Persönlicher Blitzdetektor - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

In diesem Projekt erstellen wir ein kleines Gerät, das Sie vor Blitzeinschlägen in der Nähe warnt. Die Gesamtkosten aller Materialien in diesem Projekt sind günstiger als der Kauf eines kommerziellen Blitzdetektors, und Sie können dabei Ihre Fähigkeiten im Schaltungsbau verbessern!

Der in diesem Projekt verwendete Sensor kann Blitzeinschläge in einer Entfernung von bis zu 40 km erkennen und ist auch in der Lage, die Entfernung eines Einschlags mit einer Toleranz von 4 km zu bestimmen. Obwohl dies ein zuverlässiger Sensor ist, sollten Sie sich niemals darauf verlassen, dass er Sie vor Blitzeinschlägen warnt, wenn Sie sich im Freien befinden. Ihre eigene Schaltungsarbeit wird nicht so zuverlässig sein wie ein handelsüblicher Blitzdetektor.

Dieses Projekt basiert auf dem Blitzsensor-IC AS3935 mit einer Trägerschaltung von DFRobot. Es erkennt die für Blitze charakteristische elektromagnetische Strahlung und wandelt diese Informationen mit einem speziellen Algorithmus in eine Entfernungsmessung um.

Lieferungen

Dieses Projekt erfordert nur wenige Teile. Die Informationen werden über einen Piezo-Summer an den Benutzer ausgegeben und die Schaltung wird über eine Lithium-Ionen-Polymer-Batterie mit Strom versorgt. Nachfolgend finden Sie eine vollständige Liste aller Teile:

• DFRobot Blitzsensor
• DFRobot Käfer
• DFRobot LiPoly-Ladegerät
• Piezo Summer (braucht nur einen - viele verschiedene Typen funktionieren)
• 500 mAh LiPoly (jedes 3,7 V LiPoly funktioniert)
• Schiebeschalter (jeder kleine Schalter funktioniert)

Zusätzlich zu diesen Gegenständen benötigen Sie die folgenden Werkzeuge/Gegenstände:

• Lötkolben
• Lot
• Anschlusskabel
• Abisolierzangen
• Heißklebepistole

Ich beschreibe auch den Prozess der Erstellung eines 3D-gedruckten Gehäuses für dieses Projekt. Wenn Sie keinen 3D-Drucker haben, ist der Betrieb des Geräts ohne Hülle immer noch in Ordnung.

Schritt 1: Die Schaltung

Da dieser Build nur eine relativ geringe Anzahl von Teilen enthält, ist die Schaltung nicht besonders kompliziert. Die einzigen Datenleitungen sind die SCL- und SDA-Leitungen für den Blitzsensor und ein Anschluss für den Summer. Das Gerät wird von einem Lithium-Ionen-Polymer-Akku betrieben, daher habe ich mich entschieden, auch ein Lipoly-Ladegerät in den Stromkreis zu integrieren.

Das obige Bild zeigt die gesamte Schaltung. Beachten Sie, dass die Verbindung zwischen dem Lipoly-Akku und dem Lipoly-Akkuladegerät über die JST-Stecker/Buchsen erfolgt und kein Löten erforderlich ist. Sehen Sie sich das Video am Anfang dieses Projekts an, um weitere Details zur Schaltung zu erhalten.

Schritt 2: Schaltungsbaugruppe

Diese Vorrichtung ist ein großartiger Kandidat für eine Schaltungsmontagetechnik, die als Freiformen bekannt ist. Anstatt die Teile in diesem Projekt auf einem Substrat wie einem Perfboard zu befestigen, verbinden wir stattdessen einfach alles mit Drähten. Dies macht das Projekt viel kleiner und es ist etwas schneller zu montieren, führt jedoch im Allgemeinen zu weniger ästhetisch ansprechenden Ergebnissen. Ich bedecke meine freigeformten Schaltungen gerne mit einem 3D-gedruckten Gehäuse am Ende. Das Video zu Beginn dieses Projekts beschreibt den Freiformprozess, aber ich werde alle Schritte, die ich auch textlich unternommen habe, durchgehen.

