Lični detektor munje: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

U ovom projektu stvorit ćemo mali uređaj koji vas upozorava na udar groma u blizini. Ukupni troškovi svih materijala u ovom projektu bit će jeftiniji od kupovine komercijalnog detektora munje, a pritom ćete usavršiti svoje vještine izrade kola!

Senzor koji se koristi u ovom projektu može otkriti udar groma udaljen do 40 km, a također može odrediti udaljenost udara unutar tolerancije od 4 km. Iako je ovo pouzdan senzor, nikada ne biste trebali računati na njega da vas upozori na udar groma ako ste na otvorenom. Vaše ručno djelo neće biti tako pouzdano kao komercijalni detektor munje.

Ovaj projekat se zasniva na IC 3935 senzoru groma sa nosačem iz DFRobota. Otkriva elektromagnetsko zračenje karakteristično za munje i koristi poseban algoritam za pretvaranje ovih informacija u mjerenje udaljenosti.

Supplies

Ovaj projekt zahtijeva samo nekoliko dijelova. Informacije se šalju korisniku putem piezo zujalice, a krug se napaja preko litij -ionske polimerne baterije. Ispod je potpuna lista svih dijelova:

• DFRobot senzor munje
• DFRobot Buba
• DFRobot LiPoly punjač
• Piezo zujalica (potreban je samo jedan - radi mnogo različitih vrsta)
• 500 mAh LiPoly (bilo koji 3.7V LiPoly će raditi)
• Klizni prekidač (bilo koji mali prekidač će raditi)

Osim ovih stavki, trebat će vam i sljedeći alati/stavke:

• Lemilica
• Solder
• Spojna žica
• Strojevi za skidanje žice
• Pištolj za vruće ljepilo

Takođe detaljno opisujem proces stvaranja 3D štampane futrole za ovaj projekat. Ako nemate 3D pisač, rad s uređajem bez futrole i dalje je u redu.

Korak 1: Krug

Kako u ovoj konstrukciji postoji relativno mali broj dijelova, krug nije posebno zamršen. Jedine linije podataka su SCL i SDA linije za senzor munje i jedna veza za zvučni signal. Uređaj se napaja litij -ionskom polimernom baterijom, pa sam odlučio u krug integrirati i lipolni punjač.

Gornja slika prikazuje cijeli krug. Imajte na umu da je veza između lipolne baterije i punjača lipolne baterije putem JST muških/ženskih konektora i ne zahtijeva lemljenje. Za više detalja o strujnom krugu pogledajte video na početku ovog projekta.

Korak 2: Montaža kola

Ovaj uređaj je odličan kandidat za tehniku sastavljanja kola poznatu kao slobodno oblikovanje. Umjesto da dijelove u ovom projektu pričvrstimo na podlogu poput perf ploče, umjesto toga ćemo sve samo spojiti žicama. Zbog toga je projekt mnogo manji i nešto se brže sastavlja, ali općenito daje manje estetski ugodne rezultate. Volim pokriti svoja slobodno oblikovana kola 3D kućištem odštampanom na kraju. Video na početku ovog projekta detaljno opisuje proces slobodnog formiranja, ali proći ću sve korake koje sam poduzeo i tekstualno.

Prvi koraci

Prva stvar koju sam učinio je da sam odlepila zelene priključne blokove sa punjača za lipol. To nije potrebno i zauzima prostor. Zatim sam spojio kontakte "+" i "-" na lipolnom punjaču s priključcima "+" i "-" na prednjoj strani Bube. Ovo dovodi sirovi napon lipolne baterije ravno u mikrokontroler. Bubi tehnički treba 5V, ali će i dalje raditi na otprilike 4V iz lipola.

Ožičenje senzora munje

Zatim sam prerezao uključeni 4-pinski kabel tako da je ostalo otprilike dva inča žice. Ogolio sam krajeve, priključio kabel u senzor groma i napravio sljedeće veze:

• "+" na senzoru munje na "+" na Bubi
• "-" na senzoru munje do "-" na Bubi
• "C" na senzoru munje do "SCL" podloge na Bubi
• "D" na senzoru munje do "SDA" podloge na Bubi

Priključio sam i IRQ pin na senzoru munje na RX podlogu na Bubi. Ova veza je trebala ići na hardverski prekid na Bubi, a RX jastučić (pin 0) je bio jedini preostali pin koji može prekinuti.

Ožičenje zujalice

Spojio sam kratki vod zujalice na terminal "-" na Bubi (uzemljenje), a dugačak na pin 11. Zvučni signalni pin bi trebao biti spojen na PWM pin za maksimalnu svestranost, što je pin 11.

