גלאי ברק אישי: 5 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

בפרויקט זה ניצור מכשיר קטן המתריע על פגיעות ברק סמוכות. העלות הכוללת של כל החומרים בפרויקט זה תהיה זולה יותר מרכישת גלאי ברקים מסחריים, ותוכל לחדד את כישורי יצירת המעגלים שלך בתהליך!

החיישן המשמש בפרויקט זה יכול לזהות פגיעות ברק עד 40 ק"מ משם, והוא מסוגל גם לקבוע את מרחק ההתקפה עד לסובלנות של 4 ק"מ. למרות שמדובר בחיישן אמין, לעולם אל תסתמך עליו שיזהיר אותך מפני פגיעות ברק אם אתה בחוץ. עבודת כף היד שלך לא תהיה אמינה כמו גלאי ברקים מסחריים.

פרויקט זה מבוסס על חיישן הברק AS3935, עם מעגל נשא מ- DFRobot. הוא מזהה קרינה אלקטרומגנטית המאפיינת ברקים ומשתמש באלגוריתם מיוחד להמיר מידע זה למדידת מרחק.

אספקה

פרויקט זה דורש רק כמה חלקים. מידע מוציא למשתמש באמצעות זמזם פיצו, והמעגל מופעל באמצעות סוללת ליתיום יון פולימר. להלן רשימה מלאה של כל החלקים:

• חיישן ברק DFRobot
• חיפושית DFRobot
• מטען DFRobot LiPoly
• זמזם פיז'ו (צריך רק אחד - סוגים רבים ושונים עובדים)
• 500 מיליאמפר / שעה LiPoly (כל 3.7V LiPoly יעבוד)
• מתג שקופיות (כל מתג קטן יעבוד)

בנוסף לפריטים אלה, תרצה את הכלים/הפריטים הבאים:

• מלחם
• לְרַתֵך
• חוט חיבור
• חשפניות חוטים
• אקדח דבק חם

אני מפרט גם את תהליך יצירת מארז המודפס בתלת מימד לפרויקט זה. אם אין לך מדפסת תלת מימד, הפעלת המכשיר ללא מארז עדיין בסדר.

שלב 1: המעגל

מכיוון שיש מספר קטן יחסית של חלקים במבנה זה, המעגל אינו מסובך במיוחד. קווי הנתונים היחידים הם קווי SCL ו- SDA לחיישן הברק וחיבור אחד לזמזם. המכשיר מופעל באמצעות סוללת ליתיום יון פולימר, אז החלטתי לשלב גם מטען ליפולי במעגל.

התמונה למעלה מתארת את כל המעגל. שים לב שהחיבור בין סוללת הליפולי למטען סוללות הליפולי הוא באמצעות מחברי זכר/נקבה JST ואינו דורש הלחמה. עיין בסרטון בתחילת הפרויקט לפרטים נוספים על המעגל.

שלב 2: הרכבת מעגלים

מכשיר זה הוא מועמד מצוין לטכניקת הרכבה במעגלים הידועה בשם היווצרות חופשית. במקום לחבר את החלקים בפרויקט זה על מצע כמו לוח perf, במקום זאת פשוט נחבר הכל עם חוטים. זה הופך את הפרויקט לקטן בהרבה, וההרכבה שלו קצת יותר מהירה, אך בדרך כלל מניבה תוצאות פחות אסתטיות. אני אוהב לכסות את המעגלים החופשיים שלי עם מארז מודפס תלת-ממדי בסוף. הסרטון בתחילת פרויקט זה מפרט את תהליך היצירה החופשית, אך אעבור גם על כל השלבים שעשיתי טקסטואלית.

צעדים ראשונים

הדבר הראשון שעשיתי היה לפענח את אבני הטרמינל הירוקות ממטען הליפולי. אלה אינם נחוצים ותופסים מקום. לאחר מכן חיברתי את מסופי "+" ו- "-" של מטען הליפולי למסופי "+" ו- "-" בחזית החיפושית. זה מזין את המתח הגולמי של סוללת הליפולי הישר לתוך הבקר. החיפושית צריכה מבחינה טכנית 5V, אך היא עדיין תפעל על 4V בערך מהליפולי.

חיווט חיישן הברק

לאחר מכן חתכתי את הכבל הכולל 4 פינים כך שנשארו בערך שני סנטימטרים של חוט. הפשטתי את הקצוות, חיברתי את הכבל לחיישן הברק, וביצעתי את החיבורים הבאים:

• "+" על חיישן הברק ועד "+" על החיפושית
• "-" על חיישן הברק עד "-" על החיפושית
• "C" על חיישן הברק לרפידת "SCL" בחיפושית
• "D" על חיישן הברק לרפידת "SDA" בחיפושית

חיברתי גם את סיכת ה- IRQ בחיישן הברק למשטח ה- RX שעל החיפושית. חיבור זה היה צריך לעבור להפסקת חומרה בחיפושית, ורפידת ה- RX (סיכה 0) הייתה הסיכה היחידה שנותרה.

חיווט הזמזם

חיברתי את הכבל הקצר של הזמזם למסוף "-" בחיפושית (הקרקע), ואת המוביל הארוך לסיכה 11. יש לחבר את סיכת האות של הזמזם לסיכת PWM לזכות צדדיות מקסימלית, שהיא סיכה 11.

