Detector de rayos personal: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

En este proyecto, crearemos un pequeño dispositivo que le avisará de los rayos cercanos. El costo total de todos los materiales en este proyecto será más barato que comprar un detector de rayos comercial, ¡y podrá perfeccionar sus habilidades de creación de circuitos en el proceso!

El sensor utilizado en este proyecto puede detectar rayos a una distancia de hasta 40 km y también es capaz de determinar la distancia de un impacto con una tolerancia de 4 km. Si bien este es un sensor confiable, nunca debe depender de él para advertirle de los rayos si está al aire libre. Su propio circuito no será tan confiable como un detector de rayos comercial.

Este proyecto se basa en el sensor de rayos IC AS3935, con un circuito portador de DFRobot. Detecta la radiación electromagnética característica de los rayos y utiliza un algoritmo especial para convertir esta información en una medición de distancia.

Suministros

Este proyecto solo requiere algunas partes. La información se envía al usuario a través de un zumbador piezoeléctrico y el circuito se alimenta a través de una batería de polímero de iones de litio. A continuación se muestra una lista completa de todas las piezas:

• Sensor de rayos DFRobot
• DFRobot Escarabajo
• Cargador DFRobot LiPoly
• Zumbador piezoeléctrico (solo se necesita uno; funcionan muchos tipos diferentes)
• 500 mAh LiPoly (cualquier LiPoly de 3,7 V funcionará)
• Interruptor deslizante (cualquier interruptor pequeño funcionará)

Además de estos elementos, querrá las siguientes herramientas / elementos:

• Soldador
• Soldar
• Conectar cable
• Pelacables
• Pistola de silicona

También detallo el proceso de creación de una carcasa impresa en 3D para este proyecto. Si no tiene una impresora 3D, operar el dispositivo sin una funda aún está bien.

Paso 1: el circuito

Como hay una cantidad relativamente pequeña de partes en esta construcción, el circuito no es particularmente intrincado. Las únicas líneas de datos son las líneas SCL y SDA para el sensor de rayos y una conexión para el zumbador. El dispositivo funciona con una batería de polímero de iones de litio, por lo que decidí integrar también un cargador lipoly en el circuito.

La imagen de arriba muestra todo el circuito. Tenga en cuenta que la conexión entre la batería lipoly y el cargador de batería lipoly se realiza a través de los conectores macho / hembra JST y no requiere soldadura. Vea el video al comienzo de este proyecto para obtener más detalles sobre el circuito.

Paso 2: Montaje del circuito

Este dispositivo es un gran candidato para una técnica de montaje de circuitos conocida como formación libre. En lugar de colocar las piezas de este proyecto en un sustrato, como una placa perfilada, simplemente conectaremos todo con cables. Esto hace que el proyecto sea mucho más pequeño y un poco más rápido de ensamblar, pero generalmente produce resultados menos agradables estéticamente. Me gusta cubrir mis circuitos de forma libre con una carcasa impresa en 3D al final. El video al comienzo de este proyecto detalla el proceso de formación libre, pero también repasaré todos los pasos que tomé textualmente.

Primeros pasos

Lo primero que hice fue desoldar los bloques de terminales verdes del cargador lipoly. Estos no son necesarios y ocupan espacio. Luego conecté los terminales "+" y "-" del cargador lipoly a los terminales "+" y "-" en la parte delantera del Beetle. Esto alimenta el voltaje bruto de la batería lipoly directamente al microcontrolador. El Beetle técnicamente necesita 5V, pero aún funcionará con aproximadamente 4V del lipoly.

Cableado del sensor de rayos

Luego corté el cable de 4 pines incluido de manera que quedaran aproximadamente dos pulgadas de cable. Desnudé los extremos, conecté el cable al sensor de rayos e hice las siguientes conexiones:

• "+" en el sensor de rayos a "+" en el Beetle
• "-" en el sensor de rayos a "-" en el Beetle
• "C" en el sensor de rayos a la almohadilla "SCL" en el Beetle
• "D" en el sensor de rayos a la almohadilla "SDA" en el Beetle

También conecté el pin IRQ del sensor de rayos al panel RX del Beetle. Esta conexión necesitaba ir a una interrupción de hardware en el Beetle, y el pad RX (pin 0) era el único pin que quedaba con capacidad de interrupción.

Cableado del zumbador

Conecté el cable corto del zumbador al terminal "-" en el Beetle (tierra), y el cable largo al pin 11. El pin de señal del zumbador debe estar conectado a un pin PWM para máxima versatilidad, que es el pin 11.

