Henkilökohtainen salamanilmaisin: 5 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Tässä projektissa luomme pienen laitteen, joka varoittaa läheisistä salamaniskuista. Tämän projektin kaikkien materiaalien kokonaiskustannukset ovat halvempia kuin kaupallisen salamanilmaisimen ostaminen, ja voit hioa piirinvalmistustaitojasi!

Tässä projektissa käytetty anturi voi havaita salamaniskut jopa 40 km: n etäisyydeltä ja pystyy myös määrittämään iskun etäisyyden 4 km: n tarkkuudella. Vaikka tämä on luotettava anturi, sinun ei pitäisi koskaan luottaa siihen, että se varoittaa salamaniskusta, jos olet ulkona. Oma piirin käsityösi ei ole yhtä luotettava kuin kaupallinen salamanilmaisin.

Tämä projekti perustuu AS3935 -salama -anturiin IC, jossa on kantajapiiri DFRobotilta. Se havaitsee salamaille ominaisen sähkömagneettisen säteilyn ja käyttää erityistä algoritmia näiden tietojen muuntamiseen etäisyysmittaukseksi.

Tarvikkeet

Tämä projekti vaatii vain muutaman osan. Tiedot lähetetään käyttäjälle pietsosummerin kautta, ja piiri saa virtansa litiumionipolymeeriakusta. Alla on täydellinen luettelo kaikista osista:

• DFRobot -salama -anturi
• DFRobot Beetle
• DFRobot LiPoly -laturi
• Pietsosummeri (tarvitsee vain yhden - monet eri tyypit toimivat)
• 500 mAh LiPoly (mikä tahansa 3,7 V LiPoly toimii)
• Liukukytkin (mikä tahansa pieni kytkin toimii)

Näiden kohteiden lisäksi tarvitset seuraavat työkalut/kohteet:

• Juotin
• Juottaa
• Liitäntäjohto
• Langanpoistimet
• Kuuma liimapistooli

Tarkennan myös 3D-tulostetun kotelon luomista tätä projektia varten. Jos sinulla ei ole 3D -tulostinta, laitteen käyttö ilman koteloa on edelleen hyvä.

Vaihe 1: Piiri

Koska tässä rakenteessa on suhteellisen pieni määrä osia, piiri ei ole erityisen monimutkainen. Ainoat tietolinjat ovat salaman anturin SCL- ja SDA -linjat ja yksi summerin liitäntä. Laite saa virtansa litiumionipolymeeriakusta, joten päätin integroida piiriin myös lipolylaturin.

Yllä oleva kuva kuvaa koko piiriä. Huomaa, että lipolyakun ja lipolyakkulaturin välinen liitäntä tapahtuu JST uros/naarasliittimien kautta eikä vaadi juottamista. Katso tämän piirin alussa olevasta videosta lisätietoja piiristä.

Vaihe 2: Piirikokoonpano

Tämä laite on loistava ehdokas piirin kokoonpanotekniikalle, joka tunnetaan vapaana muodostavana. Sen sijaan, että kiinnittäisimme tämän projektin osat alustalle, kuten perf -levylle, liitämme sen sijaan kaikki johdot. Tämä tekee projektista paljon pienemmän, ja se on hieman nopeampi koota, mutta tuottaa yleensä vähemmän esteettisesti miellyttäviä tuloksia. Haluan peittää vapaasti muodostetut piirini 3D-painetulla kotelolla lopussa. Tämän projektin alussa olevassa videossa kerrotaan vapaasti muodostavasta prosessista, mutta käyn läpi myös kaikki vaiheet, jotka tein tekstillisesti.

Ensiaskeleet

Ensimmäinen asia, jonka tein, oli purkaa vihreät riviliittimet lipoly -laturista. Näitä ei tarvita, ja ne vievät tilaa. Liitin sitten lipoly-laturin "+" ja "-" -liittimet "+"-ja "-" -liittimiin Beetlen etupuolella. Tämä syöttää lipolyakun raakajännitteen suoraan mikro -ohjaimeen. Kovakuoriainen tarvitsee teknisesti 5 V jännitettä, mutta se toimii silti noin 4 V: lla lipolyylistä.

Salama -anturin kytkentä

Leikkasin sitten mukana toimitetun 4-napaisen kaapelin niin, että noin kaksi tuumaa lankaa jäi. Irrotin päät, liitin kaapelin salamasensoriin ja tein seuraavat liitännät:

• "+" salaman tunnistimessa "+" kuoriaiseen
• "-" salamasensorista "-" kuoriaiseen
• "C" salaman anturissa "Beetle" "SCL" -levyyn
• "D" salamasensorista "Beetle" "SDA" -levyyn

Liitin myös salama -anturin IRQ -nastan Beetlen RX -padiin. Tämä yhteys tarvitsi siirtyäkseen kovakuoriaisen laitteiston keskeytykseen, ja RX-pad (nasta 0) oli ainoa jäljellä oleva tappi jäljellä.

Summerin kytkentä

Liitin summerin lyhyen johdon Beetlen (maadoitus) "-" -liitäntään ja pitkän johdon nastaan 11. Summerin signaalitappi on kytkettävä PWM-nastaan maksimaalisen monipuolisuuden takaamiseksi, mikä nasta 11 on.