החלפת הסוללה

הדבר האחרון שצריך הוא להוסיף מתג מוטבע לסוללה כדי להפעיל ולכבות את הפרויקט. לשם כך הלחמתי לראשונה שני חוטים למסופים סמוכים במתג. תיקנתי את אלה במקומם בעזרת דבק חם, שכן חיבורי המתג שבירים. לאחר מכן חתכתי את החוט האדום על הסוללה בערך באמצע הדרך, והלחמתי את החוטים היורדים מהמתג לכל קצה. הקפד לכסות את קטעי החוט החשופים בעזרת צינורות כיווץ חום או דבק חם, מכיוון שאלו עלולים לבוא במגע עם אחד מחוטי הקרקע ולעשות קצר. לאחר הוספת המתג, ניתן לחבר את הסוללה למטען הסוללות.

מקפלים הכל פנימה

השלב האחרון הוא לקחת את הבלגן הגברי של חוטים ורכיבים ולגרום לו להיראות ייצוגי במקצת. זוהי משימה עדינה, מכיוון שאתה רוצה להיות בטוח שאתה לא שובר חוטים. התחלתי לראשונה בהדבקה חמה של מטען הליפולי לחלק העליון של סוללת הליפולי. לאחר מכן הדבקתי את החיפושית על גבי זה, ולבסוף הדבקתי את חיישן הברק בחלקו העליון. השארתי את הזמזם לשבת בצד, כפי שמוצג בתמונה למעלה. התוצאה הסופית היא ערימה של לוחות עם חוטים הפועלים לאורך. השארתי גם את מוליכי המתג לפעול בחופשיות, כיוון שאחר כך ברצוני לשלב אותם במארז המודפס בתלת מימד.

שלב 3: תכנות

התוכנה למעגל זה פשוטה כרגע אך ניתנת להתאמה אישית רבה לצרכיך. כאשר המכשיר מזהה ברק, הוא יצפצף תחילה פעמים רבות כדי להתריע בפניך כי ברק נמצא בקרבתו, ולאחר מכן יצפצף מספר מסוים של פעמים המתאים למרחק הברק. אם הברק נמצא במרחק של פחות מ -10 קילומטרים, המכשיר ישמיע צפצוף ארוך אחד. אם הוא נמצא יותר מ -10 ק"מ ממך, המכשיר יחלק את המרחק בעשרה, יקיף אותו ויצפצף פעמים רבות. לדוגמה, אם ברק יכה 26 ק"מ משם, המכשיר יצפצף שלוש פעמים.

התוכנה כולה סובבת סביב הפרעות מחיישן הברק. כאשר מזוהה אירוע חיישן הברק ישלח את סיכת ה- IRQ גבוה, מה שמעורר הפרעה במיקרו -בקר. החיישן יכול גם לשלוח הפרעות לאירועים שאינם ברקים, כגון אם רמת הרעש גבוהה מדי. אם ההפרעה/הרעש גבוהה מדי, יהיה עליך להרחיק את המכשיר מכל מוצרי אלקטרוניקה. הקרינה האלקטרומגנטית המגיעה ממכשירים אלה יכולה לגמד בקלות את הקרינה האלקטרומגנטית החלשה יחסית מפגיעת ברק רחוקה.

כדי לתכנת את המיקרו -בקר אתה יכול להשתמש ב- Arduino IDE - וודא שבחירת הלוח מוגדרת ל"לאונרדו ". יהיה עליך גם להוריד ולהתקין את הספרייה עבור חיישן הברק. תוכל למצוא זאת כאן.

שלב 4: מארז מודפס בתלת מימד

דגמתי מארז למכשיר שלי. סביר להניח שלמעגל הצורה החופשית שלך יהיו ממדים שונים, אבל ניסיתי להפוך את המארז שלי מספיק גדול כך שעדיין יכולים להתאים לו עיצובים רבים ושונים. אתה יכול להוריד את הקבצים כאן ולאחר מכן להדפיס אותם. החלק העליון של המארז נצמד לתחתית, כך שאין צורך בחלקים מיוחדים למארז.

תוכל גם לנסות לייצר דגם של המכשיר שלך ולייצר עבורו מארז. אני מפרט את התהליך הזה בסרטון בתחילת הפרויקט, אך השלבים הבסיסיים שיש לבצע הם כדלקמן:

1. צלם את מידות המכשיר שלך
2. דגם המכשיר שלך בתוכנית CAD (אני אוהב Fusion 360 - סטודנטים יכולים לקבל אותו בחינם)
3. צור מקרה על ידי קיזוז פרופיל מדגם המכשיר. סובלנות של 2 מ"מ בדרך כלל עובדת היטב.

שלב 5: שימוש במכשיר שלך ועוד

מזל טוב, כעת אמור להיות לך גלאי ברקים מתפקד במלואו! לפני השימוש במכשיר אמיתי, אני ממליץ לחכות עד שתהיה סופת רעמים מסביבך כדי לוודא שהמכשיר אכן מסוגל לזהות ברקים. שלי עבד בניסיון הראשון, אבל אני לא יודע את האמינות של חיישן זה.

טעינת המכשיר פשוטה - ניתן פשוט לחבר כבל מיקרו- USB למטען הליפולי עד שנורית הטעינה תהפוך לירוקה. וודא שהמכשיר פועל בזמן הטעינה, אחרת לא יגיע כוח לסוללה! אני ממליץ גם לשנות את הצפצופים למשהו שאתה אוהב יותר; אתה יכול להשתמש בספריית Tone.h כדי ליצור הערות בעלות צליל נעים יותר.

הודע לי בתגובות אם יש לך בעיות או שאלות. כדי לראות פרויקטים נוספים שלי, בקר באתר שלי www. AlexWulff.com.