Merač zvuku - Arduino: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

V tomto návode vám ukážem, ako vytvoriť zvukomer pomocou Arduina a niektorých ďalších komponentov.

Toto je školský projekt, ktorý som nedávno robil a ktorého dokončenie mi trvalo rok. Je založený na konštrukcii zvukomera, ktorý registruje hladiny zvuku v decibeloch. Cieľom bolo poukázať na hlukové znečistenie, druh znečistenia, ktorý je menej známy, ale ktorý nás neustále ovplyvňuje v každodennom živote.

Krok 1: Spotrebný materiál

Elektronika:

• 1 - Arduino MEGA 2560
• 1 - Detektor zvuku SparkFun
• 1 - Modul karty MicroSD
• 1 - Štandardný protoboard
• 1 - Neopixelový LED pásik
• 1 - LCD (20 x 4)
• 1 - RTC DS3231 (skutočné hodiny)
• 1 - Sedem stupňový displej
• 2 - 9V batérie
• 1 - Buck Converter
• Rezistor 12 - 220 Ω
• 1 - 470 Ω odpor
• Káble
• 2 - Prepínače
• 1 - 1 000 μF kondenzátor

3D tlač:

• Anet A8
• Bq Black PLA

Montáž/nástroje:

• Hot lepidlo + lepiaca pištoľ Hot
• Super lepidlo
• Skrutky 3 mm x rôzne dĺžky
• Obojstranná lepiaca páska
• Spájkovačka + zmršťovacie bužírky
• Skrutkovač
• Elektrická páska

Krok 2: Schéma zapojenia

Na tomto obrázku môžete vidieť schému obvodu vykonanú vo Fritzingu. Skúsil som vytvoriť schematický obvodový diagram, ale trochu som to pokazil, takže som nakoniec urobil tento „vizuálnejší“diagram, aj keď to chcem skúsiť znova.

Skúsim to vysvetliť.

V prvom rade je Arduino MEGA mozgom zvukomera, má kód, ktorý ovláda všetky komponenty. Červená doska plošných spojov je zvukový detektor SparkFun, ktorý sníma amplitúdu vĺn a neskôr ich prevedie na dB. Tieto opatrenia sú uložené na karte MicroSD spolu s dňom a časom, kedy boli prijaté (modul RTC), a tiež sú zobrazené na sedemsegmentovom displeji.

Máme tiež pásik Neopixel LED, ktorý sa skladá z 37 individuálne ovládaných diód LED, ktoré sa rozsvietia v rôznych farbách v závislosti od údajov v decibeloch, vysvetlených na LCD displeji (pozri obrázok vyššie).

• Červená: nad 120 dB, čo je prah bolesti.
• Žltá: medzi 65 a 120 dB.
• Zelená: nad 30 dB, čo je minimum, ktoré môže zvukový merač detekovať.

Toto bolo navrhnuté tak, aby sa podobalo semaforu, a pôvodne sa plánovalo, že budú mať iba 3 LED diódy (dokonca som premýšľal o jednej RGB LED, ale nebolo to esteticky príjemné). Tento Neopixel LED Strip je napájaný 9V batériou, ale pretože potrebuje iba 5 V, použil som Buck Converter na zníženie napätia kondenzátorom 1000 μF a odporom 470 Ω, aby sa diódy LED nespálili.

Ostatné komponenty vrátane Arduina boli napájané ďalšou 9V batériou.

K dispozícii sú tiež dva prepínače: jeden pre hlavnú elektroniku (Arduino atď.) A druhý iba pre pásik LED, v prípade, že nechcem, aby sa rozsvietili.

POZNÁMKA: V schéme na uľahčenie videnia spojov je malý protoboard, ale v zostave som ho nepoužil.

