Miernik dźwięku - Arduino: 10 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

W tej instrukcji pokażę, jak zrobić miernik dźwięku za pomocą Arduino i kilku innych komponentów.

Jest to projekt szkolny, który ostatnio wykonałem, którego ukończenie zajęło mi rok, opiera się na konstrukcji miernika dźwięku, który rejestruje poziomy dźwięku w decybelach. Celem było podkreślenie zanieczyszczenia hałasem, rodzaju zanieczyszczenia, które jest mniej znane, ale które stale wpływa na nas w naszym codziennym życiu.

Krok 1: Materiały eksploatacyjne

Elektronika:

• 1 - Arduino MEGA 2560
• 1 - Wykrywacz dźwięku SparkFun
• 1 - Moduł karty MicroSD
• 1 - Standardowa płyta prototypowa
• 1 - Neopikselowy pasek LED
• 1 - LCD (20X4)
• 1 - RTC DS3231 (zegar czasu rzeczywistego)
• 1 - Wyświetlacz siedmio stopniowy
• Baterie 2 - 9 V
• 1 - Konwerter Buck
• Rezystor 12 - 220 Ω
• Rezystor 1 - 470 Ω
• Kable
• 2 - Przełączniki
• Kondensator 1 - 1000 μF

drukowanie 3d:

• Anet A8
• Bq Czarny PLA

Montaż/narzędzia:

• Gorący klej + pistolet do gorącego kleju
• Super klej
• Śruby 3mm x różne długości
• Taśma dwustronna
• Lutownica + Rurki termokurczliwe
• Śrubokręt
• Taśma elektryczna

Krok 2: Schemat obwodu

Na tym zdjęciu widać schemat obwodu, wykonany we Fritzing. Próbowałem stworzyć schematyczny schemat obwodu, ale trochę go popsułem, więc skończyło się na tym, że zrobiłem ten bardziej „wizualny”, chociaż chcę spróbować jeszcze raz.

Spróbuję to wyjaśnić.

Przede wszystkim Arduino MEGA jest mózgiem miernika dźwięku, posiada kod, który kontroluje każdy komponent. Czerwona płytka drukowana to SparkFun Sound Detector, który odczytuje amplitudę fal, później przeliczaną na dB. Pomiary te są przechowywane na karcie MicroSD wraz z dniem i godziną ich wykonania (moduł RTC), są również wyświetlane na wyświetlaczu siedmiosegmentowym.

Posiadamy również taśmę LED Neopixel, składającą się z 37 indywidualnie sterowanych diod LED, które świecą w różnych kolorach w zależności od odczytów decybeli, wyjaśnionych na wyświetlaczu LCD (patrz zdjęcie powyżej).

• Czerwony: powyżej 120 dB, czyli próg bólu.
• Żółty: od 65 do 120 dB.
• Zielony: powyżej 30 dB, czyli minimum, które może wykryć miernik dźwięku.

Został zaprojektowany tak, aby przypominał sygnalizację świetlną i pierwotnie miał być tylko 3 diodami LED (myślałem nawet o jednej LED RGB, ale nie było to przyjemne estetycznie). Ta taśma LED Neopixel jest zasilana baterią 9V, ale ponieważ potrzebuje tylko 5V, użyłem Buck Converter, aby obniżyć napięcie z kondensatorem 1000 μF i rezystorem 470 Ω, aby nie przepalić diod LED.

Reszta podzespołów, w tym Arduino, była zasilana kolejnym akumulatorem 9V.

Są też dwa włączniki: jeden dla głównej elektroniki (Arduino itp.) a drugi tylko dla Taśmy LED, na wypadek gdybym nie chciał żeby się zapalały.

UWAGA: Na schemacie, aby łatwiej było zobaczyć połączenia, jest mała płytka prototypowa, ale w kompilacji jej nie użyłem.