Erste Schritte

Das erste, was ich tat, war, die grünen Klemmenblöcke vom Lipoly-Ladegerät abzulöten. Diese werden nicht benötigt und nehmen Platz ein. Ich habe dann die Anschlüsse "+" und "-" des Lipoly-Ladegeräts mit den Anschlüssen "+" und "-" an der Vorderseite des Käfers verbunden. Dieser speist die Rohspannung der Lipoly-Batterie direkt in den Mikrocontroller ein. Der Käfer benötigt technisch gesehen 5V, aber er wird immer noch mit ungefähr 4V vom Lipoly betrieben.

Verkabelung des Blitzsensors

Ich schneide dann das mitgelieferte 4-Pin-Kabel so, dass ungefähr zwei Zoll Draht übrig blieben. Ich habe die Enden abisoliert, das Kabel in den Blitzsensor gesteckt und folgende Verbindungen hergestellt:

• „+“am Blitzsensor auf „+“am Käfer
• "-" am Blitzsensor auf "-" am Käfer
• „C“am Blitzsensor zum Pad „SCL“am Käfer
• "D" am Blitzsensor zum "SDA"-Pad am Käfer

Ich habe auch den IRQ-Pin des Blitzsensors mit dem RX-Pad des Käfers verbunden. Diese Verbindung musste zu einem Hardware-Interrupt auf dem Beetle gehen, und das RX-Pad (Pin 0) war der einzige verbleibende Interrupt-fähige Pin.

Verkabelung des Summers

Ich habe das kurze Kabel des Summers an den "-" -Anschluss des Käfers (Masse) und das lange Kabel an Pin 11 angeschlossen. Der Signalpin des Summers sollte für maximale Vielseitigkeit mit einem PWM-Pin verbunden werden, der Pin 11 ist.

Wechseln des Akkus

Als letztes muss der Batterie ein Schalter hinzugefügt werden, um das Projekt ein- und auszuschalten. Dazu habe ich zuerst zwei Drähte an benachbarte Klemmen des Schalters gelötet. Ich habe diese mit Heißkleber befestigt, da die Anschlüsse des Schalters zerbrechlich sind. Ich schneide dann den roten Draht an der Batterie ungefähr zur Hälfte ab und lötete die Drähte, die vom Schalter kommen, an jedem Ende. Stellen Sie sicher, dass Sie die freiliegenden Abschnitte des Drahtes mit Schrumpfschlauch oder Heißkleber abdecken, da diese leicht mit einem der Erdungsdrähte in Kontakt kommen und einen Kurzschluss verursachen könnten. Nachdem Sie den Schalter hinzugefügt haben, können Sie den Akku an das Ladegerät anschließen.

Alles zusammenfalten

Der letzte Schritt besteht darin, das schlaksige Durcheinander von Drähten und Komponenten zu nehmen und es einigermaßen vorzeigbar aussehen zu lassen. Dies ist eine heikle Aufgabe, da Sie sicher sein möchten, dass Sie keine Drähte brechen. Ich begann zuerst mit dem Heißkleben des Lipoly-Ladegeräts auf die Oberseite der Lipoly-Batterie. Darauf habe ich dann den Käfer geklebt und zuletzt den Blitzsensor ganz oben geklebt. Ich ließ den Summer zur Seite sitzen, wie im obigen Bild gezeigt. Das Endergebnis ist ein Stapel von Brettern mit durchgehenden Drähten. Ich habe auch die Anschlüsse des Schalters frei laufen gelassen, da ich diese später in ein 3D-gedrucktes Gehäuse integrieren möchte.

