Личен детектор на мълния: 5 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

В този проект ще създадем малко устройство, което да ви предупреждава за близки удари наблизо. Общата цена на всички материали в този проект ще бъде по-евтина от закупуването на търговски мълниеприемник и ще можете да усъвършенствате уменията си за създаване на вериги в процеса!

Сензорът, използван в този проект, може да открие удари на мълнии на разстояние до 40 км, а също така е в състояние да определи разстоянието на удар до толеранс от 4 км. Въпреки че това е надежден сензор, никога не трябва да разчитате на него, за да ви предупреди за мълния, ако сте на открито. Вашата собствена ръчна работа на веригата няма да бъде толкова надеждна, колкото търговски мълниеприемник.

Този проект се основава на микросхема на сензора за мълния AS3935, с носеща верига от DFRobot. Той открива електромагнитно излъчване, характерно за мълния и използва специален алгоритъм, за да преобразува тази информация в измерване на разстояние.

Консумативи

Този проект изисква само няколко части. Информацията се извежда до потребителя чрез пиезо зумер, а веригата се захранва чрез литиево -йонна полимерна батерия. По -долу е пълен списък на всички части:

• Сензор за мълния DFRobot
• DFRobot бръмбар
• DFRobot LiPoly зарядно устройство
• Пиезо зумер (има нужда само от един - работят много различни видове)
• 500 mAh LiPoly (всеки 3.7V LiPoly ще работи)
• Плъзгащ превключвател (всеки малък превключвател ще работи)

В допълнение към тези елементи, вие ще искате следните инструменти/елементи:

• Поялник
• Припой
• Тел за свързване
• Машини за сваляне на тел
• Пистолет за горещо лепило

Подробно описвам процеса на създаване на 3D отпечатана кутия за този проект. Ако нямате 3D принтер, работата с устройството без калъф е все още добре.

Стъпка 1: Веригата

Тъй като в тази конструкция има относително малък брой части, схемата не е особено сложна. Единствените линии за данни са линиите SCL и SDA за сензора за мълния и една връзка за зумера. Устройството се захранва от литиево -йонна полимерна батерия, затова реших да интегрирам и зарядно устройство за липоли в схемата.

Горното изображение изобразява цялата верига. Обърнете внимание, че връзката между липолитовата батерия и зарядното устройство за липоли батерии е чрез JST мъжки/женски конектори и не изисква запояване. Вижте видеото в началото на този проект за повече подробности относно веригата.

Стъпка 2: Монтаж на веригата

Това устройство е чудесен кандидат за техника за сглобяване на верига, известна като свободно формоване. Вместо да прикрепяме частите в този проект към субстрат като перф дъска, вместо това просто ще свържем всичко с проводници. Това прави проекта много по -малък и се сглобява малко по -бързо, но като цяло дава по -малко естетически приятни резултати. Обичам да покривам свободно оформените си схеми с 3D отпечатан калъф в края. Видеото в началото на този проект подробно описва процеса на свободно оформяне, но ще разгледам всички стъпки, които предприех и текстово.

Първи стъпки

Първото нещо, което направих, беше да разпая зелените клеми от зарядното устройство за липоли. Те не са необходими и заемат място. След това свързах клемите "+" и "-" на зарядното устройство за липоли към клемите "+" и "-" в предната част на Бръмбара. Това захранва суровото напрежение на липолната батерия направо в микроконтролера. Бръмбарът технически се нуждае от 5V, но все пак ще работи на приблизително 4V от липола.

Окабеляване на сензора за мълния

След това отрязах включения 4-пинов кабел така, че останаха около 2 инча жица. Оголих краищата, включих кабела в сензора за мълния и направих следните връзки:

• "+" на сензора за мълния до "+" на Бръмбара
• "-" на сензора за мълния до "-" на Бръмбара
• "C" на сензора за мълния към подложката "SCL" на Beetle
• "D" на сензора за мълния към подложката "SDA" на Бръмбара

Свързах и IRQ щифта на сензора за мълния към RX подложката на Бръмбара. Тази връзка трябваше да премине към хардуерно прекъсване на Beetle и RX тампонът (пин 0) беше единственият оставащ пин с възможност за прекъсване.

Окабеляване на зумера

Свързах късия проводник на зумера към клемата "-" на Beetle (земята), а дългия проводник към щифт 11. Сигналният щифт на зумера трябва да бъде свързан към PWM щифт за максимална гъвкавост, какъвто е пин 11.

