ردیاب رعد و برق شخصی: 5 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

در این پروژه ما یک دستگاه کوچک ایجاد می کنیم که به شما در مورد صاعقه نزدیک هشدار می دهد. هزینه کل تمام مواد موجود در این پروژه ارزانتر از خرید ردیاب صاعقه تجاری است و در این فرآیند مهارت های ساخت مدار خود را تقویت خواهید کرد!

سنسور مورد استفاده در این پروژه می تواند صاعقه را تا فاصله 40 کیلومتری تشخیص دهد و همچنین قادر است فاصله یک ضربه را تا تحمل 4 کیلومتر تعیین کند. در حالی که این یک سنسور قابل اعتماد است ، هرگز نباید به آن وابسته باشید تا در صورت حضور در فضای باز به شما در مورد صاعقه هشدار دهد. کارهای دستی مدار شما به اندازه ردیاب صاعقه تجاری قابل اعتماد نخواهد بود.

این پروژه بر اساس IC سنسور رعد و برق AS3935 با مدار حامل از DFRobot طراحی شده است. این دستگاه تشعشعات الکترومغناطیسی را که مشخصه رعد و برق است تشخیص می دهد و از الگوریتم خاصی برای تبدیل این اطلاعات به اندازه گیری فاصله استفاده می کند.

تدارکات

این پروژه تنها به چند قسمت نیاز دارد. اطلاعات از طریق زنگ پیزو به کاربر ارسال می شود و مدار از طریق باتری لیتیوم یون پلیمر تغذیه می شود. در زیر لیست کاملی از تمام قسمت ها آمده است:

• سنسور رعد و برق DFRobot
• سوسک DFRobot
• شارژر LiPoly DFRobot
• Piezo Buzzer (فقط به یک مورد نیاز است - انواع مختلف کار می کند)
• 500 میلی آمپر ساعت LiPoly (هر LiPoly 3.7V کار می کند)
• سوئیچ اسلاید (هر سوئیچ کوچک کار می کند)

علاوه بر این موارد ، ابزارها یا موارد زیر را نیز می خواهید:

• آهن لحیم کاری
• لحیم کاری
• سیم اتصال
• استریپرهای سیم
• چسب حرارتی تفنگی

من همچنین روند ایجاد قاب چاپ سه بعدی برای این پروژه را توضیح می دهم. اگر چاپگر سه بعدی ندارید ، کارکردن دستگاه بدون قاب هنوز هم خوب است.

مرحله 1: مدار

از آنجا که تعداد نسبتاً کمی قطعات در این ساخت وجود دارد ، مدار پیچیده نیست. تنها خطوط داده خطوط SCL و SDA برای سنسور صاعقه و یک اتصال برای زنگ است. این دستگاه از باتری لیتیوم یون پلیمر تغذیه می کند ، بنابراین تصمیم گرفتم یک شارژر لیپولی را نیز در مدار ادغام کنم.

تصویر بالا کل مدار را نشان می دهد. توجه داشته باشید که ارتباط بین باتری لیپولی و شارژر باتری لیپولی از طریق اتصالات زن/مرد JST است و نیازی به لحیم کاری ندارد. برای مشاهده جزئیات بیشتر در مورد مدار ، ویدیوی ابتدای این پروژه را مشاهده کنید.

مرحله 2: مونتاژ مدار

این دستگاه یک نامزد عالی برای تکنیک مونتاژ مدار است که به شکل دهی آزاد معروف است. به جای چسباندن قطعات در این پروژه به یک بستر مانند یک تخته پرف ، ما همه چیز را فقط با سیم وصل می کنیم. این باعث می شود پروژه بسیار کوچکتر شود و مونتاژ آن تا حدودی سریعتر است ، اما به طور کلی نتایج زیبایی کمتری به همراه دارد. من دوست دارم مدارهای شکل آزاد خود را با یک قاب چاپ سه بعدی در انتها بپوشانم. ویدئوی ابتدای این پروژه جزئیات روند تشکیل آزاد را شرح می دهد ، اما من تمام مراحل انجام شده به صورت متنی را نیز مرور خواهم کرد.

