pentru acest circuit este simplu în acest moment, dar este foarte personalizabil pentru a se potrivi nevoilor dumneavoastră. Când dispozitivul detectează fulgerul, va emite mai întâi un sunet de multe ori pentru a vă avertiza că fulgerul este în apropiere, apoi va emite un anumit număr de ori corespunzător distanței fulgerului. Dacă fulgerul este la mai puțin de 10 kilometri distanță, dispozitivul va emite un semnal sonor lung. Dacă se află la mai mult de 10 km de dvs., dispozitivul va împărți distanța la zece, o va rotunji și va emite un sunet de atâtea ori. De exemplu, dacă trăsnetul trece la 26 km distanță, dispozitivul va emite un sunet de trei ori.

Întregul software se învârte în jurul întreruperilor de la senzorul de trăsnet. Când este detectat un eveniment, senzorul de trăsnet va trimite pinul IRQ înalt, ceea ce declanșează o întrerupere în microcontroler. Senzorul poate trimite, de asemenea, întreruperi pentru evenimente non-fulger, cum ar fi dacă nivelul de zgomot este prea mare. Dacă interferența / zgomotul este prea mare, va trebui să îndepărtați dispozitivul de orice electronică. Radiația electromagnetică care provine de la aceste dispozitive poate distruge cu ușurință radiația electromagnetică relativ slabă dintr-un fulger îndepărtat.

Pentru a programa microcontrolerul, puteți utiliza Arduino IDE - asigurați-vă că selecția plăcii este setată la „Leonardo”. De asemenea, va trebui să descărcați și să instalați biblioteca pentru senzorul fulger. Puteți găsi acest lucru aici.

Pasul 4: Carcasă imprimată 3D

Am modelat o carcasă pentru dispozitivul meu. Circuitul dvs. de formă liberă va avea probabil dimensiuni diferite, dar am încercat să-mi fac cazul suficient de mare, astfel încât să poată încă încadra multe modele diferite. Puteți descărca fișierele aici și apoi le puteți imprima. Partea superioară a carcasei se fixează în partea de jos, astfel încât nu sunt necesare piese speciale pentru carcasă.

De asemenea, puteți încerca să creați un model al propriului dispozitiv și să creați o carcasă pentru acesta. Detalii acest proces în videoclip la începutul acestui proiect, dar pașii de bază care trebuie urmați sunt ca atare:

1. Capturați dimensiunile dispozitivului dvs.
2. Modelează-ți dispozitivul într-un program CAD (îmi place Fusion 360 - studenții îl pot obține gratuit)
3. Creați o carcasă compensând un profil din modelul dispozitivului. O toleranță de 2 mm funcționează în general bine.

Pasul 5: Utilizarea dispozitivului dvs. și altele

Felicitări, ar trebui să aveți acum un detector de trăsnet complet funcțional! Înainte de a utiliza dispozitivul pe bune, vă recomand să așteptați până când există o furtună în jurul vostru pentru a vă asigura că dispozitivul este de fapt capabil să detecteze fulgerele. Al meu a lucrat prima încercare, dar nu știu fiabilitatea acestui senzor.

Încărcarea dispozitivului este simplă - puteți conecta doar un cablu micro-USB la încărcătorul lipoly până când ledul de încărcare devine verde. Asigurați-vă că dispozitivul este pornit în timp ce îl încărcați, în caz contrar nu va fi alimentată bateria! De asemenea, vă recomand să schimbați bipurile cu ceva care vă place mai mult; puteți utiliza biblioteca Tone.h pentru a genera note mai plăcute.

Spuneți-mi în comentarii dacă aveți probleme sau întrebări. Pentru a vedea mai multe dintre proiectele mele, accesați site-ul meu www. AlexWulff.com.