Cambio de batería

Lo último que es necesario es agregar un interruptor en línea a la batería para encender y apagar el proyecto. Para hacer esto, primero soldé dos cables a terminales adyacentes en el interruptor. Los arreglé en su lugar con pegamento caliente, ya que las conexiones del interruptor son frágiles. Luego corté el cable rojo de la batería hasta la mitad y soldé los cables que salían del interruptor en cada extremo. Asegúrese de cubrir las secciones expuestas de alambre con tubos termorretráctiles o pegamento caliente, ya que estos podrían entrar fácilmente en contacto con uno de los cables de tierra y hacer un corto. Después de agregar el interruptor, puede conectar la batería al cargador de batería.

Doblar todo hacia adentro

El último paso es tomar el desgarbado desorden de cables y componentes y hacer que se vea algo presentable. Esta es una tarea delicada, ya que debe asegurarse de no romper ningún cable. Primero comencé pegando en caliente el cargador de lipoly a la parte superior de la batería de lipoly. Luego pegué el Beetle encima de eso y finalmente pegué el sensor de rayos en la parte superior. Dejé el timbre para sentarme a un lado, como se muestra en la imagen de arriba. El resultado final es una pila de tableros con cables por todas partes. También dejé que los cables del interruptor funcionaran libremente, ya que luego deseo integrarlos en una carcasa impresa en 3D.

Paso 3: programación

El software para este circuito es simple en este momento, pero es altamente personalizable para satisfacer sus necesidades. Cuando el dispositivo detecta un rayo, primero pitará muchas veces para avisarle que hay un rayo cerca, luego pitará un cierto número de veces correspondiente a la distancia del rayo. Si el rayo está a menos de 10 kilómetros de distancia, el dispositivo emitirá un pitido largo. Si está a más de 10 km de usted, el dispositivo dividirá la distancia entre diez, la redondeará y emitirá un pitido tantas veces. Por ejemplo, si un rayo cae a 26 km de distancia, el dispositivo emitirá tres pitidos.

Todo el software gira en torno a las interrupciones del sensor de rayos. Cuando se detecta un evento, el sensor de rayos enviará el pin IRQ alto, lo que desencadena una interrupción en el microcontrolador. El sensor también puede enviar interrupciones para eventos no relacionados con rayos, como si el nivel de ruido es demasiado alto. Si la interferencia / ruido es demasiado alto, deberá alejar el dispositivo de cualquier dispositivo electrónico. La radiación electromagnética procedente de estos dispositivos puede eclipsar fácilmente la radiación electromagnética comparativamente débil de un rayo distante.

Para programar el microcontrolador, puede utilizar el IDE de Arduino; asegúrese de que la selección de la placa esté configurada en "Leonardo". También necesitará descargar e instalar la biblioteca para el sensor de rayos. Puedes encontrar esto aquí.

Paso 4: Carcasa impresa en 3D

Modelé un estuche para mi dispositivo. Es probable que su circuito de forma libre tenga diferentes dimensiones, pero traté de hacer mi carcasa lo suficientemente grande como para que aún pudieran caber muchos diseños diferentes en ella. Puede descargar los archivos aquí y luego imprimirlos. La parte superior de la caja encaja a presión en la parte inferior, por lo que no se requieren piezas especiales para la caja.

También puede intentar hacer un modelo de su propio dispositivo y crear un estuche para él. Detallo este proceso en el video al inicio de este proyecto, pero los pasos básicos a seguir son como tales:

1. Capture las dimensiones de su dispositivo
2. Modele su dispositivo en un programa CAD (me gusta Fusion 360; los estudiantes pueden obtenerlo gratis)
3. Cree un caso compensando un perfil del modelo del dispositivo. Generalmente, una tolerancia de 2 mm funciona bien.

Paso 5: uso de su dispositivo y más

¡Felicitaciones, ahora debería tener un detector de rayos en pleno funcionamiento! Antes de usar el dispositivo de verdad, recomiendo esperar hasta que haya una tormenta eléctrica a su alrededor para asegurarse de que el dispositivo sea capaz de detectar rayos. El mío funcionó en el primer intento, pero no sé la fiabilidad de este sensor.

Cargar el dispositivo es simple: puede simplemente conectar un cable micro-USB al cargador lipoly hasta que la luz de carga se vuelva verde. Asegúrese de que el dispositivo esté encendido mientras lo carga, o la batería no recibirá energía. También recomiendo cambiar los pitidos por algo que te guste más; puede utilizar la biblioteca Tone.h para generar notas con un sonido más agradable.

Déjame saber en los comentarios si tienes algún problema o pregunta. Para ver más de mis proyectos, visite mi sitio web www. AlexWulff.com.