Wykrywacz i licznik wyładowań atmosferycznych: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Zawsze chciałem zrobić detektor piorunów, ale okazało się, że schematy obwodów nieco przekraczają moje możliwości. Ostatnio podczas surfowania w sieci natknąłem się na bardzo fajny tor, który liczy uderzenia piorunów na bieżąco! Po przejrzeniu schematu obwodu pomyślałem – w końcu oto detektor wyładowań atmosferycznych, który mogę wykonać przy moich ograniczonych umiejętnościach.

Detektor ma prostą konstrukcję i każdy, kto ma podstawowe umiejętności elektroniczne, nie powinien mieć problemu z jego wykonaniem.

Sposób działania polega na tym, że obwód może wykryć wyładowanie od wyładowania atmosferycznego i zlicza do 9 na 7-segmentowym wyświetlaczu. Gdy przekroczysz 9, powraca do 0.

Wielkie podziękowania dla D. Mohankumara, który zaprojektował licznik i detektor wyładowań atmosferycznych.

Główne elementy składające się na detektor to układ scalony (CD 4033) i licznik 7-segmentowy. Zarówno tanie, jak i łatwe do znalezienia w serwisie eBay. Zasadniczo pin wejściowy nr 1 układu scalonego jest bardzo czuły na wyładowania elektryczne, takie jak wyładowania atmosferyczne. Ilekroć piorun uderza w ziemię, uwalnia tysiące woltów, które mogą być wykryte przez układ scalony. Układ scalony konwertuje następnie sygnał na wyjście numeryczne na 7-segmentowym wyświetlaczu.

Wymieniłem wszystkie potrzebne części, a także dodałem linki do miejsc, w których można je znaleźć. Jeśli nigdy się z czymś takim nie mierzyłeś, to naprawdę zachęcam do spróbowania. Jak wspomniałem wcześniej, jest to stosunkowo proste w wykonaniu i mnóstwo zabawy.

Krok 1: Części i narzędzia

Części:

1. IC – CD 4033 – eBay

2. 7-segmentowy wyświetlacz (wspólna katoda) – eBay

3. Rezystor 100R – eBay

4. Rezystor 1K – eBay

5. Uchwyt baterii 9V – eBay

6. Kondensator 1uF – eBay

7. Antena – eBay

8. Sprzedany drut rdzeniowy (drut do krojenia chleba) – eBay

9. Pusta płytka drukowana - eBay

10. Bateria 9 V

11. Pudełko projektu – eBay

12. 6-pinowy adapter gniazda DIP IC - eBay

13. Przełącz - eBay

14. Różne małe śruby itp.

Narzędzia:

1. Gorący klej

2. Dremel

3. Lutownica

4. Deska do chleba

5. Super klej

6. Szczypce

7. Wkrętaki itp.

Krok 2: Obwody i schematy

Zapoznaj się ze schematem połączeń. Pierwsze 2 zdjęcia pokazują oryginalny schemat obwodu, a drugie, jak go nieznacznie zmodyfikowałem. Powodem, dla którego dodałem dodatkowy przewód z ujemnej nogi na kondensatorze do masy na akumulatorze, było to, że początkowo nie otrzymywałem odczytu z 7-segmentowego wyświetlacza. Po krótkim dochodzeniu dowiedziałem się, na czym polega problem i dodałem dodatkowy przewód, który załatwił sprawę.

Dołączyłem oba schematy obwodów, więc widać różnicę. Oryginał znajdziesz również tutaj.

Następny schemat to wyprowadzenie dla 7-segmentowego wyświetlacza. Upewnij się, że zanotowałeś numerację i rozmieszczenie szpilek.

Ostatni schemat to wyprowadzenie układu scalonego. Ponownie zwróć uwagę na numerację i układ szpilek.

Wróćmy do głównego schematu obwodu. Widać, że jest 7 połączeń z 7-segmentowym wyświetlaczem z 10. Kolejne 2 są połączone razem i są podłączone do masy za pomocą rezystora 100 omów. Pozostaje 1 pin, który jest pinem 5, który jest miejscem dziesiętnym na wyświetlaczu, którego nie będziemy używać

Pozostałe główne połączenia z IC są albo do masy, albo do dodatniego. Pin 1 jest podłączony do rezystora 1K, a także anteny.

