Detector de llamps personal: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

En aquest projecte, crearem un petit dispositiu que us avisarà dels llamps propers. El cost total de tots els materials d’aquest projecte serà més barat que la compra d’un detector de llamps comercial i podreu perfeccionar les vostres habilitats en la fabricació de circuits.

El sensor utilitzat en aquest projecte pot detectar llamps de fins a 40 km de distància i també és capaç de determinar la distància d’un atac fins a una tolerància de 4 km. Tot i que es tracta d’un sensor fiable, mai no hauríeu de confiar-hi per advertir-vos dels llamps si esteu a l’aire lliure. El vostre propi treball manual no serà tan fiable com un detector de llamps comercial.

Aquest projecte es basa en el sensor de llamps AS3935 IC, amb un circuit portador de DFRobot. Detecta la radiació electromagnètica característica dels llamps i utilitza un algorisme especial per convertir aquesta informació en una mesura de distància.

Subministraments

Aquest projecte només requereix algunes parts. La informació es transmet a l’usuari mitjançant un brunzidor piezoelèctric i el circuit s’alimenta a través d’una bateria de polímer de ions de liti. A continuació es mostra una llista completa de totes les parts:

• Sensor de llamp DFRobot
• DFRobot Beetle
• Carregador DFRobot LiPoly
• Piezo Buzzer (només en necessiteu un; funcionen molts tipus diferents)
• LiPoly de 500 mAh (qualsevol LiPoly de 3,7 V funcionarà)
• Interruptor lliscant (qualsevol interruptor petit funcionarà)

A més d’aquests elements, voldreu les eines o elements següents:

• Soldador
• Soldar
• Cable de connexió
• Decapants de filferro
• Pistola de cola calenta

També detallo el procés de creació d’un estoig imprès en 3D per a aquest projecte. Si no teniu una impressora 3D, el funcionament del dispositiu sense carcassa continua bé.

Pas 1: el circuit

Com que hi ha un nombre relativament petit de peces en aquesta construcció, el circuit no és especialment complicat. Les úniques línies de dades són les línies SCL i SDA per al sensor de llamps i una connexió per al brunzidor. El dispositiu funciona amb una bateria de polímer de ions de liti, de manera que vaig decidir integrar també un carregador de lipoly al circuit.

La imatge anterior representa tot el circuit. Tingueu en compte que la connexió entre la bateria lipoly i el carregador de bateria lipoly es realitza mitjançant els connectors JST mascle / femella i no requereix soldadura. Vegeu el vídeo al començament d’aquest projecte per obtenir més detalls sobre el circuit.

Pas 2: Muntatge del circuit

Aquest dispositiu és un gran candidat per a una tècnica de muntatge de circuits coneguda com a formació lliure. En lloc d’enganxar les parts d’aquest projecte a un substrat com ara una placa de perfils, simplement ho connectarem tot amb cables. Això fa que el projecte sigui molt més petit i que sigui una mica més ràpid de muntar, però en general produeix resultats estèticament menys agradables. M’agrada cobrir els circuits de forma lliure amb una funda impresa en 3D al final. El vídeo al començament d’aquest projecte detalla el procés de formació lliure, però també repassaré tots els passos que vaig fer textualment.

Primers passos

El primer que vaig fer va ser dessoldar els blocs de terminals verds del carregador lipoly. No són necessaris i ocupen espai. Llavors vaig connectar els terminals "+" i "-" del carregador lipoly als terminals "+" i "-" a la part davantera de l'escarabat. Això alimenta el voltatge brut de la bateria lipoly directament al microcontrolador. L’escarabat necessita tècnicament 5V, però encara funcionarà a l’aproximadament 4V del lipoly.

Cablatge del sensor de llamps

Després vaig tallar el cable de 4 pins inclòs de manera que quedaven aproximadament dues polzades de filferro. Vaig despullar els extrems, vaig connectar el cable al sensor de llamps i vaig fer les connexions següents:

• "+" al sensor del llamp a "+" a l'escarabat
• "-" al sensor del llamp a "-" a l'escarabat
• "C" al sensor de llamps al coixinet "SCL" de l'escarabat
• "D" al sensor del llamp al teclat "SDA" de l'escarabat

També vaig connectar el pin IRQ del sensor de llamps al coixinet RX del Beetle. Aquesta connexió necessitava anar a una interrupció de maquinari a l’escarabat i el pad RX (pin 0) era l’únic pin capaç d’interrompre que quedava.

Cablatge del timbre

Vaig connectar el cable curt del brunzidor al terminal "-" de l'escarabat (terra) i el cable llarg al pin 11. El pin de senyal del buzzer s'hauria de connectar a un pin PWM per obtenir la màxima versatilitat, que és el pin 11.

