Personal na Detector ng Kidlat: 5 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Sa proyektong ito, lilikha kami ng isang maliit na aparato na alerto sa iyo sa mga kalapit na pag-aaklas ng kidlat. Ang kabuuang halaga ng lahat ng mga materyales sa proyektong ito ay magiging mas mura kaysa sa pagbili ng isang komersyal na detektor ng kidlat, at masasahol mo ang iyong mga kasanayan sa paggawa ng circuit sa proseso!

Ang sensor na ginamit sa proyektong ito ay maaaring makakita ng mga pag-atake ng kidlat hanggang sa 40 km ang layo, at may kakayahang matukoy ang distansya ng isang welga sa loob ng isang pagpapaubaya na 4 km. Habang ito ay isang maaasahang sensor, hindi ka dapat kailanman nakasalalay dito upang bigyan ka ng babala tungkol sa mga kidlat kung nasa labas ka. Ang iyong sariling gawa ng circuit ay hindi magiging maaasahan bilang isang komersyal na detektor ng kidlat.

Ang proyektong ito ay batay sa AS3935 kidlat sensor IC, na may isang circuit ng carrier mula sa DFRobot. Nakita nito ang electromagnetic radiation na katangian ng kidlat at gumagamit ng isang espesyal na algorithm upang i-convert ang impormasyong ito sa isang pagsukat sa distansya.

Mga gamit

Ang proyekto na ito ay nangangailangan lamang ng ilang mga bahagi. Ang impormasyon ay na-output sa gumagamit sa pamamagitan ng isang piezo buzzer, at ang circuit ay pinalakas sa pamamagitan ng isang lithium ion polymer na baterya. Nasa ibaba ang isang kumpletong listahan ng lahat ng mga bahagi:

• DFRobot Lightning Sensor
• DFRobot Beetle
• DFRobot LiPoly Charger
• Piezo Buzzer (kailangan lamang ng isa - maraming iba't ibang mga uri ng gumagana)
• 500 mAh LiPoly (anumang 3.7V LiPoly ay gagana)
• Slide Switch (gagana ang anumang maliit na switch)

Bilang karagdagan sa mga item na ito, gugustuhin mo ang mga sumusunod na tool / item:

• Panghinang
• Panghinang
• Hookup wire
• Mga striper ng wire
• Mainit na glue GUN

Detalyado ko rin ang proseso ng paglikha ng isang naka-print na kaso ng 3D para sa proyektong ito. Kung wala kang isang 3D printer, ang pagpapatakbo ng aparato nang walang kaso ay mabuti pa rin.

Hakbang 1: Ang Circuit

Tulad ng may isang maliit na bilang ng mga bahagi sa build na ito, ang circuit ay hindi partikular na masalimuot. Ang mga linya ng data lamang ang mga linya ng SCL at SDA para sa sensor ng kidlat at isang koneksyon para sa buzzer. Ang aparato ay pinalakas ng isang baterya ng lithium ion polimer, kaya't nagpasya akong isama rin ang isang lipoly charger sa circuit.

Ang imahe sa itaas ay naglalarawan ng buong circuit. Tandaan na ang koneksyon sa pagitan ng baterya ng lipoly at ng charger ng baterya ng lipoly ay sa pamamagitan ng mga konektor na lalaki / babae na JST at hindi nangangailangan ng paghihinang. Tingnan ang video sa simula ng proyektong ito para sa karagdagang mga detalye sa circuit.

Hakbang 2: Circuit Assembly

Ang aparatong ito ay isang mahusay na kandidato para sa isang diskarte sa pagpupulong ng circuit na kilala bilang libreng pagbubuo. Sa halip na ilagay ang mga bahagi sa proyektong ito sa isang substrate tulad ng isang perf board, sa halip ay ikonekta lamang namin ang lahat sa mga wire. Ginagawa nitong mas maliit ang proyekto, at medyo mas mabilis itong magtipun-tipon, ngunit sa pangkalahatan ay gumagawa ng mas kaunting mga nakalulugod na resulta. Gusto kong takpan ang aking mga libreng circuit na may 3D-print na kaso sa dulo. Ang video sa simula ng proyektong ito ay nagdedetalye sa proseso ng libreng pagbubuo, ngunit tatalakayin ko rin ang lahat ng mga hakbang na kinuha ko rin sa text.