Krok 3: Kod

"ładowanie="leniwe"

Mam swój Anet A8 od około 4 lat (UWIELBIAM TO) i zawsze używam TinkerCAD, który jest darmowym programem CAD online, który pozwala projektować, co chcesz! Jest bardzo intuicyjny i nauczyłem się przez majsterkowanie (Internet jest pełen informacji, dzięki niemu nauczyłem się kodować i robić projekty z Arduino i niesamowite forum Arduino. Ale także wszystko, co teraz z drukarek 3D. Dlatego postanowiłem zrobić ten post i podziel się moimi doświadczeniami).

W tym projekcie przerzuciłem się na Fusion 360, ponieważ TinkerCAD ma pewne ograniczenia projektowe, pierwotnie kupiłem Fusion przed myśleniem o projekcie, ponieważ można go dostać dla hobbystów (naprawdę fajnie, jeśli używasz go tylko raz na jakiś czas do projektowania swoich maleńkich kreacji), chociaż nie używałem go, dopóki nie zdecydowałem się stworzyć miernika dźwięku.

Dzięki podstawowej wiedzy, jaką miałem z poprzednich przygód w TinkerCAD, szybko nauczyłem się podstaw i stworzyłem pierwszą wersję obudowy (patrz pierwsze zdjęcie), spodobała mi się i wykorzystałem ją, aby zobaczyć, jak działa miernik dźwięku i kilka eksperymentów (próba i błąd). Ale pomyślałem, że mógłbym zaprojektować lepiej wyglądający, więc stworzyłem wersję 2 (i ostatnią), czarną i zakrzywioną obudowę.

W tym ostatnim projekcie poprawiłem kilka rzeczy, aby był bardziej funkcjonalny i piękny:

• Zmniejszony rozmiar
• Neopikselowy pasek LED
• Lepsza organizacja
• Wzór radełkowany ułatwiający zdejmowanie wierzchu.
• Filament czarny (bardziej elegancki;))

Oba są podzielone na części, aby zmieścić się w łóżku Anet A8. W wersji 2 jest 26 sztuk i można zdjąć górę i zobaczyć bebechy maszyny, zaprojektowałem ją też tak, aby nie trzeba było odkręcać Arduino przy podłączaniu do komputera.

Detale

Ten projekt ma kilka szczegółów, które chcę podkreślić:

1. Konstrukcja radełkowa Aby zwiększyć przyczepność i pomóc podnieść górną część (3. zdjęcie). Ukryłem też wejście kabli LED osłaniając je taśmą elektryczną.
2. Karta SD posiada rowek ułatwiający jej chwycenie (4 zdjęcie).
3. Prowadnica Aby pomóc utrzymać górną część na miejscu, zaprojektowałam trójkątną prowadnicę (5 zdjęcie).
4. Gumka silikonowa zatrzymuje się pod spodem.

Krok 5: Drukowanie 3D

Wydrukowanie obu wersji zajęło dużo czasu.

Porozmawiam o ostatecznej wersji. Użyłem krajalnicy Cura, a moje parametry to:

• Większość elementów nie wymaga podpór
• W niektórych używałam spódnicy, ponieważ były wysokie lub małe, aby pomóc im przykleić się do łóżka.
• Temperatura = 205º
• Łóżko = 60º
• Wentylator Tak
• 0,2 mm
• Prędkość = 35 mm/s ok. (w zależności od kawałka). Chociaż pierwsza warstwa to 30 m/s.
• Wypełnienie 10 - 15% (zależy to również od kawałka).

Na jednym ze zdjęć widać niektóre egzemplarze.

Krok 6: Montaż

Na zdjęciach widać różnicę w organizacji.

Jak zawsze skupię się na ostatecznej wersji, czarnej. Niestety nie mam żadnych zdjęć budowy, ale mam nadzieję, że te zdjęcia pokazują, jak to wszystko jest ustawione.

Obie baterie mają dwie przegródki do ich przechowywania i ułatwiają ich wymianę, przykleiłem je taśmą dwustronną. Zastosowałem też złącza JTS (myślę, że to uniwersalna nazwa, bo są różne typy, ale dodałem też zdjęcie tych, których użyłem) również ułatwiają wyjmowanie baterii.

