Personīgais zibens detektors: 5 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Šajā projektā mēs izveidosim nelielu ierīci, kas brīdina par tuvumā esošiem zibens spērieniem. Visu šī projekta materiālu kopējās izmaksas būs lētākas nekā komerciāla zibens detektora iegāde, un jūs varēsit uzlabot savas shēmas veidošanas prasmes!

Šajā projektā izmantotais sensors var noteikt zibens spērienus līdz 40 km attālumā, kā arī spēj noteikt trieciena attālumu līdz 4 km pielaidei. Lai gan šis ir uzticams sensors, jums nekad nevajadzētu paļauties, ka tas brīdinās jūs par zibens spērieniem, ja atrodaties ārā. Jūsu pašu ķēdes roku darbs nebūs tik uzticams kā komerciāls zibens detektors.

Šis projekts ir balstīts uz AS3935 zibens sensora IC ar nesēja ķēdi no DFRobot. Tas nosaka zibens signālam raksturīgo elektromagnētisko starojumu un izmanto īpašu algoritmu, lai pārvērstu šo informāciju par attāluma mērījumu.

Piegādes

Šis projekts prasa tikai dažas daļas. Informācija tiek izvadīta lietotājam, izmantojot pjezo skaņas signālu, un ķēde tiek darbināta, izmantojot litija jonu polimēru akumulatoru. Zemāk ir pilns visu detaļu saraksts:

• DFRobot zibens sensors
• DFRobot Beetle
• DFRobot LiPoly lādētājs
• Pjezo skaņas signāls (nepieciešams tikai viens - darbojas daudz dažādu veidu)
• 500 mAh LiPoly (derēs jebkurš 3.7V LiPoly)
• Bīdāmais slēdzis (jebkurš mazs slēdzis darbosies)

Papildus šiem vienumiem jums būs nepieciešami šādi rīki/vienumi:

• Lodāmurs
• Lodēt
• Savienojuma vads
• Stiepļu noņēmēji
• Karstās līmes pistole

Es arī detalizēti aprakstīju 3D drukātā korpusa izveides procesu šim projektam. Ja jums nav 3D printera, ierīces lietošana bez korpusa joprojām ir laba.

1. solis: ķēde

Tā kā šajā konstrukcijā ir salīdzinoši neliels detaļu skaits, ķēde nav īpaši sarežģīta. Vienīgās datu līnijas ir zibens sensora SCL un SDA līnijas un viens signāla savienojums. Ierīci darbina litija jonu polimēru akumulators, tāpēc es nolēmu ķēdē integrēt arī lipolādētāju.

Iepriekš redzamais attēls attēlo visu ķēdi. Ņemiet vērā, ka savienojums starp lipolijas akumulatoru un lipolu akumulatora lādētāju notiek caur JST vīriešu/sieviešu savienotājiem un neprasa lodēšanu. Lai iegūtu sīkāku informāciju par ķēdi, skatiet video šī projekta sākumā.

2. solis: shēmas montāža

Šī ierīce ir lielisks kandidāts shēmas montāžas tehnikai, kas pazīstama kā brīvi veidojoša. Tā vietā, lai šī projekta detaļas piestiprinātu pie pamatnes, piemēram, perforācijas plāksnes, mēs vienkārši visu savienosim ar vadiem. Tas padara projektu daudz mazāku, un to ir nedaudz ātrāk salikt, taču parasti tiek iegūti mazāk estētiski rezultāti. Man patīk pārklāt savas brīvi veidotās shēmas ar 3D drukātu korpusu beigās. Videoklipā šī projekta sākumā ir sīki aprakstīts brīvas veidošanās process, bet es apskatīšu arī visas darbības, ko veicu tekstuāli.

Pirmie soļi

Pirmā lieta, ko es izdarīju, bija atskrūvēt zaļos spaiļu blokus no lipolādētāja. Tie nav nepieciešami un aizņem vietu. Pēc tam es pievienoju lipolādētāja "+" un "-" spailītes pie "+" un "-" spailēm vaboles priekšpusē. Tas baro lipola akumulatora neapstrādāto spriegumu tieši mikrokontrollerī. Vabolei tehniski ir nepieciešami 5 V, taču tā joprojām darbosies ar aptuveni 4 V no lipola.

Zibens sensora vadu savienošana

Pēc tam es pārgriezu komplektā iekļauto 4 kontaktu kabeli tā, lai paliktu aptuveni divas collas stieples. Es noņemu galus, pievienoju kabeli zibens sensoram un izveidoju šādus savienojumus:

• "+" uz zibens sensora līdz "+" uz Beetle
• "-" uz zibens sensora līdz "-" uz Beetle
• "C" uz zibens sensora līdz "SCL" spilventiņam uz Beetle
• "D" uz zibens sensora līdz "SDA" spilventiņam uz Beetle

Es arī savienoju zibens sensora IRQ tapu ar vaboles RX spilventiņu. Šis savienojums bija nepieciešams, lai pārietu uz Beetle aparatūras pārtraukumu, un RX spilventiņš (0. Tapa) bija vienīgais atlikušais spraudnis.

Signāla pievienošana

Es pievienoju skaņas signāla īso vadu pie vaboles (zeme) spailes "-" un garo vadu pie tapas 11. Zummeru signāla tapai jābūt savienotai ar PWM tapu, lai nodrošinātu maksimālu daudzpusību, kas ir 11. tapa.

