Détecteur de foudre personnel : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Dans ce projet, nous allons créer un petit appareil qui vous avertit des coups de foudre à proximité. Le coût total de tous les matériaux de ce projet sera moins cher que l'achat d'un détecteur de foudre commercial, et vous pourrez ainsi perfectionner vos compétences en création de circuits !

Le capteur utilisé dans ce projet peut détecter des coups de foudre jusqu'à 40 km de distance, et est également capable de déterminer la distance d'un coup de foudre avec une tolérance de 4 km. Bien qu'il s'agisse d'un capteur fiable, vous ne devriez jamais en dépendre pour vous avertir des coups de foudre si vous êtes à l'extérieur. Votre propre travail de circuit ne sera pas aussi fiable qu'un détecteur de foudre commercial.

Ce projet est basé sur le circuit intégré de capteur de foudre AS3935, avec un circuit porteur de DFRobot. Il détecte le rayonnement électromagnétique caractéristique de la foudre et utilise un algorithme spécial pour convertir cette information en une mesure de distance.

Fournitures

Ce projet ne nécessite que quelques pièces. Les informations sont transmises à l'utilisateur via un buzzer piézo, et le circuit est alimenté par une batterie lithium-ion polymère. Voici une liste complète de toutes les pièces:

• Capteur de foudre DFRobot
• Coccinelle DFRobot
• Chargeur DFRobot LiPoly
• Piezo Buzzer (n'en faut qu'un - de nombreux types différents fonctionnent)
• 500 mAh LiPoly (tout LiPoly 3,7 V fonctionnera)
• Interrupteur à glissière (tout petit interrupteur fonctionnera)

En plus de ces éléments, vous aurez besoin des outils/éléments suivants:

• Fer à souder
• Souder
• Brancher le fil
• Pince à dénuder
• Pistolet à colle chaude

Je détaille également le processus de création d'un boîtier imprimé en 3D pour ce projet. Si vous n'avez pas d'imprimante 3D, vous pouvez toujours utiliser l'appareil sans étui.

Étape 1: Le circuit

Comme il y a un nombre relativement petit de pièces dans cette construction, le circuit n'est pas particulièrement complexe. Les seules lignes de données sont les lignes SCL et SDA pour le capteur de foudre et une connexion pour le buzzer. L'appareil est alimenté par une batterie lithium-ion polymère, j'ai donc décidé d'intégrer également un chargeur lipoly dans le circuit.

L'image ci-dessus représente l'ensemble du circuit. A noter que la connexion entre la batterie lipoly et le chargeur de batterie lipoly se fait via les connecteurs JST mâle/femelle et ne nécessite pas de soudure. Voir la vidéo au début de ce projet pour plus de détails sur le circuit.

Étape 2: Assemblage du circuit

Ce dispositif est un excellent candidat pour une technique d'assemblage de circuits connue sous le nom de formation libre. Plutôt que de fixer les pièces de ce projet sur un substrat tel qu'une carte de perforation, nous allons plutôt tout connecter avec des fils. Cela rend le projet beaucoup plus petit et il est un peu plus rapide à assembler, mais produit généralement des résultats moins esthétiques. J'aime recouvrir mes circuits de forme libre d'un boîtier imprimé en 3D à la fin. La vidéo au début de ce projet détaille le processus de formation libre, mais je passerai également en revue toutes les étapes que j'ai suivies textuellement.

Premiers pas

La première chose que j'ai faite a été de dessouder les borniers verts du chargeur lipoly. Ils ne sont pas nécessaires et prennent de la place. J'ai ensuite connecté les bornes "+" et "-" du chargeur lipoly aux bornes "+" et "-" à l'avant de la Coccinelle. Cela alimente la tension brute de la batterie lipoly directement dans le microcontrôleur. La Beetle a techniquement besoin de 5V, mais elle fonctionnera toujours sur environ 4V de la lipoly.

Câblage du capteur de foudre

J'ai ensuite coupé le câble à 4 broches inclus de manière à ce qu'il reste environ deux pouces de fil. J'ai dénudé les extrémités, branché le câble sur le capteur de foudre et effectué les connexions suivantes:

• "+" sur le capteur de foudre à "+" sur la Coccinelle
• "-" sur le capteur de foudre à "-" sur la Coccinelle
• "C" sur le capteur de foudre au pad "SCL" sur la Coccinelle
• "D" sur le capteur de foudre au pad "SDA" sur la Coccinelle

J'ai également connecté la broche IRQ du capteur de foudre au pad RX de la Beetle. Cette connexion devait aller à une interruption matérielle sur la Beetle, et le pad RX (broche 0) était la seule broche restante capable d'interrompre.

Câblage du buzzer

J'ai connecté le fil court du buzzer à la borne "-" de la Beetle (masse) et le fil long à la broche 11. La broche de signal du buzzer doit être connectée à une broche PWM pour une polyvalence maximale, qui est la broche 11.

