Detektor Petir Pribadi: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Dalam proyek ini kami akan membuat perangkat kecil yang memberi tahu Anda tentang sambaran petir di sekitar. Total biaya semua bahan dalam proyek ini akan lebih murah daripada membeli detektor petir komersial, dan Anda akan mengasah keterampilan membuat sirkuit dalam prosesnya!

Sensor yang digunakan dalam proyek ini dapat mendeteksi sambaran petir hingga jarak 40 km, dan juga mampu menentukan jarak sambaran dalam toleransi 4 km. Meskipun ini adalah sensor yang andal, Anda tidak boleh bergantung padanya untuk memperingatkan Anda tentang sambaran petir jika Anda berada di luar ruangan. Hasil sirkuit Anda sendiri tidak akan dapat diandalkan seperti detektor petir komersial.

Proyek ini didasarkan pada IC sensor petir AS3935, dengan sirkuit pembawa dari DFRobot. Ini mendeteksi radiasi elektromagnetik yang merupakan karakteristik petir dan menggunakan algoritma khusus untuk mengubah informasi ini menjadi pengukuran jarak.

Perlengkapan

Proyek ini hanya membutuhkan beberapa bagian. Informasi dikeluarkan ke pengguna melalui buzzer piezo, dan rangkaian ini ditenagai melalui baterai polimer ion lithium. Di bawah ini adalah daftar lengkap semua bagian:

• Sensor Petir DFRobot
• Kumbang Robot DF
• Pengisi Daya LiPoly DFRobot
• Piezo Buzzer (hanya perlu satu - banyak jenis pekerjaan yang berbeda)
• LiPoly 500 mAh (LiPoly 3.7V apa pun akan berfungsi)
• Sakelar Geser (sakelar kecil apa pun akan berfungsi)

Selain item ini, Anda akan menginginkan alat/item berikut:

• Besi solder
• Pateri
• Kawat penghubung
• penari telanjang kawat
• Pistol lem panas

Saya juga merinci proses pembuatan kasing cetak 3D untuk proyek ini. Jika Anda tidak memiliki printer 3D, mengoperasikan perangkat tanpa kasing masih baik-baik saja.

Langkah 1: Sirkuit

Karena jumlah bagian yang relatif kecil dalam bangunan ini, sirkuitnya tidak terlalu rumit. Satu-satunya jalur data adalah jalur SCL dan SDA untuk sensor petir dan satu koneksi untuk buzzer. Perangkat ini ditenagai oleh baterai polimer ion lithium, jadi saya memutuskan untuk juga mengintegrasikan pengisi daya lipo ke dalam sirkuit.

Gambar di atas menggambarkan seluruh rangkaian. Perhatikan bahwa sambungan antara baterai lipo dan pengisi daya baterai lipo adalah melalui konektor laki-laki/perempuan JST dan tidak memerlukan penyolderan. Lihat video di awal proyek ini untuk detail lebih lanjut tentang sirkuit.

Langkah 2: Perakitan Sirkuit

Perangkat ini adalah kandidat yang bagus untuk teknik perakitan sirkuit yang dikenal sebagai free-forming. Daripada menempelkan bagian-bagian dalam proyek ini ke substrat seperti papan kinerja, kami hanya akan menghubungkan semuanya dengan kabel. Ini membuat proyek jauh lebih kecil, dan agak lebih cepat untuk dirakit, tetapi umumnya menghasilkan hasil yang kurang estetis. Saya suka menutupi sirkuit yang terbentuk bebas saya dengan kasing cetak 3D di bagian akhir. Video di awal proyek ini merinci proses pembentukan bebas, tetapi saya juga akan membahas semua langkah yang saya ambil secara tekstual.

Langkah pertama

Hal pertama yang saya lakukan adalah melepas solder blok terminal hijau dari pengisi daya lipo. Ini tidak diperlukan, dan memakan tempat. Saya kemudian menghubungkan terminal "+" dan "-" dari pengisi daya lipo ke terminal "+" dan "-" di bagian depan Beetle. Ini memberi makan tegangan mentah baterai lipo langsung ke mikrokontroler. Beetle secara teknis membutuhkan 5V, tetapi masih akan beroperasi pada sekitar 4V dari lipo.

Menghubungkan Sensor Petir

Saya kemudian memotong kabel 4-pin yang disertakan sehingga kira-kira dua inci kabel tersisa. Saya menanggalkan ujungnya, menyambungkan kabel ke sensor petir, dan membuat sambungan berikut:

• "+" pada sensor petir menjadi "+" pada Beetle
• "-" pada sensor petir ke "-" pada Beetle
• "C" pada sensor petir ke pad "SCL" pada Beetle
• "D" pada sensor petir ke pad "SDA" pada Beetle

Saya juga menghubungkan pin IRQ pada sensor petir ke pad RX pada Beetle. Sambungan ini harus pergi ke interupsi perangkat keras pada Beetle, dan pad RX (pin 0) adalah satu-satunya pin berkemampuan interupsi yang tersisa.

Menghubungkan Buzzer

Saya menghubungkan kabel pendek buzzer ke terminal "-" pada Beetle (ground), dan kabel panjang ke pin 11. Pin sinyal buzzer harus dihubungkan ke pin PWM untuk keserbagunaan maksimum, yaitu pin 11.

