El món pateix canvis climàtics inesperats i aquests canvis són causats per diverses activitats practicades per la humanitat. Quan es produeixen aquests canvis, la temperatura augmenta dràsticament i pot provocar precipitacions intenses, inundacions, etc. . En aquest projecte, crearem una alarma de pluja perquè, quan comenci la pluja, puguem fer algunes accions per estalviar aigua, ja que podríem proporcionar aigua a les plantes, podríem fer una mica de maquinari per enviar-la al dipòsit aeri, etc. el circuit de detecció d’aigües pluvials detectarà l’aigua de pluja i generarà una alerta per a les persones properes perquè puguin prendre mesures immediates. El circuit no és molt complex i el pot preparar qualsevol que tingui coneixements bàsics sobre components elèctrics com resistències, condensadors i transistors.
Circuit d’alarma de pluja
Com integrar components elèctrics bàsics per dissenyar circuits de sensor de pluja?
Ara, ja que tenim la idea bàsica del nostre projecte, anem cap a la recollida dels components, el disseny del circuit en programari per provar-lo i, finalment, el muntatge en maquinari. Farem aquest circuit en una placa PCB i després el col·locarem en un lloc adequat perquè cada vegada que comenci la pluja puguem ser avisats per l’alarma.
Pas 1: components necessaris (maquinari)
- Sensor de gotes de pluja (x1)
- BC548 Transistor (x1)
- LED (x1)
- 1N4007 díode de connexió PN (x1)
- Resistència de 220 KΩ (x1)
- Resistència de 10 KΩ (x1)
- Resistència de 470 KΩ (x1)
- Resistència de 3,3 KΩ (x2)
- Resistència de 68 KΩ (x1)
- Condensador de 22 µF (x1)
- Condensador de 100 µF (x2)
- Condensador de ceràmica 10nF (x1)
- Condensador de ceràmica 100pF (x1)
- Zumbador (x1)
- Jumper Wires
- Taula de pa (x1)
- FeCl3
- Tauler PCB (x1)
- Soldador
- Pistola de cola calenta
- Multímetre digital
Pas 2: components necessaris (programari)
- Proteus 8 Professional (es pot descarregar des de Aquí )
Després de descarregar el Proteus 8 Professional, dissenyeu-ne el circuit. Hem inclòs simulacions de programari aquí per tal que sigui convenient per als principiants dissenyar el circuit i fer les connexions adequades al maquinari.
Pas 3: estudiar els components
Ara, ja que hem fet una llista de tots els components que farem servir en aquest projecte. Avancem un pas més i realitzem un breu estudi de tots els components principals del maquinari.
Sensor de gotes de pluja: El mòdul del sensor de gotes de pluja detecta les precipitacions. Funciona sobre el principi de la llei d’Ohm. (V = IR). Quan no hi ha pluja, la resistència del sensor serà molt alta perquè no hi ha cap conducció entre els cables del sensor. Tan bon punt l’aigua de pluja comença a caure sobre el sensor, es fa el camí de conducció i es redueix la resistència entre els cables. Quan es redueix la conducció, el component elèctric connectat al sensor s’activa i el seu estat canvia.
Sensor de gotes de pluja
Aquest sensor també es pot fabricar a casa si tenim la placa PCB. Aquells que no vulguin adquirir aquest sensor poden fer-ho a casa fent un patró de tren de pols amb l'ajut d'una cosa afilada com un ganivet. El diàmetre dels polsos ha de ser aproximadament de 3 cm i es pot fer el mateix patró que es mostra a la imatge anterior. He fabricat aquest sensor a casa i he adjuntat la imatge següent:
Sensor de gotes de pluja dissenyat a casa
IC de temporitzador 555: Aquest CI té una gran varietat d’aplicacions com proporcionar retards de temps, com a oscil·lador, etc. Hi ha tres configuracions principals del CI de temporitzador 555. Multivibrador astable, multivibrador monoestable i multivibrador biestable. En aquest projecte, l’utilitzarem com a Astable multivibrador. En aquest mode, el CI actua com un oscil·lador que genera un impuls quadrat. La freqüència del circuit es pot ajustar sintonitzant el circuit. és a dir, variant els valors dels condensadors i resistències que s’utilitzen al circuit. El CI generarà una freqüència quan s'apliqui un pols quadrat elevat al RESTABLEIX pin.
555 Temporitzador IC
Zumbador: A Zumbador és un dispositiu de senyalització d’àudio o un altaveu en què s’utilitza un efecte piezoelèctric per produir so. S’aplica una tensió al material piezoelèctric per produir un moviment mecànic inicial. A continuació, s’utilitzen els ressonadors o els diafragmes per convertir aquest moviment en un senyal sonor audible. Aquests altaveus o timbres són relativament fàcils d’utilitzar i tenen una àmplia gamma d’aplicacions. Per exemple, s’utilitzen en rellotges digitals de quars. Per a aplicacions d'ultrasons, funcionen bé entre 1-5 kHz i fins a 100 kHz.
Zumbador
BC 548 Transistor NPN: És un transistor d'ús general que s'utilitza principalment per a dos propòsits principals (commutació i amplificació). L'interval del valor de guany d'aquest transistor és d'entre 100 i 800. Aquest transistor pot manejar un corrent màxim d’uns 500 mA per tant, no s’utilitza en el tipus de circuit que té càrregues que funcionen en amperes més grans. Quan el transistor està esbiaixat, permet que circuli corrent a través d'ell i s'anomena aquesta etapa saturació regió. Quan s’elimina el corrent base, el transistor està apagat i entra completament Tallar regió.
