Személyes villámérzékelő: 5 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Ebben a projektben létrehozunk egy kis eszközt, amely figyelmezteti Önt a közeli villámcsapásokra. A projekt összes anyagának összköltsége olcsóbb lesz, mint egy kereskedelmi villámérzékelő megvásárlása, és közben finomíthatja áramköri készítési készségeit!

Az ebben a projektben használt érzékelő akár 40 km -re is képes villámcsapásokat észlelni, és képes meghatározni a csapás távolságát 4 km -es tűréshatáron belül. Bár ez egy megbízható érzékelő, soha ne hagyatkozzon rá, hogy figyelmeztesse Önt a villámcsapásra, ha a szabadban tartózkodik. Saját áramköri keze nem lesz olyan megbízható, mint egy kereskedelmi villámérzékelő.

Ez a projekt az AS3935 villámérzékelő IC -n alapul, a DFRobot vivőáramkörével. Felismeri a villámlásra jellemző elektromágneses sugárzást, és egy speciális algoritmus segítségével átalakítja ezeket az adatokat távolságmérésre.

Kellékek

Ez a projekt csak néhány alkatrészt igényel. Az információkat piezo zümmeren keresztül adja ki a felhasználó, az áramkört pedig lítium -ion polimer akkumulátor biztosítja. Az alábbiakban az összes alkatrész teljes listája látható:

• DFRobot villámérzékelő
• DFRobot Bogár
• DFRobot LiPoly töltő
• Piezo csengő (csak egy kell - sokféle típus működik)
• 500 mAh LiPoly (bármely 3.7V LiPoly működni fog)
• Tolókapcsoló (bármelyik kis kapcsoló működni fog)

Ezeken az elemeken kívül a következő eszközöket/elemeket is szüksége lesz:

• Forrasztópáka
• Forrasztó
• Csatlakozó vezeték
• Huzalhúzók
• Ragasztópisztoly

Részletesen részletezem a 3D nyomtatott tok létrehozásának folyamatát is ehhez a projekthez. Ha nincs 3D nyomtatója, az eszköz tok nélküli működtetése továbbra is rendben van.

1. lépés: Az áramkör

Mivel ebben az összeállításban viszonylag kevés alkatrész található, az áramkör nem különösebben bonyolult. Az egyetlen adatvezeték a villámérzékelő SCL és SDA vonalai és egy csatlakozás a zümmögőhöz. A készüléket lítium -ion polimer akkumulátor táplálja, ezért úgy döntöttem, hogy lipolos töltőt is integrálok az áramkörbe.

A fenti kép a teljes áramkört ábrázolja. Ne feledje, hogy a lipolta akkumulátor és a lipolit akkumulátor töltő közötti kapcsolat a JST dugó/hüvely csatlakozókon keresztül történik, és nem igényel forrasztást. Az áramkörrel kapcsolatos további részletekért tekintse meg a projekt elején található videót.

2. lépés: Áramköri összeszerelés

Ez az eszköz nagyszerű jelölt a szabadon formázott áramköri összeszerelési technikához. Ahelyett, hogy a projektben lévő alkatrészeket egy aljzatra, például perforációs lemezre rögzítenénk, inkább csak vezetékekkel kössünk össze mindent. Ez sokkal kisebbre csökkenti a projektet, és valamivel gyorsabb az összeszerelése, de általában kevésbé esztétikus eredményeket hoz. Szeretem a szabadon kialakított áramköreimet a végén 3D nyomtatott tokkal borítani. A projekt elején található videó részletesen leírja a szabad formázási folyamatot, de szövegesen is áttekintem az összes lépést.

Első lépések

Az első dolgom az volt, hogy kioldottam a zöld sorkapcsokat a lipolit töltőből. Ezekre nincs szükség, és helyet foglalnak. Ezután a lipolit töltő "+" és "-" csatlakozóit a Bogár elején lévő "+" és "-" kapcsokhoz kötöttem. Ez táplálja a lipolta akkumulátor nyers feszültségét egyenesen a mikrokontrollerbe. A Bogárnak technikailag 5 V -ra van szüksége, de a lipoliból származó nagyjából 4 V -on továbbra is működni fog.

A villámérzékelő bekötése

Ezután úgy elvágtam a mellékelt 4 tűs kábelt, hogy nagyjából két hüvelyk vezeték maradjon. Levágtam a végeket, bedugtam a kábelt a villámérzékelőbe, és a következő csatlakozásokat végeztem:

• "+" a villámérzékelőn, hogy "+" a Bogáron
• "-" a villámérzékelőn "-" a Bogáron
• "C" a villámérzékelőn a "Bogár" "SCL" padján
• "D" a villámérzékelőn a "Bogár" "SDA" padján

Csatlakoztattam a villámérzékelő IRQ csapját is a Bogár RX padjához. Ez a kapcsolat szükséges a hardver megszakításhoz a Beetle-n, és az RX pad (0-as érintkező) volt az egyetlen megszakításra alkalmas tű.

A csengő bekötése

A zümmögő rövid vezetékét a Bogár (földelés) "-" csatlakozójához, a hosszú vezetéket pedig a 11-es tűhöz kötöttem. A zümmögő jelzőcsapját a maximális sokoldalúság érdekében a PWM csaphoz kell csatlakoztatni, amely a 11-es tű.