Mga Unang Hakbang

Ang unang bagay na ginawa ko ay ang pag-unslar ng mga berdeng terminal block mula sa lipoly charger. Hindi kinakailangan ang mga ito, at kumuha ng puwang. Ikinonekta ko ang mga terminal na "+" at "-" ng lipoly charger sa mga terminal na "+" at "-" sa harap ng Beetle. Pinakain nito ang hilaw na boltahe ng baterya ng lipoly na diretso sa microcontroller. Teknikal na nangangailangan ang Beetle ng 5V, ngunit gagana pa rin ito sa halos 4V mula sa lipoly.

Kable ng Lightning Sensor

Pagkatapos ay pinutol ko ang kasama na 4-pin cable na humigit-kumulang na dalawang pulgada ng kawad ay nanatili. Hinubaran ko ang mga dulo, isinaksak ang cable sa sensor ng kidlat, at ginawa ang mga sumusunod na koneksyon:

• "+" sa sensor ng kidlat upang "+" sa Beetle
• "-" sa sensor ng kidlat upang "-" sa Beetle
• Ang "C" sa sensor ng kidlat sa "SCL" pad sa Beetle
• "D" sa sensor ng kidlat sa pad na "SDA" sa Beetle

Ikinonekta ko rin ang IRQ pin sa sensor ng kidlat sa RX pad sa Beetle. Ang koneksyon na ito ay kinakailangan upang pumunta sa isang hardware na makagambala sa Beetle, at ang RX pad (pin 0) ay ang natitira lamang na may kakayahang makagambala.

Kable ng Buzzer

Ikinonekta ko ang maikling lead ng buzzer sa terminal na "-" sa Beetle (ground), at ang mahabang lead sa pin 11. Ang pin ng signal ng buzzer ay dapat na konektado sa isang PWM pin para sa maximum na kagalingan, kung saan ang pin 11 ay.

Paglipat ng Baterya

Ang huling bagay na kinakailangan ay upang magdagdag ng isang linya ng switch sa baterya upang i-on at i-off ang proyekto. Upang magawa ito, nag-solder muna ako ng dalawang wires sa mga katabing terminal sa switch. Inayos ko ang mga ito sa lugar na may mainit na pandikit, dahil ang mga koneksyon ng switch ay marupok. Pagkatapos ay pinutol ko ang pulang kawad sa baterya halos kalahati pababa, at na-solder ang mga wire na lumalabas sa switch sa bawat dulo. Tiyaking takpan mo ang mga nakalantad na seksyon ng kawad na may init na pag-urong ng tubo o mainit na pandikit, dahil madali itong makipag-ugnay sa isa sa mga ground wires at gumawa ng isang maikling. Matapos idagdag ang switch, maaari mong mai-plug ang baterya sa charger ng baterya.

Tiklupin ang Lahat sa

Ang huling hakbang ay upang gawin ang mga gangly gulo ng mga wires at mga bahagi at gawin itong mukhang kaaya-aya. Ito ay isang pinong gawain, dahil nais mong matiyak na hindi mo sinisira ang anumang mga wire. Nagsimula muna ako sa pamamagitan ng mainit na pagdikit ng lipoly charger sa tuktok ng baterya ng lipoly. Pagkatapos ay nakadikit ako ng Beetle sa tuktok niyon, at sa wakas ay nakadikit ang sensor ng kidlat sa pinaka tuktok. Iniwan ko ang buzzer upang umupo sa gilid, tulad ng ipinakita sa larawan sa itaas. Ang huling resulta ay isang stack ng mga board na may mga wire na tumatakbo sa buong. Iniwan ko rin ang mga lead ng switch upang tumakbo nang malaya, dahil sa paglaon ay nais kong isama ang mga iyon sa isang naka-print na kaso ng 3D.

