Pengesan Kilat Peribadi: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Dalam projek ini, kami akan membuat peranti kecil yang memberi amaran kepada anda mengenai serangan kilat yang berdekatan. Kos keseluruhan bahan dalam projek ini akan lebih murah daripada membeli alat pengesan kilat komersial, dan anda akan dapat mengasah kemahiran membuat litar anda dalam proses tersebut!

Sensor yang digunakan dalam projek ini dapat mengesan serangan kilat sejauh 40 km, dan juga mampu menentukan jarak serangan ke dalam toleransi 4 km. Walaupun ini adalah sensor yang boleh dipercayai, anda tidak boleh bergantung padanya untuk memberi amaran mengenai kilat jika anda berada di luar rumah. Hasil kerja litar anda sendiri tidak akan dipercayai seperti alat pengesan kilat komersial.

Projek ini didasarkan pada IC sensor kilat AS3935, dengan litar pembawa dari DFRobot. Ia mengesan sinaran elektromagnetik yang merupakan ciri kilat dan menggunakan algoritma khas untuk menukar maklumat ini menjadi ukuran jarak.

Bekalan

Projek ini hanya memerlukan beberapa bahagian. Maklumat dikeluarkan kepada pengguna melalui buzzer piezo, dan litar dikuasakan melalui bateri polimer ion lithium. Berikut adalah senarai lengkap semua bahagian:

• Sensor Kilat DFRobot
• Kumbang DFRobot
• Pengecas DFRobot LiPoly
• Piezo Buzzer (hanya memerlukan satu - pelbagai jenis berfungsi)
• 500 mAh LiPoly (mana-mana 3.7V LiPoly akan berfungsi)
• Slide Switch (mana-mana suis kecil akan berfungsi)

Sebagai tambahan kepada item ini, anda memerlukan alat / item berikut:

• Besi pematerian
• Pateri
• Kawat cangkuk
• Pelucut wayar
• Pistol gam panas

Saya juga memperincikan proses membuat cetakan 3D untuk projek ini. Sekiranya anda tidak mempunyai pencetak 3D, operasi peranti tanpa casing masih baik.

Langkah 1: Litar

Oleh kerana terdapat sebilangan kecil bahagian dalam binaan ini, litarnya tidak terlalu rumit. Satu-satunya garis data adalah garis SCL dan SDA untuk sensor kilat dan satu sambungan untuk buzzer. Peranti ini dikuasakan oleh bateri polimer ion litium, jadi saya memutuskan untuk mengintegrasikan pengecas lipoli ke dalam litar.

Gambar di atas menggambarkan keseluruhan litar. Perhatikan bahawa hubungan antara bateri lipoli dan pengecas bateri lipoli adalah melalui penyambung lelaki / wanita JST dan tidak memerlukan pematerian. Lihat video di awal projek ini untuk keterangan lebih lanjut mengenai litar.

Langkah 2: Pemasangan Litar

Peranti ini merupakan calon yang tepat untuk teknik pemasangan litar yang dikenali sebagai pembentuk bebas. Daripada melekatkan bahagian-bahagian dalam projek ini ke substrat seperti papan perf, kami sebaliknya akan menghubungkan semuanya dengan wayar. Ini menjadikan projek ini jauh lebih kecil, dan agak cepat untuk disusun, tetapi secara amnya menghasilkan hasil yang kurang menyenangkan secara estetik. Saya suka menutup litar terbentuk bebas saya dengan cetakan 3D di hujungnya. Video pada awal projek ini memperincikan proses pembentukan bebas, tetapi saya akan meneruskan semua langkah yang saya ambil secara teks juga.

Langkah pertama

Perkara pertama yang saya lakukan ialah menyelesaikan blok terminal hijau dari pengecas lipoli. Ini tidak diperlukan, dan mengambil ruang. Saya kemudian menghubungkan terminal "+" dan "-" pengecas lipoli ke terminal "+" dan "-" di bahagian depan Beetle. Ini memberi voltan mentah bateri lipoli terus ke mikrokontroler. Beetle secara teknikal memerlukan 5V, tetapi ia masih akan beroperasi pada kira-kira 4V dari lipoli.

Pendawaian Sensor Kilat

Saya kemudian memotong kabel 4-pin yang disertakan sehingga kira-kira dua inci wayar kekal. Saya menanggalkan ujungnya, memasang kabel ke sensor kilat, dan membuat sambungan berikut:

• "+" pada sensor kilat ke "+" pada Beetle
• "-" pada sensor kilat ke "-" pada Beetle
• "C" pada sensor kilat ke pad "SCL" pada Beetle
• "D" pada sensor kilat ke pad "SDA" pada Beetle

Saya juga menyambungkan pin IRQ pada sensor kilat ke pad RX pada Beetle. Sambungan ini perlu pergi ke gangguan perkakasan di Beetle, dan pad RX (pin 0) adalah satu-satunya pin yang mampu mengganggu.

Pendawaian Buzzer

Saya menyambungkan plumbum pendek buzzer ke terminal "-" di Beetle (ground), dan plumbum panjang ke pin 11. Pin isyarat buzzer harus disambungkan ke pin PWM untuk fleksibiliti maksimum, yang mana pin 11 adalah.

