Personal Lightning Detector: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

I dette prosjektet vil vi lage en liten enhet som varsler deg om lynnedslag i nærheten. Den totale kostnaden for alle materialer i dette prosjektet vil være billigere enn å kjøpe en kommersiell lyndetektor, og du får finpusse kretsløpene dine i prosessen!

Sensoren som brukes i dette prosjektet kan oppdage lynnedslag opptil 40 km unna, og er også i stand til å bestemme avstanden til et angrep til en toleranse på 4 km. Selv om dette er en pålitelig sensor, bør du aldri stole på den for å advare deg om lynnedslag hvis du er utendørs. Ditt eget kretsarbeid vil ikke være like pålitelig som en kommersiell lyndetektor.

Dette prosjektet er basert på AS3935 lynføler IC, med en bærerkrets fra DFRobot. Den oppdager elektromagnetisk stråling som er karakteristisk for lyn, og bruker en spesiell algoritme for å konvertere denne informasjonen til en avstandsmåling.

Rekvisita

Dette prosjektet krever bare noen få deler. Informasjon sendes ut til brukeren via en piezo -summer, og kretsen drives via et litiumionpolymerbatteri. Nedenfor er en komplett liste over alle delene:

• DFRobot Lightning Sensor
• DFRobot Beetle
• DFRobot LiPoly lader
• Piezo -summer (trenger bare en - mange forskjellige typer fungerer)
• 500 mAh LiPoly (enhver 3,7V LiPoly vil fungere)
• Skyvebryter (enhver liten bryter vil fungere)

I tillegg til disse elementene, vil du ha følgende verktøy/elementer:

• Loddejern
• Lodding
• Tilkoblingskabel
• Wire strippere
• Varm limpistol

Jeg beskriver også prosessen med å lage et 3D-trykt etui for dette prosjektet. Hvis du ikke har en 3D -skriver, er det fortsatt greit å bruke enheten uten etui.

Trinn 1: Kretsen

Siden det er et relativt lite antall deler i denne bygningen, er kretsen ikke spesielt intrikat. De eneste datalinjene er SCL- og SDA -linjene for lynsensoren og en tilkobling for summeren. Enheten drives av et litiumionpolymerbatteri, så jeg bestemte meg for å også integrere en lipolader i kretsen.

Bildet ovenfor viser hele kretsen. Vær oppmerksom på at forbindelsen mellom lipoly -batteriet og lipoly -batteriladeren er via JST -han-/hunnkontaktene og ikke krever lodding. Se videoen i begynnelsen av dette prosjektet for ytterligere detaljer om kretsen.

Trinn 2: Kretsmontering

Denne enheten er en god kandidat for en kretsmonteringsteknikk kjent som friforming. I stedet for å feste delene i dette prosjektet på et underlag som et perf -bord, vil vi i stedet bare koble alt med ledninger. Dette gjør prosjektet mye mindre, og det er noe raskere å montere, men gir generelt mindre estetisk tiltalende resultater. Jeg liker å dekke mine fritt formede kretser med et 3D-trykt etui på slutten. Videoen i begynnelsen av dette prosjektet beskriver friformingsprosessen, men jeg vil også gå over alle trinnene jeg tok tekstmessig.

Første steg

Det første jeg gjorde var å lodde de grønne rekkeklemmer fra lipoly -laderen. Disse er ikke nødvendige, og tar opp plass. Deretter koblet jeg "+" og "-" terminalene på lipoly-laderen til "+" og "-" terminalene på forsiden av Beetle. Dette mater råspenningen til lipolibatteriet rett inn i mikrokontrolleren. Beetle trenger teknisk sett 5V, men den vil fortsatt fungere på omtrent 4V fra lipolien.

Kabling av lynsensoren

Jeg kuttet deretter den medfølgende 4-pinners kabelen slik at omtrent to tommer ledning gjensto. Jeg fjernet endene, plugget kabelen inn i lynsensoren og gjorde følgende tilkoblinger:

• "+" på lynsensoren til "+" på billen
• "-" på lynsensoren til "-" på billen
• "C" på lynsensoren til "SCL" -puten på Beetle
• "D" på lynsensoren til "SDA" -puten på Beetle

Jeg koblet også IRQ -pinnen på lynsensoren til RX -puten på Beetle. Denne tilkoblingen trengte å gå til en maskinvareavbrudd på Beetle, og RX-puten (pin 0) var den eneste avbruddsklare pinnen som var igjen.

Kabling av summer

Jeg koblet summerens korte ledning til "-"-terminalen på Beetle (bakken), og den lange kabelen til pin 11. Summerens signalpinne skal kobles til en PWM-pin for maksimal allsidighet, som pin 11 er.