Hakbang 3: Programming

Ang software para sa circuit na ito ay simple sa kasalukuyan ngunit napapasadyang upang mabagay sa iyong mga pangangailangan. Kapag ang aparato ay nakakita ng kidlat, ito ay unang beep ng maraming beses upang alertuhan ka na ang kidlat ay malapit, pagkatapos ay beep ng isang tiyak na bilang ng mga beses na naaayon sa distansya ng kidlat. Kung ang kidlat ay mas mababa sa 10 kilometro ang layo, ang aparato ay naglalabas ng isang mahabang beep. Kung higit sa 10 km ang layo mula sa iyo, hahatiin ng aparato ang distansya ng sampu, paikotin ito, at beep nang maraming beses. Halimbawa, kung ang kidlat ay umabot sa 26 km ang layo, ang aparato ay beep ng tatlong beses.

Ang buong software ay umiikot sa mga nakakagambala mula sa sensor ng kidlat. Kapag napansin ang isang kaganapan ang sensor ng kidlat ay magpapadala ng mataas na pin ng IRQ, na nagpapalitaw ng isang nakakagambala sa microcontroller. Ang sensor ay maaari ring magpadala ng mga nakakagambala para sa mga hindi pang-kidlat na kaganapan, tulad ng kung ang antas ng ingay ay masyadong mataas. Kung ang pagkagambala / ingay ay masyadong mataas, kakailanganin mong ilipat ang aparato mula sa anumang electronics. Ang electromagnetic radiation na nagmumula sa mga aparatong ito ay madaling dwarf ng medyo mahina na electromagnetic radiation mula sa isang malayong welga ng kidlat.

Upang ma-program ang microcontroller maaari mong magamit ang Arduino IDE - tiyaking ang pagpili ng board ay nakatakda sa "Leonardo." Kakailanganin mo ring i-download at mai-install ang library para sa sensor ng kidlat. Mahahanap mo ito dito.

Hakbang 4: Kaso na Naka-print sa 3D

Nag-modelo ako ng isang kaso para sa aking aparato. Ang iyong free-form circuit ay malamang na magkakaiba ang mga sukat, ngunit sinubukan kong gawing sapat ang aking kaso tulad ng maraming magkakaibang mga disenyo ay maaari pa ring magkasya dito. Maaari mong i-download ang mga file dito, at pagkatapos ay i-print ang mga ito. Ang tuktok ng kaso ay pumutok sa ilalim, kaya't hindi kinakailangan ng mga espesyal na bahagi para sa kaso.

Maaari mo ring subukan ang paggawa ng isang modelo ng iyong sariling aparato at lumikha ng isang kaso para dito. Detalyado ko ang prosesong ito sa video sa simula ng proyektong ito, ngunit ang mga pangunahing hakbang na susundan ay tulad nito:

1. Kunan ang mga sukat ng iyong aparato
2. I-modelo ang iyong aparato sa isang programa ng CAD (Gusto ko ng Fusion 360 - maaaring makuha ito ng mga mag-aaral nang libre)
3. Lumikha ng isang kaso sa pamamagitan ng pag-offset ng isang profile mula sa modelo ng aparato. Ang isang pagpapaubaya ng 2 mm sa pangkalahatan ay mahusay na gumagana.

Hakbang 5: Paggamit ng Iyong Device at Higit Pa

Binabati kita, mayroon ka na ngayong isang ganap na gumaganang detektor ng kidlat! Bago gamitin ang aparato nang totoo, inirerekumenda kong maghintay hanggang sa may isang bagyo sa paligid mo upang matiyak na ang aparato ay talagang may kakayahang makakita ng kidlat. Ginawa ng minahan ang unang pagsubok, ngunit hindi ko alam ang pagiging maaasahan ng sensor na ito.

Ang pag-charge ng aparato ay simple - maaari mo lamang mai-plug ang isang micro-USB cable sa lipoly charger hanggang sa maging berde ang ilaw ng singilin. Tiyaking nakabukas ang aparato habang singilin mo ito, o walang lakas na pupunta sa baterya! Inirerekumenda ko ring palitan ang mga beep sa isang bagay na mas gusto mo; maaari mong gamitin ang Tone.h library upang makabuo ng higit pang mga kaaya-aya na tunog na tala.

Ipaalam sa akin sa mga komento kung mayroon kang anumang mga problema o katanungan. Upang makita ang higit pa sa aking mga proyekto, tingnan ang aking website na www. AlexWulff.com.