BC 548 Transistor
Pas 4: diagrama de blocs
Hem fet un diagrama de blocs per entendre fàcilment el principi de funcionament del circuit.
Diagrama de blocs
Pas 5: entendre el principi de treball
Després de muntar el maquinari veurem que tan bon punt l’aigua caigui sobre el sensor de pluja, la placa començarà a conduir-se i, en conseqüència, els dos transistors giraran ACTIVAT i, per tant, el LED també s’encendrà perquè està connectat a l’emissor del transistor Q1. Quan el transistor Q2 passa a la regió de saturació, el condensador C1 es comportarà com un pont entre els dos transistors Q1 i Q3 i serà carregat per la resistència R4. Quan Q3 va a la regió de saturació el RESTABLEIX es posarà en marxa el pin del temporitzador 555 IC i s'enviarà un senyal al pin de sortida 3 del circuit IC al qual està connectat el timbre i, per tant, el timbre començarà a sonar. Quan no hi haurà pluja, no hi haurà conducció i la resistència del sensor és molt elevada, per tant, el pin RESET de l'IC no s'activa, cosa que no provoca cap alarma.
Pas 6: Simulació del circuit
Abans de fer el circuit, és millor simular i examinar totes les lectures d’un programari. El programari que farem servir és el Suite de disseny Proteus . Proteus és un programari en què es simulen circuits electrònics.
- Després de descarregar i instal·lar el programari Proteus, obriu-lo. Obriu un esquema nou fent clic a ISIS icona al menú.
Nou esquemàtic.
- Quan aparegui el nou esquema, feu clic a Pàg icona al menú lateral. S’obrirà un quadre on podeu seleccionar tots els components que s’utilitzaran.
Nou esquema
- Ara escriviu el nom dels components que s’utilitzaran per fer el circuit. El component apareixerà en una llista a la part dreta.
Selecció de components
- De la mateixa manera, com a l'anterior, cerqueu tots els components. Apareixeran al Dispositius Llista.
Llista de components
Pas 7: Creació d'un disseny de PCB
Com que farem el circuit de maquinari en un PCB, primer hem de fer un disseny de PCB per a aquest circuit.
- Per fer el disseny de PCB a Proteus, primer hem d'assignar els paquets de PCB a tots els components de l'esquema. per assignar paquets, feu clic amb el botó dret del ratolí al component que vulgueu assignar i seleccioneu Eina d'embalatge.
Assigneu paquets
- Feu clic a l'opció ARIES al menú superior per obrir un esquema de PCB.
- A la llista de components, col·loqueu tots els components a la pantalla en un disseny que vulgueu que tingui el vostre circuit.
- Feu clic al mode pista i connecteu tots els pins que el programari us indica que connecteu apuntant una fletxa.
- Quan es faci tot el disseny, tindrà el següent aspecte:
Pas 8: diagrama del circuit
Després de fer el disseny del PCB, el diagrama del circuit tindrà aquest aspecte.
Esquema de connexions
Pas 9: Configuració del maquinari
Com ara hem simulat el circuit amb programari i funciona perfectament. Ara anem endavant i col·loquem els components al PCB. Un PCB és una placa de circuit imprès. És un tauler completament recobert de coure per un costat i totalment aïllant de l’altre costat. Fer el circuit a la PCB és comparativament un procés llarg. Després de simular el circuit al programari i fer-ne la distribució del PCB, el disseny del circuit s’imprimeix en un paper mantega. Abans de col·locar el paper de mantega al tauler de PCB, utilitzeu el raspador de PCB per fregar el tauler de manera que la capa de coure del tauler es redueixi des de la part superior del tauler.
Eliminació de la capa de coure
A continuació, es col·loca el paper de mantega a la placa PCB i es planxa fins que el circuit s’imprimeix a la placa (es triga aproximadament cinc minuts).
Planxar la placa PCB
Ara, quan s’imprimeix el circuit a la placa, es submergeix al FeCl3solució d’aigua calenta per eliminar el coure addicional de la placa, només quedarà el coure del circuit imprès.
Aiguafort de PCB
Després, fregueu la placa PCB amb el raspador perquè el cablejat sigui destacat. Ara practiqueu els forats als llocs respectius i col·loqueu els components a la placa de circuit.
Forats de perforació al PCB
Soldeu els components del tauler. Finalment, comproveu la continuïtat del circuit i si es produeix discontinuïtat en qualsevol lloc, dessoldeu els components i torneu-los a connectar. És millor aplicar cola calenta amb una pistola de cola calenta sobre els terminals negatius i positius de la bateria, de manera que els terminals de la bateria no es puguin separar del circuit.
Configuració del DMM per a la comprovació de continuïtat
Pas 10: provar el circuit
Després de muntar els components de maquinari a la placa PCB i de comprovar la continuïtat, hem de comprovar si el nostre circuit funciona correctament o no, provarem el nostre circuit. En primer lloc, connectarem la bateria i després deixarem caure una mica d’aigua al sensor i comprovarem si el LED comença a brillar i el timbre comença a sonar o no. Si això passa significa que hem finalitzat el nostre projecte.
Maquinari muntat per provar
Aplicacions
- Es pot utilitzar als camps per alertar els agricultors sobre la pluja.
- L'aplicació més habitual és que es pugui utilitzar en automòbils de manera que, sempre que comenci la pluja, el conductor giri ACTIVAT els eixugaparabrises en escoltar el so del brunzidor.
- Si s’instal·la algun maquinari per emmagatzemar l’aigua de pluja als dipòsits aeris, aquest circuit és molt útil a casa perquè notifica a les persones que viuen a la casa tan aviat com comença la pluja i poden fer els arranjaments adequats per emmagatzemar aquesta aigua.