Com canviar la bateria

L’últim que cal és afegir un interruptor en línia a la bateria per encendre i apagar el projecte. Per fer-ho, primer heu soldat dos cables a terminals adjacents de l’interruptor. Els vaig arreglar al seu lloc amb cola calenta, ja que les connexions del commutador són fràgils. Després vaig tallar el cable vermell de la bateria a la meitat de la baixada i vaig soldar els cables que sortien de l’interruptor a cada extrem. Assegureu-vos de cobrir les seccions de filferro exposades amb tubs termorretractables o cola calenta, ja que podrien entrar fàcilment en contacte amb un dels cables de terra i fer-ne un curt. Després d’afegir l’interruptor, podeu connectar la bateria al carregador de bateria.

Plegant-ho tot

L’últim pas és agafar l’embolic de cables i components i fer que sembli una mica presentable. Aquesta és una tasca delicada, ja que voleu estar segur que no trenqueu cap cable. Primer vaig començar enganxant en calent el carregador lipoly a la part superior de la bateria lipoly. Després vaig enganxar l’escarabat a sobre i, finalment, vaig enganxar el sensor de llamp a la part superior. Vaig deixar el brunzidor per seure al costat, tal com es mostra a la imatge superior. El resultat final és una pila de taules amb cables que corren per tot arreu. També vaig deixar els cables del commutador perquè funcionessin lliurement, ja que més tard voldria integrar-los en una funda impresa en 3D.

Pas 3: Programació

El programari d’aquest circuit és senzill en aquest moment, però és molt personalitzable per satisfer les vostres necessitats. Quan el dispositiu detecta un llamp, primer sonarà moltes vegades per avisar-vos que el llamp està a prop, i després emetrà un nombre determinat de vegades corresponent a la distància del llamp. Si el llamp està a menys de 10 quilòmetres de distància, el dispositiu emetrà un llarg pit. Si es troba a més de 10 km, el dispositiu dividirà la distància per deu, l’envoltarà i emetrà un so sonor moltes vegades. Per exemple, si un llamp cau a 26 km de distància, el dispositiu emetrà un so tres vegades.

Tot el programari gira al voltant de les interrupcions del sensor de llamps. Quan es detecta un esdeveniment, el sensor de llamp envia el pin IRQ en alta, la qual cosa provoca una interrupció al microcontrolador. El sensor també pot enviar interrupcions per a esdeveniments no llamps, com ara si el nivell de soroll és massa alt. Si la interferència o el soroll són massa elevats, haureu d’allunyar el dispositiu de qualsevol electrònica. La radiació electromagnètica que prové d’aquests dispositius pot empassar fàcilment la radiació electromagnètica relativament feble d’un llamp a distància.

Per programar el microcontrolador, podeu utilitzar l'IDE Arduino: assegureu-vos que la selecció de la placa estigui configurada a "Leonardo". També haureu de descarregar i instal·lar la biblioteca del sensor de llamps. Ho podeu trobar aquí.

Pas 4: caixa impresa en 3D

He modelat una funda per al meu dispositiu. El vostre circuit de forma lliure probablement tindrà dimensions diferents, però he intentat que el meu cas sigui prou gran per tal que hi pugui cabre molts dissenys diferents. Podeu descarregar els fitxers aquí i imprimir-los. La part superior de la caixa s’adapta a la part inferior, de manera que no es requereixen parts especials per a la caixa.

També podeu provar de fer un model del vostre propi dispositiu i crear-ne una funda. Detall aquest procés al vídeo al començament d’aquest projecte, però els passos bàsics a seguir són els següents:

1. Captureu les dimensions del dispositiu
2. Modifiqueu el dispositiu en un programa CAD (m'agrada Fusion 360: els estudiants el poden obtenir de franc)
3. Creeu una funda compensant un perfil des del model de dispositiu. Una tolerància de 2 mm sol funcionar bé.

Pas 5: utilitzar el dispositiu i molt més

Enhorabona, ara hauríeu de tenir un detector de llamps que funcioni completament. Abans d’utilitzar el dispositiu de debò, recomano esperar fins que hi hagi una tempesta al voltant per assegurar-vos que el dispositiu sigui capaç de detectar els llamps. El meu va treballar el primer intent, però no sé la fiabilitat d’aquest sensor.

La càrrega del dispositiu és senzilla: només cal connectar un cable micro-USB al carregador lipoly fins que el llum de càrrega es posi de color verd. Assegureu-vos que el dispositiu estigui encès mentre el carregueu, ja que la bateria no funcionarà. També recomano canviar els sons sonors per una cosa que més us agradi; podeu utilitzar la biblioteca Tone.h per generar notes amb un so més agradable.

Feu-me saber als comentaris si teniu problemes o preguntes. Per veure més dels meus projectes, consulteu el meu lloc web www. AlexWulff.com.