Schritt 3: Programmierung

Die Software für diese Schaltung ist im Moment einfach, kann aber stark an Ihre Bedürfnisse angepasst werden. Wenn das Gerät einen Blitz erkennt, piept es zuerst viele Male, um Sie darauf hinzuweisen, dass ein Blitz in der Nähe ist, und piept dann eine bestimmte Anzahl von Signalen, die der Entfernung des Blitzes entsprechen. Wenn der Blitz weniger als 10 Kilometer entfernt ist, gibt das Gerät einen langen Piepton aus. Wenn es mehr als 10 km von Ihnen entfernt ist, teilt das Gerät die Entfernung durch zehn, rundet sie und piept so oft. Wenn beispielsweise in 26 km Entfernung ein Blitz einschlägt, piept das Gerät dreimal.

Die gesamte Software dreht sich um Interrupts vom Blitzsensor. Wenn ein Ereignis erkannt wird, sendet der Blitzsensor den IRQ-Pin hoch, was einen Interrupt im Mikrocontroller auslöst. Der Sensor kann auch Interrupts für Nicht-Blitzereignisse senden, beispielsweise wenn der Geräuschpegel zu hoch ist. Wenn die Störungen/das Rauschen zu hoch sind, müssen Sie das Gerät von jeglicher Elektronik entfernen. Die von diesen Geräten ausgehende elektromagnetische Strahlung kann die vergleichsweise schwache elektromagnetische Strahlung eines entfernten Blitzeinschlags leicht in den Schatten stellen.

Um den Mikrocontroller zu programmieren, können Sie die Arduino IDE verwenden - stellen Sie sicher, dass die Board-Auswahl auf "Leonardo" eingestellt ist. Sie müssen auch die Bibliothek für den Blitzsensor herunterladen und installieren. Diese finden Sie hier.

Schritt 4: 3D-gedrucktes Gehäuse

Ich habe eine Hülle für mein Gerät modelliert. Ihre Freiformschaltung wird wahrscheinlich unterschiedliche Abmessungen haben, aber ich habe versucht, mein Gehäuse so groß zu gestalten, dass noch viele verschiedene Designs hineinpassen. Hier können Sie die Dateien herunterladen und anschließend ausdrucken. Die Oberseite des Gehäuses rastet auf der Unterseite ein, sodass keine speziellen Teile für das Gehäuse erforderlich sind.

Sie können auch versuchen, ein Modell Ihres eigenen Geräts zu erstellen und eine Hülle dafür zu erstellen. Ich beschreibe diesen Prozess im Video zu Beginn dieses Projekts, aber die grundlegenden Schritte sind wie folgt:

1. Erfassen Sie die Abmessungen Ihres Geräts
2. Modellieren Sie Ihr Gerät in einem CAD-Programm (ich mag Fusion 360 - Studenten können es kostenlos bekommen)
3. Erstellen Sie einen Fall, indem Sie ein Profil vom Gerätemodell versetzen. Eine Toleranz von 2 mm funktioniert im Allgemeinen gut.

Schritt 5: Verwenden Ihres Geräts und mehr

Herzlichen Glückwunsch, Sie sollten jetzt einen voll funktionsfähigen Blitzdetektor haben! Bevor Sie das Gerät wirklich verwenden, empfehle ich, zu warten, bis ein Gewitter um Sie herum ist, um sicherzustellen, dass das Gerät tatsächlich in der Lage ist, Blitze zu erkennen. Meins hat beim ersten Versuch funktioniert, aber ich kenne die Zuverlässigkeit dieses Sensors nicht.

Das Aufladen des Geräts ist einfach - Sie können einfach ein Micro-USB-Kabel an das Lipoly-Ladegerät anschließen, bis die Ladeanzeige grün leuchtet. Stellen Sie sicher, dass das Gerät während des Aufladens eingeschaltet ist, sonst wird der Akku nicht mit Strom versorgt! Ich empfehle auch, die Pieptöne auf etwas zu ändern, das Ihnen besser gefällt; Sie können die Tone.h-Bibliothek verwenden, um angenehmer klingende Noten zu erzeugen.

Lass es mich in den Kommentaren wissen, wenn du Probleme oder Fragen hast. Um mehr meiner Projekte zu sehen, besuchen Sie meine Website www. AlexWulff.com.