Превключване на батерията

Последното необходимо нещо е да добавите вграден превключвател към батерията, за да включите и изключите проекта. За да направя това, първо запоих два проводника към съседни терминали на превключвателя. Поправих ги на място с горещо лепило, тъй като връзките на превключвателя са крехки. След това отрязах червения проводник на батерията около половината и запоявах проводниците, излизащи от превключвателя, до всеки край. Уверете се, че покривате откритите участъци от тел с термосвиваеми тръби или горещо лепило, тъй като те лесно могат да влязат в контакт с един от заземяващите проводници и да направят късо съединение. След като добавите превключвателя, можете да включите батерията в зарядното устройство.

Сгъване на всичко вътре

Последната стъпка е да вземете гадната бъркотия от проводници и компоненти и да я направите да изглежда до известна степен. Това е деликатна задача, тъй като искате да сте сигурни, че няма да скъсате проводници. Първо започнах с горещо залепване на зарядното устройство за липоли към горната част на батерията. След това залепих Бръмбара върху това и накрая залепих сензора за мълния в самия връх. Оставих зумера да седне отстрани, както е показано на горното изображение. Крайният резултат е куп дъски с проводници, прокарани навсякъде. Също така оставих кабелите на превключвателя да работят свободно, тъй като по-късно искам да ги интегрирам в 3D принтиран калъф.

Стъпка 3: Програмиране

Софтуерът за тази схема е прост в момента, но е силно адаптивен, за да отговаря на вашите нужди. Когато устройството открие мълния, първо ще издава звуков сигнал многократно, за да ви предупреди, че мълнията е наблизо, след което бипва определен брой пъти, съответстващи на разстоянието на мълнията. Ако мълнията е на по -малко от 10 километра, устройството ще издава един дълъг звуков сигнал. Ако е на повече от 10 км от вас, устройството ще раздели разстоянието на десет, ще го заобиколи и ще издаде звуков сигнал толкова пъти. Например, ако мълния удари на 26 км, устройството ще издаде три звукови сигнала.

Целият софтуер се върти около прекъсвания от сензора за мълния. Когато се открие събитие, светкавичният сензор ще изпрати IRQ пина високо, което задейства прекъсване в микроконтролера. Сензорът може също да изпраща прекъсвания за не светкавични събития, например ако нивото на шума е твърде високо. Ако смущенията/шумът са твърде високи, ще трябва да преместите устройството далеч от всякаква електроника. Електромагнитното излъчване, идващо от тези устройства, може лесно да намали сравнително слабото електромагнитно излъчване от далечен удар на мълния.

За да програмирате микроконтролера, можете да използвате Arduino IDE - уверете се, че изборът на платката е зададен на "Leonardo." Също така ще трябва да изтеглите и инсталирате библиотеката за сензора за мълния. Можете да намерите това тук.

Стъпка 4: Калъф с 3D печат

Моделирах калъф за моето устройство. Вашата верига в свободна форма вероятно ще има различни размери, но аз се опитах да направя кутията ми достатъчно голяма, така че много различни дизайни да могат да се поберат в нея. Можете да изтеглите файловете тук и след това да ги разпечатате. Горната част на кутията се прилепва към дъното, така че не са необходими специални части за кутията.

Можете също да опитате да направите модел на собствено устройство и да създадете калъф за него. Подробно описвам този процес във видеото в началото на този проект, но основните стъпки, които трябва да следвате, са такива:

1. Уловете размерите на вашето устройство
2. Моделирайте устройството си в CAD програма (харесвам Fusion 360 - студентите могат да го получат безплатно)
3. Създайте случай, като изместите профил от модела на устройството. Допустимото отклонение от 2 мм обикновено работи добре.

Стъпка 5: Използване на вашето устройство и др

Поздравления, сега трябва да имате напълно работещ детектор на мълния! Преди да използвате устройството реално, препоръчвам да изчакате, докато около вас има гръмотевична буря, за да се уверите, че устройството всъщност е в състояние да открие мълния. Моят работи от първия опит, но не знам надеждността на този сензор.

Зареждането на устройството е просто - можете просто да включите микро -USB кабел в зарядното устройство за липоли, докато индикаторът за зареждане стане зелен. Уверете се, че устройството е включено, докато го зареждате, иначе батерията няма да се захранва! Препоръчвам също да смените звуковите сигнали на нещо, което ви харесва повече; можете да използвате библиотеката Tone.h, за да генерирате по-приятно звучащи бележки.

Кажете ми в коментарите, ако имате някакви проблеми или въпроси. За да видите повече от моите проекти, разгледайте моя уебсайт www. AlexWulff.com.