Akun vaihtaminen

Viimeinen asia, joka tarvitaan, on lisätä kytkin akkuun, jotta projekti käynnistyy ja sammuu. Tätä varten juotin ensin kaksi johtoa kytkimen viereisiin liittimiin. Kiinnitin ne paikalleen kuumaliimalla, koska kytkimen liitännät ovat hauraita. Katkaisin sitten akun punaisen johdon noin puoliväliin ja juotin kytkimen irti tulevat johdot kumpaankin päähän. Varmista, että peität langan paljaat osat kutisteputkella tai kuumaliimalla, koska ne voivat helposti joutua kosketuksiin jonkin maadoitusjohtimen kanssa ja tehdä oikosulun. Kytkimen lisäämisen jälkeen voit kytkeä akun laturiin.

Taitetaan kaikki sisään

Viimeinen vaihe on ottaa johtojen ja komponenttien jännä sotku ja saada se näyttämään hieman edustavalta. Tämä on herkkä tehtävä, koska haluat olla varma, ettet katkaise johtoja. Aloitin ensin liimaamalla lipoly -laturin kuumapäähän lipoly -akun yläosaan. Liimasin sitten kovakuoriaisen sen päälle ja lopuksi liimain salaman anturin yläreunaan. Jätin summerin istumaan sivulle, kuten yllä olevassa kuvassa näkyy. Lopputuloksena on pino levyjä, joissa on johdot. Jätin myös kytkimen johtimet toimimaan vapaasti, koska haluan myöhemmin yhdistää ne 3D-tulostettuun koteloon.

Vaihe 3: Ohjelmointi

Tämän piirin ohjelmisto on tällä hetkellä yksinkertainen, mutta se voidaan räätälöidä tarpeidesi mukaan. Kun laite havaitsee salaman, se piippaa ensin useita kertoja varoittaakseen, että salama on lähellä, ja piippaa sitten tietyn määrän salaman etäisyyttä vastaavia kertoja. Jos salama on alle 10 kilometrin päässä, laite antaa yhden pitkän äänimerkin. Jos etäisyys sinusta on yli 10 km, laite jakaa matkan kymmenellä, pyöristää sen ja piippaa sen monta kertaa. Jos salama iskee esimerkiksi 26 km: n päähän, laite piippaa kolme kertaa.

Koko ohjelmisto pyörii salaman tunnistimen keskeytysten ympärillä. Kun tapahtuma havaitaan, salama -anturi lähettää IRQ -nastan korkealle, mikä laukaisee keskeytyksen mikrokontrollerissa. Anturi voi lähettää keskeytyksiä myös salaman ulkopuolisiin tapahtumiin, esimerkiksi jos melutaso on liian korkea. Jos häiriö/kohina on liian korkea, sinun on siirrettävä laite pois kaikesta elektroniikasta. Näistä laitteista tuleva sähkömagneettinen säteily voi helposti kääntää kaukaisesta salamaniskuun verrattuna suhteellisen heikon sähkömagneettisen säteilyn.

Mikro -ohjaimen ohjelmointiin voit käyttää Arduino IDE: tä - varmista, että kortin valinta on "Leonardo". Sinun on myös ladattava ja asennettava salamasensorin kirjasto. Löydät tämän täältä.

Vaihe 4: 3D-painettu kotelo

Mallinnin laitteelleni kotelon. Vapaamuotoisella piirilläsi on todennäköisesti eri mitat, mutta yritin tehdä kotelostani riittävän suuren, jotta siihen mahtuu edelleen monia erilaisia malleja. Voit ladata tiedostot täältä ja tulostaa ne. Kotelon yläosa napsahtaa pohjaan, joten koteloon ei tarvita erityisiä osia.

Voit myös yrittää tehdä mallin omasta laitteestasi ja luoda sille kotelon. Tarkennan tätä prosessia projektin alussa olevassa videossa, mutta seuraavat vaiheet ovat seuraavat:

1. Tallenna laitteen mitat
2. Mallinna laitteesi CAD -ohjelmassa (pidän Fusion 360: stä - opiskelijat voivat saada sen ilmaiseksi)
3. Luo tapaus kuittaamalla profiili laitemallista. 2 mm: n toleranssi toimii yleensä hyvin.

Vaihe 5: Laitteen käyttö ja paljon muuta

Onnittelut, sinulla pitäisi nyt olla täysin toimiva salamanilmaisin! Ennen kuin käytät laitetta oikeasti, suosittelen odottamaan, kunnes ympärilläsi on ukkosmyrskyä, varmistaaksesi, että laite todella kykenee havaitsemaan salaman. Oma toimi ensimmäisellä yrityksellä, mutta en tiedä tämän anturin luotettavuutta.

Laitteen lataaminen on yksinkertaista - voit liittää mikro -USB -kaapelin lipoly -laturiin, kunnes latausvalo muuttuu vihreäksi. Varmista, että laite on päällä, kun lataat sitä, tai akku ei saa virtaa! Suosittelen myös vaihtamaan äänimerkit johonkin, josta pidät enemmän; Tone.h-kirjaston avulla voit luoda miellyttävämpiä muistiinpanoja.

Kerro minulle kommenteissa, jos sinulla on ongelmia tai kysymyksiä. Jos haluat nähdä lisää projekteistani, tutustu verkkosivustooni www. AlexWulff.com.