Krok 3: Kód

"loading =" lenivý"

Mám Anet A8 už asi 4 roky (MILUJEM TO) a vždy som používal TinkerCAD, čo je bezplatný online CAD program, ktorý vám umožní navrhnúť čokoľvek chcete! Je to veľmi intuitívne a učil som sa drotárstvom (Internet je fuuuulll informácií, naučil som sa vďaka nemu a úžasnému fóru Arduino kódovať a robiť projekty s Arduinom. Ale tiež všetko, čo teraz od 3D tlačiarní. Preto som sa rozhodol vytvoriť tento príspevok a podeľte sa o svoje skúsenosti).

Pri tomto projekte som prešiel na Fusion 360, pretože TinkerCAD má určité obmedzenia v dizajne, pôvodne som dostal Fusion skôr, ako som o projekte premýšľal, pretože ste ho mohli získať pre domácich majstrov (naozaj skvelé, ak ho použijete iba raz za čas na navrhovanie svojich drobných výtvorov), aj keď som to nepoužil, kým som sa nerozhodol vytvoriť zvukomer.

Vďaka základným znalostiam, ktoré som mal z predchádzajúcich dobrodružstiev v TinkerCADe, som sa rýchlo naučil základy a vytvoril prvú verziu puzdra (pozri prvý obrázok), páčilo sa mi to a použil som to na to, aby som zistil, ako funguje zvukomer a niektoré experimenty (skúšobná verzia). a chyba). Ale myslel som si, že by som mohol navrhnúť lepšie vyzerajúci, a tak som vytvoril verziu 2 (a poslednú), čierne a zakrivené puzdro.

V tomto poslednom návrhu som vylepšil niekoľko vecí, aby bol funkčnejší a krásnejší:

• znížená veľkosť
• Neopixel LED pás
• organizácie Better
• Knurl upravte tak, aby ste ľahko vzali vrch.
• Čierne vlákno (elegantnejšie;))

Oba sú rozdelené na kusy, aby sa zmestili do postele Anet A8. Vo verzii 2 je 26 kusov a môžete odňať vrchnú časť a pozrieť sa na vnútornosti stroja. Tiež som ho navrhol tak, aby som pri pripojení k počítaču nemusel odskrutkovať Arduino.

Podrobnosti

Tento dizajn má niekoľko detailov, ktoré chcem zdôrazniť:

1. Vlnkový dizajn Na zvýšenie priľnavosti a na zdvíhanie hornej časti (3. obrázok). Skryl som tiež vchod LED káblov, ktoré ho zakryli elektrickou páskou.
2. Karta SD má drážku, ktorá uľahčuje vyberanie (4. obrázok).
3. Sprievodca Aby som udržal hornú časť na svojom mieste, navrhol som trojuholníkové vedenie (5. obrázok).
4. Silikónová náplasť sa zastaví pod spodným dielom.

Krok 5: 3D tlač

Obe verzie sa dlho tlačili.

Budem hovoriť o konečnej verzii. Použil som krájač Cura a moje parametre boli:

• Väčšina kusov nepotrebuje podpery
• V niektorých som použil sukňu, pretože boli vysoké alebo malé, aby som im pomohol prilepiť sa na posteľ.
• Teplota = 205º
• Lôžko = 60 °
• Ventilátor Áno
• 0,2mm
• Rýchlosť = 35 mm/s približne. (Záleží na kus). Prvá vrstva má síce 30 m/s.
• Vyplňte 10 - 15% (závisí to aj od kusu).

Jeden z obrázkov ukazuje niektoré kúsky.

Krok 6: Zostavenie

Na obrázkoch je možné oceniť rozdiel v organizácii.

Ako vždy sa zameriam na konečnú verziu, čiernu. Žiaľ, nemám žiadne obrázky stavby, ale dúfam, že tieto obrázky ukážu, ako je to všetko nastavené.

Obe batérie majú dve priehradky, ktoré ich držia a uľahčujú ich výmenu, nalepil som ich obojstrannou páskou. Tiež som použil konektory JTS (myslím, že to je univerzálny názov, pretože existujú rôzne typy, ale pridal som aj obrázok tých, ktoré som použil), tiež uľahčujú vyberanie batérií.

