Osobni detektor munje: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

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

Senzor koji se koristi u ovom projektu može detektirati udar groma udaljen do 40 km, a također je u stanju odrediti udaljenost udara unutar tolerancije od 4 km. Iako je ovo pouzdan senzor, ne biste se trebali oslanjati na njega da vas upozori na udar groma ako ste na otvorenom. Vlastita ručna radnja neće biti pouzdana kao komercijalni detektor munje.

Ovaj projekt se temelji na IC3935 IC senzoru munje, s krugom nosača iz DFRobota. Otkriva elektromagnetsko zračenje karakteristično za munje i koristi poseban algoritam za pretvaranje ovih informacija u mjerenje udaljenosti.

Pribor

Ovaj projekt zahtijeva samo nekoliko dijelova. Podaci se dostavljaju korisniku putem piezo zujalice, a krug se napaja preko litij -ionske polimerne baterije. Ispod je potpuni popis 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 (svaki mali prekidač će raditi)

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

• Lemilica
• Lem
• Spojna žica
• Skidači žica
• Pištolj za vruće ljepilo

Također detaljno opisujem proces stvaranja kućišta s 3D printom za ovaj projekt. Ako nemate 3D pisač, rad s uređajem bez futrole i dalje je u redu.

Korak 1: Krug

Kako u ovoj verziji postoji relativno mali broj dijelova, krug nije osobito zamršen. Jedine podatkovne linije su SCL i SDA linije za senzor munje i jedna veza za zujalicu. 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 pojedinosti o strujnom krugu pogledajte video na početku ovog projekta.

Korak 2: Sklop sklopa

Ovaj uređaj je odličan kandidat za tehniku sastavljanja kola poznatu kao slobodno oblikovanje. Umjesto da dijelove u ovom projektu pričvrstimo na podlogu kao što je perf ploča, sve ćemo jednostavno spojiti žicama. To projekt čini mnogo manjim i nešto je brži za sastavljanje, ali općenito daje manje estetski ugodne rezultate. Volim pokriti svoje slobodno oblikovane sklopove kućištem s 3D ispisom na kraju. Videozapis na početku ovog projekta opisuje postupak slobodnog oblikovanja, ali proći ću sve korake koje sam poduzeo i tekstualno.

Prvi koraci

Prvo sam odspojio zelene priključne blokove s punjača za lipol. To nije potrebno i zauzima prostor. Zatim sam spojio kontakte "+" i "-" na lipolnom punjaču s priključcima "+" i "-" na prednjoj strani Bube. Time se napaja sirovi napon lipolne baterije ravno u mikrokontroler. Bubi tehnički treba 5V, ali će i dalje raditi na otprilike 4V od lipola.

Ožičenje senzora munje

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

• "+" na senzoru munje do "+" 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

Također sam spojio IRQ pin na senzoru munje s RX jastučićem na Bubi. Ova je veza trebala ići na hardverski prekid na Bubi, a RX jastučić (pin 0) bio je jedini preostali pin sposoban za prekid.

Ožičenje zujalice

Spojio sam kratki vod zujalice na terminal "-" na Bubi (uzemljenje), a dugi vod na pin 11. Signalni pin zujalice trebao bi biti spojen na PWM pin za maksimalnu svestranost, što pin 11 i jest.

Prebacivanje baterije

Posljednje što je potrebno je dodati linijski prekidač u bateriju za uključivanje i isključivanje projekta. Da bih to učinio, prvo sam lemio dvije žice na susjedne stezaljke na prekidaču. 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 s 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.

Sklapanje svega u

Posljednji korak je uzeti neuredan 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 na to zalijepio Bubu i na kraju zalijepio senzor munje na samom vrhu. Ostavio sam zujalicu da sjedne sa strane, kao što je prikazano na gornjoj slici. Konačni rezultat je hrpa ploča s cijelim žicama. Također sam ostavio kabele prekidača da rade slobodno, jer ih kasnije želim integrirati u kućište s 3D ispisom.

Korak 3: Programiranje

Softver za ovaj sklop trenutno je jednostavan, ali ga je moguće jako prilagoditi tako da odgovara vašim potrebama. Kad 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 emitirati jedan dugi zvučni signal. Ako se nalazi više od 10 km od vas, uređaj će podijeliti udaljenost s 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 s senzora munje. Kad se detektira događaj, senzor munje poslat će IRQ pin visoko, što pokreće prekid u mikrokontroleru. Senzor također može slati prekide za događaje bez munje, primjerice ako je razina buke previsoka. 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 isprintana 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 ispisati. Vrh kućišta pričvršćuje se za dno pa 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 sljedeći:

1. Snimite dimenzije svog uređaja
2. Modelirajte svoj uređaj u CAD programu (sviđa mi se Fusion 360 - studenti ga mogu dobiti besplatno)
3. Izradite 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 počnete koristiti uređaj uistinu, preporučujem da sačekate dok oko vas ne bude grmljavina kako biste bili sigurni da uređaj zaista može otkriti munje. Moj je radio u prvom pokušaju, ali ne znam pouzdanost ovog senzora.

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

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