Personal Lightning Detector: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

I dette projekt opretter vi en lille enhed, der advarer dig om lynnedslag i nærheden. De samlede omkostninger for alle materialer i dette projekt vil være billigere end at købe en kommerciel lyndetektor, og du får finpudset dine kredsløbskompetencer i processen!

Sensoren, der bruges i dette projekt, kan registrere lynnedslag op til 40 km væk og er også i stand til at bestemme afstanden til et angreb inden for en tolerance på 4 km. Selvom dette er en pålidelig sensor, bør du aldrig stole på det for at advare dig om lynnedslag, hvis du er udendørs. Dit eget kredsløbshåndværk vil ikke være så pålideligt som en kommerciel lyndetektor.

Dette projekt er baseret på AS3935 lynføler IC, med et bærerkredsløb fra DFRobot. Det registrerer elektromagnetisk stråling, der er karakteristisk for lyn, og bruger en særlig algoritme til at konvertere disse oplysninger til en afstandsmåling.

Forbrugsvarer

Dette projekt kræver kun få dele. Information udsendes til brugeren via en piezo -summer, og kredsløbet drives via et lithium -ion -polymerbatteri. Nedenfor er en komplet liste over alle delene:

• DFRobot Lightning Sensor
• DFRobot Beetle
• DFRobot LiPoly oplader
• Piezo Buzzer (mangler kun en - mange forskellige typer virker)
• 500 mAh LiPoly (enhver 3,7V LiPoly fungerer)
• Slide Switch (enhver lille switch fungerer)

Ud over disse varer vil du have følgende værktøjer/emner:

• Loddekolbe
• Lodde
• Tilslutningstråd
• Wire strippere
• Varm limpistol

Jeg beskriver også processen med at oprette en 3D-printet sag til dette projekt. Hvis du ikke har en 3D -printer, er det stadig fint at betjene enheden uden etui.

Trin 1: Kredsløbet

Da der er et relativt lille antal dele i denne konstruktion, er kredsløbet ikke særlig indviklet. De eneste datalinjer er SCL- og SDA -linjer til lynføleren og en forbindelse til summeren. Enheden er drevet af et lithium -ion -polymerbatteri, så jeg besluttede også at integrere en lipoly -oplader i kredsløbet.

Ovenstående billede viser hele kredsløbet. Bemærk, at forbindelsen mellem lipoly -batteriet og lipoly -batteriopladeren er via JST -han/hun -stik og ikke kræver lodning. Se videoen i begyndelsen af dette projekt for yderligere detaljer om kredsløbet.

Trin 2: Kredsløbssamling

Denne enhed er en god kandidat til en kredsløbssamlingsteknik kendt som friformning. I stedet for at fastgøre delene i dette projekt på et substrat som f.eks. Et perf -bord, vil vi i stedet bare forbinde alt med ledninger. Dette gør projektet meget mindre, og det er noget hurtigere at samle, men giver generelt mindre æstetisk tiltalende resultater. Jeg kan godt lide at dække mine frit formede kredsløb med en 3D-printet kasse i slutningen. Videoen i begyndelsen af dette projekt beskriver friformningsprocessen, men jeg vil også gå over alle de trin, jeg tog tekstmæssigt.

Første trin

Det første, jeg gjorde, var at lodde de grønne terminalblokke fra lipoly -opladeren. Disse er ikke nødvendige, og fylder meget. Jeg tilsluttede derefter "+" og "-" terminalerne på lipoly oplader til "+" og "-" terminalerne på forsiden af Beetle. Dette fodrer lipolibatteriets rå spænding direkte ind i mikrokontrolleren. Beetle har teknisk brug for 5V, men den vil stadig fungere på de omtrent 4V fra lipolien.

Tilslutning af lynets sensor

Jeg skar derefter det medfølgende 4-benede kabel således, at der var ca. to tommer ledning tilbage. Jeg fjernede enderne, tilsluttede kablet til lynføleren og lavede følgende tilslutninger:

• "+" på lynføleren til "+" på billen
• "-" på lynføleren til "-" på billen
• "C" på lynføleren til "SCL" -pladen på Beetle
• "D" på lynføleren til "SDA" -pladen på Beetle

Jeg har også tilsluttet IRQ -stiften på lynføleren til RX -puden på Beetle. Denne forbindelse var nødvendig for at gå til en hardwareafbrydelse på Beetle, og RX-puden (pin 0) var den eneste pin, der var i stand til at afbryde.

Tilslutning af summer

Jeg sluttede summerens korte ledning til "-"-terminalen på Beetle (jorden), og den lange ledning til pin 11. Summerens signalpind skal tilsluttes en PWM-pin for maksimal alsidighed, hvilket pin 11 er.