Mengganti Baterai

Hal terakhir yang diperlukan adalah menambahkan sakelar sebaris ke baterai untuk menghidupkan dan mematikan proyek. Untuk melakukan ini, pertama-tama saya menyolder dua kabel ke terminal yang berdekatan pada sakelar. Saya memperbaikinya dengan lem panas, karena sambungan sakelarnya rapuh. Saya kemudian memotong kabel merah pada baterai sekitar setengahnya, dan menyolder kabel yang keluar dari sakelar ke setiap ujungnya. Pastikan Anda menutupi bagian kawat yang terbuka dengan tabung panas menyusut atau lem panas, karena ini dapat dengan mudah bersentuhan dengan salah satu kabel arde dan membuat hubungan pendek. Setelah menambahkan sakelar, Anda dapat mencolokkan baterai ke pengisi daya baterai.

Lipat Semuanya

Langkah terakhir adalah mengambil kabel dan komponen yang berantakan dan membuatnya terlihat agak rapi. Ini adalah tugas yang rumit, karena Anda ingin memastikan bahwa Anda tidak merusak kabel apa pun. Saya pertama kali memulai dengan menempelkan pengisi daya lipo ke bagian atas baterai lipo. Saya kemudian menempelkan Beetle di atasnya, dan akhirnya menempelkan sensor petir di bagian paling atas. Saya meninggalkan bel untuk duduk di samping, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Hasil akhirnya adalah tumpukan papan dengan kabel yang melintang. Saya juga membiarkan kabel sakelar berjalan bebas, karena nanti saya ingin mengintegrasikannya ke dalam kotak cetak 3D.

Langkah 3: Pemrograman

Perangkat lunak untuk sirkuit ini sederhana saat ini tetapi sangat dapat disesuaikan sesuai dengan kebutuhan Anda. Saat perangkat mendeteksi kilat, pertama-tama perangkat akan berbunyi bip berkali-kali untuk memberi tahu Anda bahwa kilat ada di dekat Anda, lalu berbunyi bip beberapa kali sesuai dengan jarak kilat. Jika petir kurang dari 10 kilometer, perangkat akan mengeluarkan satu bunyi bip panjang. Jika jaraknya lebih dari 10 km dari Anda, perangkat akan membagi jarak dengan sepuluh, membulatkannya, dan berbunyi bip berkali-kali. Misalnya, jika petir menyambar sejauh 26 km, perangkat akan berbunyi bip tiga kali.

Seluruh perangkat lunak berputar di sekitar interupsi dari sensor petir. Ketika suatu peristiwa terdeteksi, sensor petir akan mengirimkan pin IRQ tinggi, yang memicu interupsi di mikrokontroler. Sensor juga dapat mengirim interupsi untuk peristiwa non-petir, seperti jika tingkat kebisingan terlalu tinggi. Jika interferensi/kebisingan terlalu tinggi, Anda harus menjauhkan perangkat dari perangkat elektronik apa pun. Radiasi elektromagnetik yang berasal dari perangkat ini dapat dengan mudah mengerdilkan radiasi elektromagnetik yang relatif lemah dari sambaran petir yang jauh.

Untuk memprogram mikrokontroler Anda dapat menggunakan Arduino IDE - pastikan pemilihan papan diatur ke "Leonardo." Anda juga perlu mengunduh dan menginstal perpustakaan untuk sensor petir. Anda dapat menemukan ini di sini.

Langkah 4: Kasus Cetak 3D

Saya membuat model kasing untuk perangkat saya. Sirkuit bentuk bebas Anda kemungkinan akan memiliki dimensi yang berbeda, tetapi saya mencoba membuat casing saya cukup besar sehingga banyak desain berbeda yang masih dapat muat di dalamnya. Anda dapat mengunduh file di sini, lalu mencetaknya. Bagian atas kasing terpasang ke bawah, jadi tidak diperlukan suku cadang khusus untuk kasing.

Anda juga dapat mencoba membuat model perangkat Anda sendiri dan membuat casing untuknya. Saya merinci proses ini dalam video di awal proyek ini, tetapi langkah-langkah dasar yang harus diikuti adalah sebagai berikut:

1. Tangkap dimensi perangkat Anda
2. Modelkan perangkat Anda dalam program CAD (Saya suka Fusion 360 - siswa bisa mendapatkannya secara gratis)
3. Buat kasing dengan mengimbangi profil dari model perangkat. Toleransi 2 mm umumnya bekerja dengan baik.

Langkah 5: Menggunakan Perangkat Anda dan Lainnya

Selamat, Anda sekarang harus memiliki detektor petir yang berfungsi penuh! Sebelum menggunakan perangkat secara nyata, saya sarankan menunggu sampai ada badai petir di sekitar Anda untuk memastikan perangkat benar-benar mampu mendeteksi petir. Milik saya bekerja pada percobaan pertama, tetapi saya tidak tahu keandalan sensor ini.

Mengisi daya perangkat itu sederhana - Anda cukup mencolokkan kabel micro-USB ke pengisi daya lipo hingga lampu pengisian daya berubah menjadi hijau. Pastikan perangkat menyala saat Anda mengisi dayanya, atau tidak ada daya yang akan masuk ke baterai! Saya juga merekomendasikan untuk mengubah bunyi bip menjadi sesuatu yang lebih Anda sukai; Anda dapat menggunakan perpustakaan Tone.h untuk menghasilkan nada yang terdengar lebih menyenangkan.

Beri tahu saya di komentar jika Anda memiliki masalah atau pertanyaan. Untuk melihat lebih banyak proyek saya, lihat situs web saya www. AlexWulff.com.