Zamena baterije

Posljednja stvar koja je potrebna je dodati linijski prekidač u bateriju za uključivanje i isključivanje projekta. Da bih to učinio, prvo sam lemio dvije žice na susjedne priključke prekidača. Popravio sam ih vrućim ljepilom jer su veze prekidača krhke. Zatim sam prerezao crvenu žicu na bateriji otprilike do pola i lemio žice koje dolaze sa prekidača na svaki kraj. Pokrijte izložene dijelove žice termoskupljajućom cijevi ili vrućim ljepilom jer bi oni lako mogli doći u dodir s jednom od žica za uzemljenje i napraviti kratak spoj. Nakon dodavanja prekidača, bateriju možete priključiti u punjač.

Preklapanje svega unutra

Posljednji korak je ukloniti zbrkani nered sa žicama i komponentama i učiniti ga donekle prezentabilnim. Ovo je delikatan zadatak jer želite biti sigurni da nećete prekinuti žice. Prvo sam počeo vrućim lijepljenjem punjača za lipoly na vrh lipolne baterije. Zatim sam zalijepio Buba na to i na kraju zalijepio senzor munje na samom vrhu. Ostavio sam zujalicu da sedi sa strane, kao što je prikazano na gornjoj slici. Konačni rezultat je hrpa ploča s cijelim žicama. Takođe sam ostavio provodnike prekidača da rade slobodno, jer sam kasnije hteo da ih integrišem u 3D štampano kućište.

Korak 3: Programiranje

Softver za ovo kolo trenutno je jednostavan, ali je jako prilagodljiv tako da odgovara vašim potrebama. Kada uređaj detektira grom, prvo će se oglasiti zvučnim signalom više puta kako bi vas upozorio da je grom u blizini, a zatim bipnuo određeni broj puta koji odgovara udaljenosti munje. Ako je munja udaljena manje od 10 kilometara, uređaj će oglasiti jedan dugi zvučni signal. Ako se nalazi više od 10 km od vas, uređaj će podijeliti udaljenost sa deset, zaokružiti je i toliko puta oglasiti zvučnim signalom. Na primjer, ako grom udari na 26 km udaljenosti, uređaj će se oglasiti tri puta.

Cijeli softver se vrti oko prekida od senzora munje. Kada se detektira događaj, senzor munje će poslati IRQ pin visoko, što pokreće prekid u mikrokontroleru. Senzor također može slati prekide za događaje bez munje, na primjer, ako je nivo buke previsok. Ako su smetnje/šum previsoki, morate odmaknuti uređaj od bilo koje elektronike. Elektromagnetsko zračenje koje dolazi iz ovih uređaja može lako umanjiti relativno slabo elektromagnetsko zračenje od udaljenog udara groma.

Za programiranje mikrokontrolera možete koristiti Arduino IDE - provjerite je li izbor ploče postavljen na "Leonardo." Također ćete morati preuzeti i instalirati biblioteku za senzor munje. Ovo možete pronaći ovdje.

Korak 4: 3D štampana futrola

Modelirao sam kućište za svoj uređaj. Vaš krug slobodnog oblika vjerojatno će imati različite dimenzije, ali pokušao sam svoje kućište učiniti dovoljno velikim da u njega može stati još mnogo različitih dizajna. Ovdje možete preuzeti datoteke, a zatim ih odštampati. Vrh kućišta pričvršćuje se za dno, tako da za kućište nisu potrebni posebni dijelovi.

Također možete pokušati napraviti model vlastitog uređaja i stvoriti kućište za njega. Detaljno opisujem ovaj proces u videu na početku ovog projekta, ali osnovni koraci koje treba slijediti su takvi:

1. Snimite dimenzije vašeg uređaja
2. Modelirajte svoj uređaj u CAD programu (sviđa mi se Fusion 360 - studenti ga mogu dobiti besplatno)
3. Kreirajte slučaj premještanjem profila od modela uređaja. Tolerancija od 2 mm općenito dobro funkcionira.

Korak 5: Upotreba uređaja i više

Čestitamo, sada biste trebali imati potpuno funkcionalan detektor munje! Prije nego što zaista počnete koristiti uređaj, preporučujem da sačekate dok oko vas ne bude grmljavina kako biste bili sigurni da je uređaj zaista sposoban otkriti munje. Moj je radio iz prvog pokušaja, ali ne znam pouzdanost ovog senzora.

Punjenje uređaja je jednostavno - možete samo priključiti mikro -USB kabel u lipolni punjač dok lampica za punjenje ne zasvijetli zeleno. Uvjerite se da je uređaj uključen dok ga punite, inače neće doći do napajanja baterije! Takođe preporučujem da zvučne signale promenite u nešto što vam se više sviđa; biblioteku Tone.h možete koristiti za stvaranje ugodnijih nota.

Javite mi u komentarima ako imate bilo kakvih problema ili pitanja. Da biste vidjeli više mojih projekata, posjetite moju web stranicu www. AlexWulff.com.