Zakryl som všetky miesta, ktoré som spájkoval teplom zmrštiteľnými trubicami.

Displej LCD je tiež držaný nejakou obojstrannou páskou. A niektoré časti sú držané na mieste pomocou skrutiek s priemerom 3 mm a rôznych dĺžok, s výnimkou modulu MicroSD, ktorý mal menšie otvory, takže som ho držal na mieste s niektorými, ktoré som položil a mali správnu veľkosť.

Prepínače a sedemsegmentový displej boli zabalené do elektrickej pásky, takže nebolo potrebné používať horúce alebo super lepidlo, pretože sa hodili do príslušných miest.

Krok 7: Kalibrácia

Najlepší spôsob by mohol byť iný zvukomer, ale ten nemám, a tak som v telefóne použil aplikáciu. A tento fyzikálny vzorec na získanie decibelov.

Krok 8: Výsledok

Toto je konečný výsledok oboch prípadov. Pripojil som obrázky oboch, ale všetky súčasti prvej verzie sú na tej poslednej, čo je skutočný konečný výsledok, ale na druhú nechcem zabudnúť, pretože bola tiež súčasťou procesu vytvárania.

POZNÁMKA: Toto je príspevok, ktorý stále prebieha, môžem niektoré veci zmeniť, napríklad vysvetliť viac kalibráciu alebo pridať video, ktoré ukazuje, že funguje.

Krok 9: Záver

Zmeral som niektoré miesta pomocou zvukomera, ktorý som postavil, aby som zistil, s akým hlukom žijeme, a urobil som niekoľko grafík v programe Excel, ktoré ukazujú, ako kolíše a maximálne a minimálne dB vrcholy.

1. Dochádza k zmene tried v mojej škole.
2. Vnútorná párty na Silvestra, všimol som si, že najnižšie decibely boli pri zmene piesne.
3. V kine sledujúcom 1917. Trochu viem, v ktorej časti filmu je na začiatku zvýšenie decibelov, ale nepoviem nič, aj keď si nemyslím, že by to bol spoiler.

Poznámka: všetky uvedené opatrenia boli vykonané mesiace pred pandémiou spôsobenou chorobou COVID-19

Krok 10: Vyskytli sa problémy

Pri vytváraní tohto projektu som čelil niektorým problémom, o ktorých chcem hovoriť, pretože sú súčasťou tvorby každého tvorcu.

1. Neopixelový LED pásový kód: Najväčším problémom kódu bol LED pásik a oneskorenie animácie, ktoré ovplyvnilo celé programy (vrátane obnovovacej frekvencie sedemsegmentového displeja). Použil som millis, ale stále to ovplyvnilo všetko, takže som nakoniec odišiel s kódom, ktorý som urobil, ktorý neovplyvnil ostatné komponenty, ale animácia sa nespustila v prvej LED dióde, začala by sa náhodne (ja nie) Neviem prečo), ale stále to vyzerá skvele. Veľa som hľadal a problém animácie colourwipe sa zdá byť neopraviteľný.
2. To nie je zásadný problém, senzor SparkFun, ktorý som kúpil, nemal hlavičky, tak som si ich kúpil a spájkoval, ale prekážajú v umiestnení senzora do 3D tlačeného puzdra. Ale pretože nie som najlepší v spájkovaní, nechal som to tak a je trochu nesprávne umiestnený.
3. Pri zostavovaní konečného puzdra som zistil, že je ťažké správne umiestniť 3D vytlačené krivky strán, a tak som navrhol ďalší kus, ktorý by ich správne umiestnil a zlepil.

Asi som perfekcionista (niekedy je to zlé), ale myslím si, že je tu veľa priestoru na zlepšenie.

Tiež som premýšľal o pridaní Wi-Fi modulu ESP8266, aby som mal prístup aj prostredníctvom telefónu, počítača atď., Aby som mohol vidieť hodnoty, namiesto vypínania zvukomera a vyberania karty MicroSD.