DIY детектор землетрясений на ADXL335 с усилением ОУ OP07

Компоненты и материалы

• Arduino Nano R3 — 1 шт.
• Аналоговый 3-осевой акселерометр ADXL335 (Adafruit или аналогичный) — 1 шт.
• Операционный усилитель OP07CP (или любой инструментальный ОУ) — 1 шт.
• Подстроечные резисторы 10 кОм — 2 шт.
• Резистор 1 кОм — 1 шт.
• Резистор 5.6 кОм — 1 шт.
• Конденсаторы 100 мкФ — 2 шт.

Инструменты

• Паяльник

Программное обеспечение

• Arduino IDE
• Amaseis (бесплатная Java-программа для визуализации сейсмических данных на ПК)

О проекте

ADXL335 — низкопотребляющий 3-осевой акселерометр с аналоговыми выходами, диапазон ±3g, чувствительность 330 мВ/g. Измеряет статическое ускорение (наклон) и динамическое (вибрация, удар).

Многие проекты «детектора землетрясений» на ADXL335 в интернете практически неработоспособны из-за недостаточной чувствительности. Автор проверил множество вариантов — без усиления сигнал слишком слаб.

Идея: дифференциальное усиление полезного сигнала

Используем инструментальный ОУ (OP07) в дифференциальном режиме, чтобы усилить только полезную составляющую сигнала в 100–1000 раз, не усиливая шум. Схема для одной оси (Z — вертикальные удары):

• Выход Z акселерометра (V1) подается на неинвертирующий вход.
• На инвертирующий вход (V2) через подстроечник P1 подается смещение, чуть меньшее V1.
• Второй подстроечник P2 в обратной связи задает коэффициент усиления: K = 1 + 100/P2(кОм).
• Выходной сигнал через резистор 1 кОм на аналоговый вход Arduino.

Для трех осей нужны три идентичных усилителя. В проекте используется только ось Z.

Обработка сигнала

Arduino обрабатывает и фильтрует сигнал скетчем nerdaqII (в прикреплениях). Для визуализации на ПК используется бесплатная программа Amaseis — мониторинг сейсмоактивности 24/7.

Видео в оригинале наглядно показывает разницу в чувствительности до и после модификации. Однако порог срабатывания ADXL335 все равно высок — детектируются только относительно сильные локальные удары. Автор ведет многолетние наблюдения своими механическими сейсмометрами и планирует записывать активность круглосуточно в надежде «поймать» землетрясение.

В планах — проект с MPU-6050 (гораздо чувствительнее, логирование на SD), описанный в известном журнале. Цифровые сейсмометры просты в изготовлении, устойчивы к атмосферным воздействиям — идеальны для школьных проектов.

Код и ПО

• Arduino sketch: nerdaqII (скачивается во вложениях).
• Windows software: Amaseis (Java, скачивается во вложениях).

Схема