To naprawdę to. Po rozbiciu jest to prosty projekt. Teraz nadszedł czas, aby zacząć i rozłożyć obwód przed przystąpieniem do lutowania

Krok 3: dodanie połączeń IC do uziemienia i dodatniego

Pierwszą rzeczą do zrobienia jest wykonanie połączeń na IC z masą i zaciskami dodatnimi.

Kroki:

Pozytywne połączenia

1. Dodaj układ scalony do płytki prototypowej

2. Podłącz rezystor 1k do nogi 1 na IC, a drugą nogę do sekcji na płytce stykowej, która ma być dodatnia.

3. Następnie dodaj ujemną nogę kondensatora do nogi 15 na IC. Dodaj również przewód z ujemnej nogi do sekcji na płytce stykowej, którą chcesz zrobić z ziemi.

4. Dodaj dodatnią nogę do dodatniej sekcji na płytce stykowej

5. Dodaj kilka przewodów połączeniowych do nóg 3 i 16 do sekcji dodatniej

6. Na koniec dodaj przewód do anteny i podłącz go do nogi 1 na IC obok rezystora 1K

Połączenia uziemiające

1. Dodaj przewody połączeniowe do nóg 2, 8 i 14 do sekcji uziemienia na płytce stykowej.

Krok 4: Podłączanie układu scalonego do 7-segmentowego wyświetlacza i baterii

Następną rzeczą do zrobienia jest podłączenie IC do 7-segmentowego wyświetlacza

Kroki:

1. Wsuń 7 segment do płytki stykowej

2. Zacznij dodawać przewody z IC do odpowiedniej nogi na wyświetlaczu. Zacznij od nogi o najniższej wartości na IC, która akurat wynosi 7 i podłącz przewód połączeniowy od nogi 7 do nogi 10 na wyświetlaczu.

3. Kontynuuj, aż wszystkie połączenia zostaną wykonane od układu scalonego do wyświetlacza

4. Następnie dodaj kilka przewodów połączeniowych do nóg 3 i 8 na wyświetlaczu. Następnie należy je podłączyć do jednej z nóg rezystora 100R, a drugą nogę rezystora do sekcji uziemienia na płytce stykowej.

5. Następnie przymocuj akumulator do uziemienia i sekcji dodatnich. Powinieneś zobaczyć, jak diody LED na wyświetlaczu zapalają się i pokazują „0”. Jeśli nie masz lub brakuje segmentów, sprawdź przewody, aby upewnić się, że wszystko jest prawidłowo podłączone.

Krok 5: Testowanie obwodu

Dobrą wiadomością jest to, że nie musisz czekać na wyładowania atmosferyczne, aby przetestować obwód. Wystarczy zapalniczka z zapalnikiem zatrzaskowym (piezoelektrycznym), którą można kupić w większości sklepów sprzedających papierosy. Użyłem czegoś podobnego do tego, aby przetestować, co działało.

Kroki:

1. Najpierw rozszerz antenę!

2. Następnie włącz detektor. Wyświetlacz powinien pokazywać zero.

3. Umieść zapalniczkę (lub generator iskry) blisko anteny i wykonaj iskrę. Powinno to zostać zarejestrowane na wyświetlaczu jako 1. Spróbuj ponownie, a zobaczysz liczbę do 9, a następnie zresetuj ją do zera.

4. Jeśli się nie zarejestruje, spróbuj umieścić iskrę bliżej anteny. Upewnij się, że nie dotykasz anteny podczas tworzenia iskry, w przeciwnym razie nie zarejestruje się.