Changement de batterie

La dernière chose nécessaire est d'ajouter un interrupteur en ligne à la batterie pour allumer et éteindre le projet. Pour ce faire, j'ai d'abord soudé deux fils aux bornes adjacentes du commutateur. Je les ai fixés avec de la colle chaude, car les connexions de l'interrupteur sont fragiles. J'ai ensuite coupé le fil rouge de la batterie à mi-chemin et soudé les fils sortant de l'interrupteur à chaque extrémité. Assurez-vous de couvrir les sections de fil exposées avec un tube thermorétractable ou de la colle chaude, car ils pourraient facilement entrer en contact avec l'un des fils de terre et faire un court-circuit. Après avoir ajouté l'interrupteur, vous pouvez brancher la batterie dans le chargeur de batterie.

Tout plier

La dernière étape consiste à éliminer le désordre dégingandé des fils et des composants et à le rendre quelque peu présentable. C'est une tâche délicate, car vous voulez être sûr de ne casser aucun fil. J'ai d'abord commencé par coller à chaud le chargeur lipoly sur le dessus de la batterie lipoly. J'ai ensuite collé le Beetle dessus, et finalement collé le capteur de foudre tout en haut. J'ai laissé le buzzer s'asseoir sur le côté, comme le montre l'image ci-dessus. Le résultat final est une pile de planches avec des fils tout au long. J'ai également laissé les fils du commutateur fonctionner librement, car je souhaite plus tard les intégrer dans un boîtier imprimé en 3D.

Étape 3: Programmation

Le logiciel de ce circuit est simple pour le moment mais est fortement personnalisable pour répondre à vos besoins. Lorsque l'appareil détecte un éclair, il émet d'abord plusieurs bips pour vous alerter que la foudre est à proximité, puis émet un certain nombre de bips correspondant à la distance de l'éclair. Si la foudre est à moins de 10 kilomètres, l'appareil émet un long bip. S'il se trouve à plus de 10 km de vous, l'appareil divisera la distance par dix, l'arrondira et émettra autant de bips. Par exemple, si la foudre frappe à 26 km, l'appareil émet trois bips.

L'ensemble du logiciel tourne autour des interruptions du capteur de foudre. Lorsqu'un événement est détecté, le capteur de foudre envoie la broche IRQ au niveau haut, ce qui déclenche une interruption dans le microcontrôleur. Le capteur peut également envoyer des interruptions pour des événements non liés à la foudre, par exemple si le niveau de bruit est trop élevé. Si l'interférence/le bruit est trop élevé, vous devrez éloigner l'appareil de tout appareil électronique. Le rayonnement électromagnétique provenant de ces appareils peut facilement éclipser le rayonnement électromagnétique relativement faible d'un coup de foudre distant.

Pour programmer le microcontrôleur, vous pouvez utiliser l'IDE Arduino - assurez-vous que la sélection de la carte est définie sur "Leonardo". Vous devrez également télécharger et installer la bibliothèque du capteur de foudre. Vous pouvez trouver ceci ici.

Étape 4: boîtier imprimé en 3D

J'ai modélisé un boîtier pour mon appareil. Votre circuit de forme libre aura probablement des dimensions différentes, mais j'ai essayé de rendre mon boîtier suffisamment grand pour que de nombreux modèles différents puissent encore y tenir. Vous pouvez télécharger les fichiers ici, puis les imprimer. Le haut du boîtier s'enclenche sur le bas, aucune pièce spéciale n'est donc requise pour le boîtier.

Vous pouvez également essayer de créer un modèle de votre propre appareil et de créer un étui pour celui-ci. Je détaille ce processus dans la vidéo au début de ce projet, mais les étapes de base à suivre sont les suivantes:

1. Capturez les dimensions de votre appareil
2. Modélisez votre appareil dans un programme de CAO (j'aime Fusion 360 - les étudiants peuvent l'obtenir gratuitement)
3. Créez un cas en décalant un profil du modèle d'appareil. Une tolérance de 2 mm fonctionne généralement bien.

Étape 5: Utilisation de votre appareil et plus

Félicitations, vous devriez maintenant avoir un détecteur de foudre entièrement fonctionnel ! Avant d'utiliser l'appareil pour de vrai, je vous recommande d'attendre qu'il y ait un orage autour de vous pour vous assurer que l'appareil est réellement capable de détecter la foudre. Le mien a fonctionné du premier coup, mais je ne connais pas la fiabilité de ce capteur.

Le chargement de l'appareil est simple - vous pouvez simplement brancher un câble micro-USB dans le chargeur lipoly jusqu'à ce que le voyant de charge devienne vert. Assurez-vous que l'appareil est allumé pendant que vous le chargez, sinon la batterie ne sera pas alimentée ! Je recommande également de changer les bips pour quelque chose que vous aimez plus; vous pouvez utiliser la bibliothèque Tone.h pour générer des notes plus agréables.

Faites-moi savoir dans les commentaires si vous avez des problèmes ou des questions. Pour voir plus de mes projets, consultez mon site Web www. AlexWulff.com.