اولین قدم ها

اولین کاری که انجام دادم این بود که بلوک های ترمینال سبز را از شارژر لیپولی جدا نکردم. به اینها نیازی نیست و فضا اشغال می کنند. سپس پایانه های "+" و "-" شارژر لیپولی را به پایانه های "+" و "-" در جلوی سوسک متصل کردم. این ولتاژ خام باتری لیپولی را مستقیماً وارد میکروکنترلر می کند. بیتل از نظر فنی به 5 ولت احتیاج دارد ، اما همچنان در حدود 4 ولت لیپولی کار می کند.

سیم کشی سنسور رعد و برق

سپس کابل 4 پین موجود را قطع کردم تا تقریباً دو اینچ سیم باقی بماند. انتهای آن را جدا کردم ، کابل را به سنسور رعد و برق وصل کردم و اتصالات زیر را ایجاد کردم:

• "+" در حسگر رعد و برق به "+" در سوسک
• "-" در سنسور رعد و برق به "-" در سوسک
• "C" در سنسور رعد و برق به پد "SCL" در سوسک
• "D" در سنسور رعد و برق به پد "SDA" در سوسک

همچنین پین IRQ روی سنسور رعد و برق را به پد RX سوسک متصل کردم. این اتصال نیاز به قطع سخت افزاری در Beetle داشت و پد RX (پین 0) تنها پین با قابلیت وقفه باقی مانده بود.

سیم کشی زنگ

سیم کوتاه زنگ را به پایانه "-" در سوسک (زمین) و سر بلند را به پین 11 وصل کردم. پین سیگنال زنگ صدا باید برای حداکثر تطبیق پذیری به پین PWM متصل شود ، که پین 11 است.

تعویض باتری

آخرین مورد ضروری این است که یک سوئیچ داخلی به باتری اضافه کنید تا پروژه روشن و خاموش شود. برای انجام این کار ، ابتدا دو سیم را به پایانه های مجاور روی سوئیچ لحیم کردم. من اینها را با چسب حرارتی ثابت کردم ، زیرا اتصالات سوئیچ شکننده هستند. سپس سیم قرمز روی باتری را تقریباً تا نیمه قطع کردم و سیمهای جدا شده از سوئیچ را به هر سر آن لحیم کردم. اطمینان حاصل کنید که قسمت های در معرض سیم را با لوله های کوچک کننده حرارتی یا چسب داغ بپوشانید ، زیرا این سیمها به راحتی با یکی از سیمهای زمین تماس پیدا کرده و باعث ایجاد اتصال کوتاه می شوند. پس از افزودن سوئیچ ، می توانید باتری را به شارژر باتری وصل کنید.

همه چیز را تا می کند

آخرین قدم این است که سیم و اجزای پیچیده را به هم ریخته و تا حدودی قابل نمایش به نظر برسد. این یک کار ظریف است ، زیرا می خواهید مطمئن شوید که هیچ سیم را نمی شکند. من ابتدا با چسباندن داغ شارژر لیپولی به بالای باتری لیپولی شروع کردم. سپس سوسک را روی آن چسباندم و در نهایت سنسور رعد و برق را در بالای آن چسباندم. همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است ، من صدای زنگ را رها کردم تا به کناری بنشیند. نتیجه نهایی یک تخته تخته است که سیم ها در سراسر آن جریان دارد. من همچنین کلیدهای سوئیچ را آزاد گذاشتم تا کار کنم ، زیرا بعداً مایلم آنها را در یک قاب چاپ سه بعدی ادغام کنم.

مرحله 3: برنامه نویسی

نرم افزار این مدار در حال حاضر ساده است اما بسیار متناسب با نیازهای شما قابل تنظیم است. هنگامی که دستگاه رعد و برق را تشخیص می دهد ، ابتدا چندین بار بوق می زند تا به شما اطلاع دهد که رعد و برق در نزدیکی شماست ، سپس تعداد معینی از دفعات مربوط به فاصله رعد و برق را بوق می زند. اگر رعد و برق کمتر از 10 کیلومتر فاصله داشته باشد ، دستگاه یک بوق بلند می دهد. اگر بیش از 10 کیلومتر با شما فاصله داشته باشد ، دستگاه فاصله را بر ده تقسیم می کند ، دور آن را می چرخاند و چندین بار بوق می زند. به عنوان مثال ، در صورت برخورد صاعقه در 26 کیلومتری ، دستگاه سه بار بوق می زند.