Bytte batteri

Det siste som er nødvendig er å legge til en bryter inline til batteriet for å slå prosjektet på og av. For å gjøre dette loddet jeg først to ledninger til tilstøtende terminaler på bryteren. Jeg fikset disse på plass med varmt lim, ettersom bryterens tilkoblinger er skjøre. Jeg klippet deretter den røde ledningen på batteriet omtrent halvveis ned, og loddet ledningene som kom av bryteren til hver ende. Pass på at du dekker de utsatte ledningsdelene med krympeslange eller varmt lim, da disse lett kan komme i kontakt med en av jordledningene og gjøre en kortslutning. Etter at du har lagt til bryteren, kan du koble batteriet til batteriladeren.

Bretter alt inn

Det siste trinnet er å ta det gjengete rotet av ledninger og komponenter og få det til å se litt presentabelt ut. Dette er en delikat oppgave, ettersom du vil være sikker på at du ikke bryter noen ledninger. Jeg begynte først med å lime lipoliladeren på toppen av lipolibatteriet. Jeg limte deretter Beetle på toppen av det, og til slutt limte jeg lynføleren helt øverst. Jeg forlot summeren for å sitte ved siden av, som vist på bildet ovenfor. Det endelige resultatet er en bunke med brett med ledninger som går gjennom. Jeg lot også bryterens ledninger løpe fritt, siden jeg senere ønsker å integrere dem i et 3D-trykt etui.

Trinn 3: Programmering

Programvaren for denne kretsen er enkel for øyeblikket, men kan tilpasses etter dine behov. Når enheten oppdager lyn, vil den først pipe mange ganger for å varsle deg om at lyn er i nærheten, deretter pip et visst antall ganger som tilsvarer lynets avstand. Hvis lynet er mindre enn 10 kilometer unna, sender enheten en lang pipetone. Hvis det er mer enn 10 km fra deg, vil enheten dele avstanden med ti, runde den og pipe så mange ganger. For eksempel, hvis lyn slår 26 km unna, piper enheten tre ganger.

Hele programvaren dreier seg om avbrudd fra lynsensoren. Når en hendelse oppdages, vil lynsensoren sende IRQ -pinnen høyt, noe som utløser et avbrudd i mikrokontrolleren. Sensoren kan også sende avbrudd for hendelser som ikke er lyn, for eksempel hvis støynivået er for høyt. Hvis forstyrrelsen/støyen er for høy, må du flytte enheten vekk fra elektronikk. Den elektromagnetiske strålingen som kommer fra disse enhetene kan lett dverge den forholdsvis svake elektromagnetiske strålingen fra et fjernt lyn.

For å programmere mikrokontrolleren kan du bruke Arduino IDE - sørg for at brettvalget er satt til "Leonardo". Du må også laste ned og installere biblioteket for lynsensoren. Du finner dette her.

Trinn 4: 3D-trykt etui

Jeg har modellert etui til enheten min. Kretsen i fri form vil sannsynligvis ha forskjellige dimensjoner, men jeg prøvde å gjøre saken min stor nok til at mange forskjellige design fortsatt kan passe inn i den. Du kan laste ned filene her, og deretter skrive dem ut. Toppen på saken klikker på bunnen, så det kreves ingen spesielle deler for saken.

Du kan også prøve å lage en modell av din egen enhet og lage en sak for den. Jeg beskriver denne prosessen i videoen i begynnelsen av dette prosjektet, men de grunnleggende trinnene som skal følges er som sådan:

1. Ta målene på enheten din
2. Modell enheten din i et CAD -program (jeg liker Fusion 360 - studenter kan få den gratis)
3. Opprett en sak ved å forskyve en profil fra enhetsmodellen. En toleranse på 2 mm fungerer generelt bra.

Trinn 5: Bruke enheten din og mer

Gratulerer, du bør nå ha en fullt fungerende lyndetektor! Før du bruker enheten på ordentlig, anbefaler jeg å vente til det er tordenvær rundt deg for å sikre at enheten faktisk er i stand til å oppdage lyn. Mitt jobbet første forsøk, men jeg vet ikke påliteligheten til denne sensoren.

Det er enkelt å lade enheten - du kan bare koble en mikro -USB -kabel til lipoly -laderen til ladelyset blir grønt. Sørg for at enheten er på mens du lader den, ellers går det ikke strøm til batteriet! Jeg anbefaler også å bytte pip til noe du liker mer; du kan bruke Tone.h-biblioteket til å generere mer behagelig klingende notater.

Gi meg beskjed i kommentarene hvis du har problemer eller spørsmål. For å se flere av prosjektene mine, sjekk ut nettstedet mitt www. AlexWulff.com.