Skift af batteri

Det sidste nødvendige er at tilføje en switch inline til batteriet for at tænde og slukke for projektet. For at gøre dette lodde jeg først to ledninger til tilstødende terminaler på kontakten. Jeg fikserede disse på plads med varm lim, da switchens forbindelser er skrøbelige. Jeg skar derefter den røde ledning på batteriet cirka halvvejs ned og lodde ledningerne, der kom fra kontakten til hver ende. Sørg for at dække de udsatte dele af ledningen med krympeslange eller varm lim, da disse let kan komme i kontakt med en af jordledningerne og lave en kortslutning. Når kontakten er tilføjet, kan du tilslutte batteriet til batteriopladeren.

Fold alt ind

Det sidste trin er at tage det gængse rod af ledninger og komponenter og få det til at se noget præsentabelt ud. Dette er en delikat opgave, da du vil være sikker på, at du ikke bryder nogen ledninger. Jeg startede først med varmlimning af lipoly -opladeren til toppen af lipoly -batteriet. Jeg limede derefter billen oveni det og limede til sidst lynføleren helt i toppen. Jeg forlod summeren for at sidde ved siden af, som vist på billedet ovenfor. Det endelige resultat er en stak brædder med ledninger, der løber igennem. Jeg lod også switchens ledninger køre frit, da jeg senere ønsker at integrere dem i et 3D-printet etui.

Trin 3: Programmering

Softwaren til dette kredsløb er i øjeblikket enkel, men kan stærkt tilpasses til dine behov. Når enheden registrerer lyn, vil den først bippe mange gange for at advare dig om, at lyn er i nærheden, og derefter bippe et bestemt antal gange, der svarer til lynets afstand. Hvis lynet er mindre end 10 kilometer væk, udsender enheden et langt bip. Hvis det er mere end 10 km fra dig, vil enheden dele afstanden med ti, runde den og bippe så mange gange. For eksempel, hvis lynet rammer 26 km væk, bipper enheden tre gange.

Hele softwaren kredser om afbrydelser fra lynsensoren. Når en hændelse detekteres, sender lynføleren IRQ -pin højt, hvilket udløser en afbrydelse i mikrokontrolleren. Sensoren kan også sende afbrydelser for ikke-lynhændelser, f.eks. Hvis støjniveauet er for højt. Hvis interferensen/støj er for høj, skal du flytte enheden væk fra elektronik. Den elektromagnetiske stråling, der kommer fra disse enheder, kan let dværge den forholdsvis svage elektromagnetiske stråling fra et fjernt lyn.

For at programmere mikrokontrolleren kan du bruge Arduino IDE - sørg for, at tavlevalget er indstillet til "Leonardo". Du skal også downloade og installere biblioteket til lynsensoren. Du kan finde dette her.

Trin 4: 3D-trykt sag

Jeg modellerede et etui til min enhed. Dit friformskredsløb vil sandsynligvis have forskellige dimensioner, men jeg forsøgte at gøre min sag stor nok, så mange forskellige designs stadig kan passe ind i den. Du kan downloade filerne her og derefter printe dem ud. Toppen af kabinettet klikker på bunden, så der kræves ingen særlige dele til sagen.

Du kan også prøve at lave en model af din egen enhed og oprette en sag til den. Jeg beskriver denne proces i videoen i begyndelsen af dette projekt, men de grundlæggende trin, der skal følges, er som sådan:

1. Fang din enheds dimensioner
2. Model din enhed i et CAD -program (jeg kan godt lide Fusion 360 - studerende kan få det gratis)
3. Opret en sag ved at udligne en profil fra enhedsmodellen. En tolerance på 2 mm fungerer generelt godt.

Trin 5: Brug af din enhed og mere

Tillykke, du skulle nu have en fuldt fungerende lyndetektor! Inden jeg bruger enheden rigtigt, anbefaler jeg at vente, indtil der er tordenvejr omkring dig for at sikre, at enheden faktisk er i stand til at registrere lyn. Mine virkede i første forsøg, men jeg kender ikke pålideligheden af denne sensor.

Opladning af enheden er enkel - du kan bare tilslutte et mikro -USB -kabel til lipoly -opladeren, indtil opladningsindikatoren lyser grønt. Sørg for, at enheden er tændt, mens du oplader den, ellers går der ikke strøm til batteriet! Jeg anbefaler også at ændre bip til noget, du kan lide mere; du kan bruge Tone.h-biblioteket til at generere mere behageligt klingende noter.

Lad mig vide i kommentarerne, hvis du har problemer eller spørgsmål. Hvis du vil se flere af mine projekter, kan du besøge mit websted www. AlexWulff.com.