کل نرم افزار حول وقفه های سنسور رعد و برق می چرخد. هنگامی که یک رویداد تشخیص داده می شود ، سنسور رعد و برق پین IRQ را به بالا ارسال می کند ، که باعث ایجاد وقفه در میکروکنترلر می شود. این سنسور همچنین می تواند وقفه هایی را برای رویدادهای بدون رعد و برق ارسال کند ، مانند مواردی که سطح نویز بسیار زیاد است. اگر تداخل/سر و صدا بسیار زیاد است ، باید دستگاه را از هر وسیله الکترونیکی دور کنید. تابش الکترومغناطیسی ناشی از این دستگاهها می تواند به راحتی تابش الکترومغناطیسی نسبتاً ضعیف ناشی از برخورد صاعقه را دور کند.

برای برنامه ریزی میکروکنترلر می توانید از Arduino IDE استفاده کنید - مطمئن شوید که انتخاب برد روی "Leonardo" تنظیم شده باشد. همچنین باید کتابخانه سنسور رعد و برق را بارگیری و نصب کنید. این را می توانید در اینجا پیدا کنید.

مرحله 4: مورد چاپ سه بعدی

من یک مورد برای دستگاه خود مدل کردم. مدار آزاد شما احتمالاً ابعاد متفاوتی خواهد داشت ، اما من سعی کردم قاب خود را به اندازه ای بزرگ کنم که طرح های مختلف هنوز هم بتوانند در آن جا بگیرند. می توانید فایل ها را در اینجا بارگیری کرده و سپس چاپ کنید. قسمت بالای بدنه به پایین چسبیده است ، بنابراین هیچ قطعه خاصی برای قاب مورد نیاز نیست.

همچنین می توانید یک مدل از دستگاه خود بسازید و قاب آن را ایجاد کنید. من این فرایند را در ویدئوی ابتدای این پروژه به تفصیل توضیح می دهم ، اما مراحل اساسی که باید دنبال شود به شرح زیر است:

1. ابعاد دستگاه خود را ضبط کنید
2. دستگاه خود را در یک برنامه CAD مدل کنید (من Fusion 360 را دوست دارم - دانش آموزان می توانند آن را به صورت رایگان دریافت کنند)
3. با جبران نمایه از مدل دستگاه ، یک مورد ایجاد کنید. تحمل 2 میلی متر به طور کلی خوب کار می کند.

مرحله 5: استفاده از دستگاه خود و موارد دیگر

تبریک می گوییم ، شما اکنون باید یک آشکارساز صاعقه با عملکرد کامل داشته باشید! قبل از استفاده واقعی از دستگاه ، توصیه می کنم منتظر بمانید تا یک طوفان رعد و برق در اطراف شما ایجاد شود تا مطمئن شوید که دستگاه واقعاً قادر به تشخیص رعد و برق است. ماین در اولین آزمایش کار کرد ، اما من از قابلیت اطمینان این سنسور اطلاع ندارم.

شارژ دستگاه ساده است - فقط می توانید یک کابل micro -USB را به شارژر لیپولی وصل کنید تا چراغ شارژ سبز شود. مطمئن شوید که دستگاه در حین شارژ روشن است ، در غیر اینصورت هیچ باتری به باتری نمی رود! همچنین توصیه می کنم بیپ ها را به چیزی که بیشتر دوست دارید تغییر دهید. می توانید از کتابخانه Tone.h برای تولید یادداشت های خوشایندتر استفاده کنید.

اگر مشکلی یا سوالی داشتید در نظرات به من اطلاع دهید. برای مشاهده پروژه های بیشتر ، وب سایت من را مشاهده کنید www. AlexWulff.com.