Az akkumulátor cseréje

Az utolsó dolog, ami szükséges, az in -line kapcsoló hozzáadása az akkumulátorhoz a projekt be- és kikapcsolásához. Ehhez először két vezetéket forrasztottam a kapcsoló szomszédos kapcsaira. Ezeket forró ragasztóval rögzítettem a helyükön, mivel a kapcsoló csatlakozásai törékenyek. Ezután körülbelül félig levágtam az akkumulátor piros vezetékét, és mindkét végéhez forrasztottam a kapcsolóról leváló vezetékeket. Győződjön meg arról, hogy a huzal szabad részeit hőzsugorcsővel vagy forró ragasztóval takarja le, mivel ezek könnyen érintkezhetnek az egyik földelő vezetékkel, és rövidzárlatot okozhatnak. A kapcsoló hozzáadása után csatlakoztathatja az akkumulátort az akkumulátortöltőhöz.

Minden összecsukása

Az utolsó lépés az, hogy meg kell szüntetni a vezetékek és az alkatrészek zűrzavarát, és némileg reprezentatívnak kell lennie. Ez kényes feladat, mivel biztos akar lenni abban, hogy nem szakítja meg a vezetékeket. Először azzal kezdtem, hogy a lipolit töltőt a ragasztó akkumulátor tetejére ragasztottam. Ezután ráragasztottam a Bogár -t, végül pedig a villámérzékelőt a tetején. Hagytam a zümmögőt, hogy leüljön oldalra, ahogy a fenti képen látható. A végeredmény egy halom tábla, amelyen végig vezetnek a vezetékek. A kapcsoló vezetékeit is szabadon hagytam futni, mivel később ezeket szeretném beépíteni egy 3D nyomtatott tokba.

3. lépés: Programozás

Ennek az áramkörnek a szoftvere jelenleg egyszerű, de nagymértékben testreszabható az Ön igényei szerint. Amikor a készülék villámlást észlel, először sokszor sípol, hogy figyelmeztesse Önt, hogy villámlás van a közelben, majd bizonyos számú alkalommal sípol a villám távolságának megfelelően. Ha a villám kevesebb mint 10 kilométerre van, a készülék egy hosszú hangjelzést ad ki. Ha több mint 10 km -re van Öntől, a készülék elosztja a távolságot tízzel, kerekíti, és annyiszor sípol. Például, ha villám csap le 26 km -re, a készülék háromszor sípol.

Az egész szoftver a villámérzékelő megszakításai körül forog. Esemény észlelésekor a villámérzékelő magasra küldi az IRQ tűt, ami megszakítást vált ki a mikrokontrollerben. Az érzékelő megszakításokat is küldhet nem villámló eseményekhez, például ha túl magas a zajszint. Ha az interferencia/zaj túl nagy, távolítsa el a készüléket az elektronikától. Az ezekből az eszközökből származó elektromágneses sugárzás könnyen eltörpülhet a távoli villámcsapás viszonylag gyenge elektromágneses sugárzása mellett.

A mikrokontroller programozásához használhatja az Arduino IDE -t - győződjön meg arról, hogy a kártya kiválasztása "Leonardo" -ra van állítva. Ezenkívül le kell töltenie és telepítenie kell a villámérzékelő könyvtárát. Ezt itt találod.

4. lépés: 3D nyomtatott tok

Egy tokot modelleztem a készülékemhez. A szabad formájú áramköre valószínűleg különböző méretű lesz, de megpróbáltam olyan nagyra méretezni a tokomat, hogy még sokféle kivitel elférjen benne. Itt letöltheti a fájlokat, majd kinyomtathatja őket. A tok teteje az aljára pattan, így nincs szükség speciális alkatrészekre.

Megpróbálhatja saját eszközének modelljét is létrehozni, és tokot létrehozni hozzá. Ezt a folyamatot a projekt elején lévő videóban részletezem, de a követendő alapvető lépések a következők:

1. Rögzítse a készülék méreteit
2. Modellezze eszközét CAD programban (szeretem a Fusion 360 -at - a diákok ingyen kaphatják meg)
3. Hozzon létre egy esetet úgy, hogy egy profilt letöröl az eszközmodellből. A 2 mm -es tűréshatár általában jól működik.

5. lépés: A készülék használata és egyebek

Gratulálunk, most már rendelkeznie kell egy teljesen működőképes villámérzékelővel! Mielőtt valóban használná az eszközt, azt javaslom, várjon, amíg zivatar lesz körülötte, és győződjön meg arról, hogy az eszköz valóban képes villámokat érzékelni. Az enyém működött az első próbálkozáskor, de nem ismerem ennek az érzékelőnek a megbízhatóságát.

A készülék feltöltése egyszerű - csak csatlakoztathat egy mikro -USB kábelt a lipoly töltőhöz, amíg a töltésjelző zöldre nem vált. Győződjön meg arról, hogy a készülék be van kapcsolva a töltés alatt, különben nem áramlik az akkumulátor! Azt is javaslom, hogy változtassa meg a hangjelzést olyasmire, amely jobban tetszik; a Tone.h könyvtár használatával kellemesebb hangzású jegyzeteket hozhat létre.

Ha bármilyen problémája vagy kérdése van, tudassa velem a megjegyzésekben. Ha többet szeretne látni projektjeimről, keresse fel a www. AlexWulff.com webhelyemet.