5. Jeśli uziemisz obwód, przekonasz się, że uzyskasz lepszy odczyt. Spróbuj dodać kolejny przewód do sekcji uziemienia i dotknij końca palcem. Odsuń generator iskier dalej i spróbuj ponownie. Powinieneś być w stanie utrzymać iskrę w odległości około 150 mm od anteny, zanim przestanie się rejestrować. W końcowej wersji zachowałem ten przewód i dodałem mały kawałek miedzi, aby lepiej uziemić obwód

6. Jeśli nadal nic nie pojawia się na wyświetlaczu, spróbuj wyjąć kondensator. Początkowo nie mogłem nic wymyślić, ale po wyjęciu kondensatora działał dobrze. Możesz zostawić kondensator poza obwodem, ale odkryłem, że czasami po prostu skacze do 0, jeśli przeniosę obwód. Myślę, że to dlatego, że noga 15, do której podłączony jest kondensator, jest nogą resetującą i kondensator to stabilizuje. Po podłączeniu kondensatora do przewodu uziemiającego działał dobrze, więc go wymieniłem.

Krok 6: Wspólne lutowanie obwodu

Jeśli twój obwód został przetestowany i działa poprawnie, musisz dodać do stałej płytki drukowanej. Nie będę przechodził przez to krok po kroku, ponieważ nie jest to opłacalne. Podam jednak kilka wskazówek, jak postąpiłem. Sam jestem po prostu nowicjuszem, więc jestem pewien, że są lepsze sposoby, aby to zrobić.

Kroki:

1. Najpierw przylutuj złącze DIP IC pin.

2. Następnie zacznij podłączać przewody od IC do połączeń dodatnich i uziemiających. Najlepszym sposobem na to jest wykonanie sekcji na płytce drukowanej, do której można podłączyć wszystkie przewody uziemiające i przewody dodatnie.

3. Po wykonaniu tych połączeń dodaj przewody do układu scalonego wyświetlacza.

4. Sposób podłączenia wyświetlacza zależy od Ciebie. Po prostu zrobiłem to w stylu „dead bug”, przylutowując przewody bezpośrednio do nóg na wyświetlaczu. W ten sposób można również przymocować wyświetlacz do kawałka płytki drukowanej i przylutować.

5. Postanowiłem też dodać drut od ziemi do małego paska miedzi. Miedź byłaby przymocowana na zewnątrz obudowy, co uziemiałoby obwód, gdy trzymam ją w dłoni. Powinno to pomóc w wrażliwości.

6. Nie zapomnij również dodać przełącznika, aby można było włączać i wyłączać obwód. Można to zrobić, dodając przełącznik na dodatnim przewodzie akumulatora

6. Gdy wszystko jest połączone, przetestuj ponownie, aby upewnić się, że wszystko działa tak, jak powinno.

Krok 7: Dodanie do obudowy

To od Ciebie zależy, jakiego rodzaju obudowy chcesz użyć. Możesz użyć starej krótkofalówki lub nawet małego kartonowego pudełka, jeśli to wszystko, co masz w pobliżu. Użyłem taniego pudełka projektowego, które działało dobrze.

Kroki:

1. Najpierw ustal, dokąd zmierza wyświetlacz. Użyj narzędzia dremel lub czegoś podobnego do wycięcia sekcji i sprawdź, czy wyświetlacz pasuje do otworu.

2. Następnie przymocuj baterię do wnętrza obudowy

3. Wywierć otwory na antenę, przełącznik i przewód na przewód uziemiający

4. Zabezpiecz antenę i przełącz na miejsce.

5. Przylutuj do przewodu uziemiającego mały kawałek miedzi lub coś podobnego. Przyklej na miejsce z boku obudowy. Powinien znajdować się w pozycji, w której naturalnie trzymają ją Twoje palce

Krok 8: Znajdź burzę

Ok, więc nie udało mi się przetestować tego detektora piorunów podczas burzy. Mam nadzieję, że niedługo nadejdzie burza, abym mógł przetestować i opublikować film. Doceniam, że wykrywacz rozjaśnień powinien przynajmniej pokazać, że faktycznie wykrywa rozjaśnienia, ale zniecierpliwiłem się:)

Jeśli to zrobisz i burza przeleci obok twojego domu, daj mi znać, czy twój wykrywacz liczy uderzenia piorunów.

Niemniej jednak nadal jest to fajny projekt do zrobienia i każdy, kto chce nauczyć się obwodów elektrycznych, uzna ten projekt za świetne miejsce na rozpoczęcie.