Asmeninis žaibo detektorius: 5 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Šiame projekte mes sukursime nedidelį įrenginį, kuris įspės jus apie netoliese esančius žaibus. Bendra visų šio projekto medžiagų kaina bus pigesnė nei įsigyjant komercinį žaibo detektorių, ir jūs patobulinsite savo grandinės kūrimo įgūdžius!

Šiame projekte naudojamas jutiklis gali aptikti žaibo smūgius iki 40 km atstumu ir taip pat gali nustatyti smūgio atstumą iki 4 km. Nors tai yra patikimas jutiklis, niekada neturėtumėte pasikliauti juo, kad įspėtų jus apie žaibo smūgį, jei esate lauke. Jūsų paties grandinės rankų darbas nebus toks patikimas kaip komercinis žaibo detektorius.

Šis projektas grindžiamas žaibo jutiklio AS3935 IC su nešiklio grandine iš „DFRobot“. Jis aptinka žaibui būdingą elektromagnetinę spinduliuotę ir naudoja specialų algoritmą, kad šią informaciją paverstų atstumo matavimu.

Prekės

Šiam projektui reikia tik kelių dalių. Informacija vartotojui perduodama per pjezo garsinį signalą, o grandinė maitinama per ličio jonų polimerų bateriją. Žemiau yra visas visų dalių sąrašas:

• DFRobot žaibo jutiklis
• DFRobot vabalas
• „DFRobot LiPoly“įkroviklis
• Pjezo garsinis signalas (reikia tik vieno - veikia daug skirtingų tipų)
• 500 mAh „LiPoly“(bet kuris 3,7 V „LiPoly“veiks)
• Slankiklis (bet koks mažas jungiklis veiks)

Be šių elementų, jums reikės šių įrankių/elementų:

• Lituoklis
• Lituoklis
• Prijungimo viela
• Vielos nuėmikliai
• Karštas klijų pistoletas

Taip pat išsamiai aprašau šio projekto 3D spausdinto korpuso kūrimo procesą. Jei neturite 3D spausdintuvo, vis tiek gerai valdyti įrenginį be dėklo.

1 žingsnis: grandinė

Kadangi šioje konstrukcijoje yra palyginti nedaug dalių, grandinė nėra ypač sudėtinga. Vienintelės duomenų linijos yra žaibo jutiklio SCL ir SDA linijos ir vienas garsinio signalo jungtis. Prietaisą maitina ličio jonų polimerų baterija, todėl nusprendžiau į grandinę integruoti ir lipolinį įkroviklį.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje pavaizduota visa grandinė. Atkreipkite dėmesį, kad jungtis tarp lipolinės baterijos ir lipolinio akumuliatoriaus įkroviklio yra per JST kištukines/moteriškas jungtis ir nereikalauja litavimo. Daugiau informacijos apie grandinę rasite šio projekto pradžioje esančiame vaizdo įraše.

2 žingsnis: grandinės surinkimas

Šis prietaisas yra puikus kandidatas į grandinės surinkimo techniką, vadinamą laisvu formavimu. Užuot pritvirtinę šio projekto dalis prie pagrindo, pvz., Perforuotos plokštės, mes tiesiog viską sujungsime laidais. Dėl to projektas tampa daug mažesnis ir jį surenkama šiek tiek greičiau, tačiau paprastai gaunami mažiau estetiški rezultatai. Man patinka savo laisvai suformuotas grandines uždengti 3D spausdintu dėklu pabaigoje. Šio projekto pradžioje esančiame vaizdo įraše išsamiai aprašomas laisvo formavimo procesas, tačiau taip pat apžvelgsiu visus veiksmus, kurių ėmiausi tekstiniu būdu.

Pirmieji žingsniai

Pirmas dalykas, kurį aš padariau, buvo atsukti žalius gnybtų blokus iš lipolinio įkroviklio. Jie nereikalingi ir užima daug vietos. Tada prijungiau lipolinio įkroviklio „+“ir „-“gnybtus prie „+“ir „-“gnybtų, esančių vabalo priekyje. Tai tiekia neapdorotą lipolinės baterijos įtampą tiesiai į mikrovaldiklį. „Vabaliui“techniškai reikia 5 V įtampos, tačiau jis vis tiek veiks maždaug 4 V nuo lipolės.

Žaibo jutiklio prijungimas

Tada perpjoviau pridedamą 4 kontaktų kabelį taip, kad liktų maždaug du coliai vielos. Nuplėšiau galus, prijungiau kabelį prie žaibo jutiklio ir padariau šiuos sujungimus:

• „+“ant žaibo jutiklio - „+“ant „Beetle“
• „-“ant žaibo jutiklio iki „-“vabalo
• „C“ant žaibo jutiklio iki „SCL“trinkelės „Beetle“
• „D“ant žaibo jutiklio iki „SDA“trinkelės „Beetle“

Aš taip pat prijungiau žaibo jutiklio IRQ kaištį prie „Vabalo“RX pagalvėlės. Šiam ryšiui reikėjo pereiti prie „Beetle“aparatinės įrangos pertraukos, o RX bloknotas (0 kaištis) buvo vienintelis likusis nutraukimo kaištis.

„Buzzer“prijungimas

Trumpą garsinio signalo laidą prijungiau prie „Beetle“(įžeminimo) gnybto, o ilgąjį-prie kaiščio 11. „Buzzer“signalinis kaištis turi būti prijungtas prie PWM kaiščio, kad būtų užtikrintas maksimalus universalumas.