Pokryłem wszystkie miejsca lutowania rurkami termokurczliwymi.

Wyświetlacz LCD jest również przytrzymywany taśmą dwustronną. Niektóre części są utrzymywane na miejscu za pomocą śrub o średnicy 3 mm i różnych długościach, z wyjątkiem modułu MicroSD, który miał mniejsze otwory, więc utrzymywałem go na miejscu z niektórymi, które leżały wokół i miały odpowiedni rozmiar.

Przełączniki i siedmiosegmentowy wyświetlacz zostały owinięte taśmą izolacyjną, więc nie było potrzeby używania gorącego kleju lub superkleju, ponieważ pasowały ciasno w swoich miejscach.

Krok 7: Kalibracja

Najlepszym sposobem może być użycie innego miernika dźwięku, ale nie miałem takiego, więc użyłem aplikacji w moim telefonie. I ta formuła fisics do uzyskania decybeli.

Krok 8: Wynik

Tak więc jest to końcowy wynik obu przypadków. Załączyłem zdjęcia obu, ale wszystkie elementy pierwszej wersji są na ostatniej, co jest prawdziwym efektem końcowym, ale nie chcę zapomnieć o drugiej, ponieważ była to również część procesu tworzenia.

UWAGA: Jest to post w toku, mogę zmienić niektóre rzeczy, na przykład wyjaśnić więcej na temat kalibracji lub dodać film pokazujący, jak działa.

Krok 9: Wniosek

Zmierzyłem niektóre miejsca za pomocą miernika dźwięku, który zbudowałem, aby zobaczyć, z jakim zanieczyszczeniem hałasem żyjemy, i zrobiłem kilka grafik w Excelu, pokazujących, jak się zmienia oraz maksymalne i minimalne szczyty dB.

1. To jest zmiana klas w mojej szkole.
2. Na imprezie halowej w sylwestra zauważyłem, że najniższe decybele są przy zmianie piosenki.
3. W kinie oglądam 1917. Niby wiem, w której części filmu jest ten wzrost decybeli na początku, ale nic nie powiem, chociaż nie sądzę, że to spoiler.

Uwaga: każdy pokazany środek został wykonany na kilka miesięcy przed pandemią wywołaną przez chorobę COVID-19

Krok 10: Napotkane problemy

Przy tworzeniu tego projektu spotkałem się z pewnymi problemami, o których chcę opowiedzieć, ponieważ są one częścią tworzenia każdego twórcy.

1. Kod paska LED Neopixel: Największym problemem z kodem była taśma LED i opóźnienia animacji, które wpłynęły na całe programy (w tym częstotliwość odświeżania wyświetlacza siedmiosegmentowego). Użyłem milisów, ale nadal wpływało to na wszystko, więc skończyłem z kodem, który zrobiłem, który nie wpłynął na pozostałe komponenty, ale animacja nie zaczęła się w pierwszej diodzie LED, zaczęłaby się w losowej (nie nie wiem dlaczego), ale nadal wygląda fajnie. Dużo szukałem i problem z animacją colorwipe wydaje się nie do naprawienia.
2. Nie jest to duży problem, czujnik SparkFun, który kupiłem nie miał nagłówków, więc kupiłem je i przylutowałem, ale utrudniają umieszczenie czujnika w obudowie drukowanej 3D. Ale ponieważ nie jestem najlepszy w lutowaniu, tak go zostawiłem i jest lekko przesunięty.
3. Podczas montażu ostatecznej obudowy stwierdziłem, że prawidłowe umieszczenie wydrukowanych w 3D krzywych boków jest zbyt trudne, więc zaprojektowałem inny element, aby prawidłowo je umieścić i przykleić.

Chyba jestem perfekcjonistą (czasami jest źle), ale myślę, że jest wiele do zrobienia.

Myślałem również o dodaniu modułu Wi-Fi ESP8266, aby uzyskać dostęp przez telefon, komputer itp., Aby zobaczyć odczyty, zamiast wyłączać miernik dźwięku i podnosić kartę MicroSD.