Menukar Bateri

Perkara terakhir yang diperlukan ialah menambahkan suis sebaris ke bateri untuk menghidupkan dan mematikan projek. Untuk melakukan ini, saya mula-mula menyolder dua wayar ke terminal bersebelahan pada suis. Saya memperbaikinya di tempat dengan gam panas, kerana sambungan suisnya rapuh. Saya kemudian memotong wayar merah pada bateri kira-kira separuh ke bawah, dan menyolder wayar yang keluar dari suis ke setiap hujungnya. Pastikan anda menutup bahagian dawai yang terdedah dengan tiub penyusut panas atau lem panas, kerana ini boleh bersentuhan dengan salah satu wayar tanah dengan mudah dan pendek. Setelah menambahkan suis, anda boleh memasukkan bateri ke pengecas bateri.

Melipat Semuanya

Langkah terakhir adalah dengan mengambil wayar dan komponen yang tidak kemas dan membuatnya kelihatan agak rapi. Ini adalah tugas yang sukar, kerana anda ingin memastikan bahawa anda tidak memecahkan kabel. Saya mula-mula dengan melekatkan pengecas lipoli panas ke bahagian atas bateri lipoli. Saya kemudian melekatkan Beetle di atasnya, dan akhirnya terpaku sensor kilat di bahagian paling atas. Saya meninggalkan bel untuk duduk di sebelah, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas. Hasil akhirnya adalah timbunan papan dengan wayar berjalan di sepanjang. Saya juga membiarkan petunjuk suis berjalan dengan bebas, kerana kemudian saya ingin memasukkannya ke dalam cetakan 3D.

Langkah 3: Pengaturcaraan

Perisian untuk rangkaian ini mudah pada masa ini tetapi sangat disesuaikan untuk memenuhi keperluan anda. Apabila peranti mengesan kilat, pertama kali akan berbunyi bip untuk memberi amaran kepada anda bahawa kilat berada di dekatnya, kemudian berbunyi beberapa kali sesuai dengan jarak kilat. Sekiranya kilat berjarak kurang dari 10 kilometer, peranti akan mengeluarkan satu bunyi bip panjang. Sekiranya jaraknya lebih dari 10 km dari anda, peranti akan membahagikan jarak dengan sepuluh, membulatkannya, dan berbunyi bip berkali-kali. Contohnya, jika kilat menyerang sejauh 26 km, peranti akan berbunyi tiga kali.

Keseluruhan perisian berkisar gangguan dari sensor kilat. Apabila suatu peristiwa dikesan sensor kilat akan mengirim pin IRQ tinggi, yang memicu gangguan pada mikrokontroler. Sensor juga boleh menghantar gangguan untuk kejadian bukan kilat, seperti jika tahap kebisingan terlalu tinggi. Sekiranya gangguan / bunyi terlalu tinggi, anda perlu menjauhkan peranti dari elektronik. Sinaran elektromagnetik yang berasal dari peranti ini dapat dengan mudah mengerdilkan sinaran elektromagnetik yang relatif lemah dari serangan kilat yang jauh.

Untuk memprogram mikrokontroler, Anda dapat menggunakan Arduino IDE - pastikan pemilihan papan ditetapkan ke "Leonardo." Anda juga perlu memuat turun dan memasang perpustakaan untuk sensor kilat. Anda boleh mendapatkannya di sini.

Langkah 4: Kes 3D-Printed

Saya membuat model kes untuk peranti saya. Litar bentuk bebas anda mungkin mempunyai dimensi yang berbeza, tetapi saya cuba menjadikan casing saya cukup besar sehingga banyak reka bentuk yang berbeza masih boleh dipasang di dalamnya. Anda boleh memuat turun fail di sini, dan kemudian mencetaknya. Bahagian atas casing terkunci ke bahagian bawah, jadi tidak ada bahagian khas yang diperlukan untuk casing ini.

Anda juga boleh mencuba membuat model peranti anda sendiri dan membuat casing untuknya. Saya memperincikan proses ini dalam video pada awal projek ini, tetapi langkah asas untuk diikuti adalah seperti berikut:

1. Tangkap dimensi peranti anda
2. Modelkan peranti anda dalam program CAD (saya suka Fusion 360 - pelajar boleh mendapatkannya secara percuma)
3. Buat kes dengan mengimbangi profil dari model peranti. Toleransi 2 mm secara amnya berfungsi dengan baik.

Langkah 5: Menggunakan Peranti Anda dan Banyak Lagi

Tahniah, anda sekarang mesti mempunyai alat pengesan kilat yang berfungsi sepenuhnya! Sebelum menggunakan peranti ini secara nyata, saya sarankan menunggu sehingga berlaku ribut petir di sekitar anda untuk memastikan bahawa peranti tersebut sebenarnya dapat mengesan kilat. Mine melakukan percubaan pertama, tetapi saya tidak tahu kebolehpercayaan sensor ini.

Mengecas peranti itu mudah - anda hanya boleh memasang kabel mikro-USB ke dalam pengecas lipoli sehingga lampu pengisian berubah menjadi hijau. Pastikan peranti dihidupkan semasa anda mengecasnya, atau tidak ada daya yang akan masuk ke bateri! Saya juga mengesyorkan menukar bip ke sesuatu yang anda lebih suka; anda boleh menggunakan perpustakaan Tone.h untuk menghasilkan nota yang lebih menyenangkan.

Beritahu saya dalam komen jika anda mempunyai masalah atau pertanyaan. Untuk melihat lebih banyak projek saya, lihat laman web saya www. AlexWulff.com.