Baterijos keitimas

Paskutinis būtinas dalykas yra pridėti akumuliatoriaus jungiklį, kad įjungtumėte ir išjungtumėte projektą. Norėdami tai padaryti, pirmiausia lituosiu du laidus prie gretimų jungiklio gnybtų. Aš juos pritvirtinau karštais klijais, nes jungiklio jungtys yra trapios. Tada maždaug per pusę nukirpiau raudoną laidą ant akumuliatoriaus ir litavau laidus, išeinančius iš jungiklio į kiekvieną galą. Atviras vielos dalis būtinai uždenkite termiškai susitraukiančiais vamzdeliais arba karštais klijais, nes jie gali lengvai liestis su vienu iš įžeminimo laidų ir sutrumpėti. Pridėję jungiklį, galite prijungti akumuliatorių prie akumuliatoriaus įkroviklio.

Viską sulankstyti

Paskutinis žingsnis yra pašalinti laidų ir komponentų netvarką ir padaryti ją šiek tiek reprezentatyvią. Tai subtili užduotis, nes norite būti tikri, kad nenutrauksite jokių laidų. Pirmiausia pradėjau karštai klijuoti lipolinį įkroviklį prie lipolinės baterijos viršaus. Tada ant jo priklijavau „Beetle“, o galiausiai priklijavau žaibo jutiklį pačiame viršuje. Palikau garsinį signalą atsisėsti į šoną, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje. Galutinis rezultatas yra lentų krūva, kurioje yra laidai. Aš taip pat palikau jungiklio laidus laisvai veikti, nes vėliau noriu juos integruoti į 3D spausdintą dėklą.

3 žingsnis: programavimas

Šios grandinės programinė įranga šiuo metu yra paprasta, tačiau labai pritaikoma pagal jūsų poreikius. Kai prietaisas aptinka žaibą, jis pirmiausia pypsės daug kartų, kad įspėtų, kad netoliese yra žaibas, tada pypsės tam tikrą skaičių kartų, atitinkantį žaibo atstumą. Jei žaibas yra mažiau nei 10 kilometrų, prietaisas skleis vieną ilgą pyptelėjimą. Jei atstumas nuo jūsų yra daugiau nei 10 km, prietaisas atstumą padalins iš dešimties, jį suapvalins ir pypsės tiek kartų. Pavyzdžiui, jei žaibas trenks už 26 km, prietaisas pypsės tris kartus.

Visa programinė įranga sukasi apie žaibo jutiklio pertraukas. Kai aptinkamas įvykis, žaibo jutiklis siunčia aukštą IRQ kaištį, o tai sukelia pertrauką mikrovaldiklyje. Jutiklis taip pat gali siųsti pertraukas dėl ne žaibo įvykių, pvz., Jei triukšmo lygis yra per didelis. Jei trikdžiai/triukšmas yra per didelis, turėsite perkelti prietaisą toliau nuo bet kokios elektronikos. Elektromagnetinė spinduliuotė, sklindanti iš šių prietaisų, gali lengvai nusileisti palyginti silpnai elektromagnetinei spinduliuotei iš tolimo žaibo smūgio.

Norėdami užprogramuoti mikrovaldiklį, galite naudoti „Arduino IDE“- įsitikinkite, kad plokštės pasirinkimas yra „Leonardo“. Taip pat turėsite atsisiųsti ir įdiegti žaibo jutiklio biblioteką. Tai galite rasti čia.

4 žingsnis: 3D spausdintas dėklas

Aš modeliavau savo prietaiso dėklą. Jūsų laisvos formos grandinė greičiausiai turės skirtingus matmenis, bet aš bandžiau padaryti savo korpusą pakankamai didelį, kad joje vis dar tilptų daugybė skirtingų dizainų. Čia galite atsisiųsti failus ir juos atsispausdinti. Korpuso viršus užsifiksuoja apačioje, todėl dėklui nereikia jokių specialių dalių.

Taip pat galite pabandyti sukurti savo įrenginio modelį ir sukurti jo dėklą. Aš išsamiai aprašysiu šį procesą vaizdo įraše šio projekto pradžioje, tačiau pagrindiniai veiksmai yra tokie:

1. Užfiksuokite savo prietaiso matmenis
2. Modeliuokite savo įrenginį pagal CAD programą (man patinka „Fusion 360“- studentai gali jį gauti nemokamai)
3. Sukurkite atvejį, atspausdindami profilį iš įrenginio modelio. 2 mm nuokrypis paprastai veikia gerai.

5 veiksmas: įrenginio naudojimas ir dar daugiau

Sveikiname, dabar turėtumėte turėti visiškai veikiantį žaibo detektorių! Prieš pradėdami naudoti prietaisą realiai, rekomenduoju palaukti, kol aplink jus kils perkūnija, kad įsitikintumėte, jog prietaisas iš tikrųjų gali aptikti žaibą. Manasis pavyko pirmą kartą, bet aš nežinau šio jutiklio patikimumo.

Įkrauti įrenginį paprasta - galite tiesiog prijungti mikro USB kabelį prie lipolinio įkroviklio, kol įkrovimo lemputė užsidegs žalia spalva. Įsitikinkite, kad prietaisas įjungtas, kol jį įkraunate, kitaip akumuliatorius nebus maitinamas! Taip pat rekomenduoju pakeisti pyptelėjimus į kažką, kas jums labiau patinka; galite naudoti „Tone.h“biblioteką, kad sukurtumėte maloniau skambančias užrašus.

Praneškite man komentaruose, jei turite kokių nors problemų ar klausimų. Norėdami pamatyti daugiau mano projektų, apsilankykite mano svetainėje www. AlexWulff.com.