Baterijas pārslēgšana

Pēdējā lieta, kas nepieciešama, ir pievienot akumulatoram slēdzi, lai ieslēgtu un izslēgtu projektu. Lai to izdarītu, es vispirms pielodēju divus vadus pie slēdža blakus esošajiem spailēm. Es tos nofiksēju ar karstu līmi, jo slēdža savienojumi ir trausli. Pēc tam es nogriezu sarkano vadu uz akumulatora apmēram līdz pusei un pielodēju vadus, kas iziet no slēdža uz katru galu. Pārliecinieties, ka atklātās stieples daļas ir pārklātas ar termiski saraušanās caurulēm vai karstu līmi, jo tās var viegli saskarties ar vienu no zemējuma vadiem un radīt īssavienojumu. Pēc slēdža pievienošanas varat pievienot akumulatoru lādētājam.

Visu salocīšana

Pēdējais solis ir novērst vadu un sastāvdaļu jucekli un padarīt to nedaudz reprezentablu. Tas ir delikāts uzdevums, jo vēlaties būt drošs, ka nepārkāpjat vadus. Es vispirms sāku ar karstu līmēšanas pielīmēšanu pie lipolijas akumulatora augšdaļas. Pēc tam es tam pielīmēju Beetle un visbeidzot pielīmēju zibens sensoru pašā augšā. Es atstāju skaņas signālu, lai apsēstos uz sāniem, kā parādīts iepriekš redzamajā attēlā. Galīgais rezultāts ir dēļu kaudze ar vadiem, kas darbojas visā. Es arī atstāju slēdža vadus brīvi darboties, jo vēlāk vēlos tos integrēt 3D drukātā korpusā.

3. solis: programmēšana

Šīs shēmas programmatūra šobrīd ir vienkārša, taču ir ļoti pielāgojama atbilstoši jūsu vajadzībām. Kad ierīce konstatē zibeni, tā vispirms pīkstēs vairākas reizes, lai brīdinātu, ka zibens ir tuvumā, un pēc tam pīkst noteiktu skaitu reižu, kas atbilst zibens attālumam. Ja zibens atrodas mazāk nekā 10 kilometru attālumā, ierīce izdos vienu garu pīkstienu. Ja tas atrodas vairāk nekā 10 km attālumā no jums, ierīce sadalīs attālumu ar desmit, noapaļos to un pīkstēs tik daudz reižu. Piemēram, ja zibens sper 26 km attālumā, ierīce pīkst trīs reizes.

Visa programmatūra griežas ap zibens sensora pārtraukumiem. Kad tiek konstatēts notikums, zibens sensors nosūtīs augstu IRQ tapu, kas izraisa pārtraukumu mikrokontrollerī. Sensors var nosūtīt pārtraukumus arī bez zibens notikumiem, piemēram, ja trokšņa līmenis ir pārāk augsts. Ja traucējumi/troksnis ir pārāk liels, ierīce jāpārvieto prom no jebkuras elektronikas. Elektromagnētiskais starojums, kas nāk no šīm ierīcēm, var viegli novirzīt salīdzinoši vāju elektromagnētisko starojumu no tāla zibens spēriena.

Lai ieprogrammētu mikrokontrolleru, varat izmantot Arduino IDE - pārliecinieties, ka plates izvēle ir iestatīta uz "Leonardo". Jums būs arī jālejupielādē un jāinstalē zibens sensora bibliotēka. To varat atrast šeit.

4. solis: 3D drukāts korpuss

Es modelēju savas ierīces korpusu. Jūsu brīvās formas ķēdei, iespējams, būs dažādi izmēri, taču es mēģināju padarīt savu lietu pietiekami lielu, lai tajā joprojām ietilptu daudzi dažādi dizaini. Šeit varat lejupielādēt failus un pēc tam tos izdrukāt. Korpusa augšdaļa nofiksējas apakšā, tāpēc korpusam nav nepieciešamas īpašas detaļas.

Varat arī mēģināt izveidot savas ierīces modeli un izveidot tai futrāli. Es detalizēti aprakstīju šo procesu videoklipā šī projekta sākumā, taču pamata darbības, kas jāievēro, ir šādas:

1. Uzņemiet ierīces izmērus
2. Modelējiet savu ierīci CAD programmā (man patīk Fusion 360 - studenti to var iegūt bez maksas)
3. Izveidojiet lietu, atskaitot profilu no ierīces modeļa. Pielaide 2 mm parasti darbojas labi.

5. darbība: ierīces lietošana un citi

Apsveicam, tagad jums vajadzētu būt pilnībā funkcionējošam zibens detektoram! Pirms ierīces izmantošanas reāli, iesaku pagaidīt, kamēr apkārt ir pērkona negaiss, lai pārliecinātos, ka ierīce patiešām spēj noteikt zibens. Manējais strādāja ar pirmo mēģinājumu, bet es nezinu šī sensora uzticamību.

Ierīces uzlāde ir vienkārša - jūs varat vienkārši pievienot mikro -USB kabeli lipolādētājam, līdz uzlādes indikators kļūst zaļš. Pārliecinieties, vai ierīce ir ieslēgta, kamēr to uzlādējat, pretējā gadījumā akumulators netiks barots! Es arī iesaku mainīt pīkstienus uz kaut ko tādu, kas jums patīk vairāk; varat izmantot bibliotēku Tone.h, lai radītu patīkamākas piezīmes.

Paziņojiet man komentāros, ja jums ir kādas problēmas vai jautājumi. Lai redzētu vairāk manu projektu, apmeklējiet manu vietni www. AlexWulff.com.