Mesurador de so - Arduino: 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

En aquest instructiu us mostraré com fer un mesurador de so amb un Arduino i alguns components més.

Aquest és un projecte escolar que vaig fer recentment i que vaig trigar un any a realitzar-se, es basa en la construcció d’un sonòmetre que registra els nivells sonors en decibels. L’objectiu era destacar la contaminació acústica, un tipus de contaminació menys coneguda, però que ens afecta constantment en la nostra vida quotidiana.

Pas 1: subministraments

Electrònica:

• 1 - Arduino MEGA 2560
• 1 - Detector de so SparkFun
• 1 - Mòdul de targeta MicroSD
• 1 - Protoborda estàndard
• 1 - tira LED Neopixel
• 1 - LCD (20X4)
• 1 - RTC DS3231 (Rellotge Real Tme)
• 1 - Pantalla de set degments
• Bateries de 2 - 9V
• 1 - Convertidor Buck
• Resistència de 12 - 220 Ω
• Resistència 1 - 470 Ω
• Cables
• 2 - Interruptors
• Condensador 1 - 1000 μF

Impressió 3D:

• Anet A8
• Bq PLA negre

Muntatge / eines:

• Cola calenta + pistola de cola calenta
• Super Glue
• Cargols de 3 mm x diverses longituds
• Cinta de doble cara
• Soldador + Tubs termorretractables
• Tornavís
• Cinta elèctrica

Pas 2: diagrama del circuit

En aquesta imatge podeu veure l’esquema del circuit, fet a Fritzing. Vaig provar de crear un diagrama de circuit esquemàtic, però el vaig desordenar una mica, de manera que vaig acabar fent-ho més "visual", tot i que vull provar-ho de nou.

Intentaré explicar-ho.

En primer lloc, l’Arduino MEGA és el cervell del Sound Meter, té el codi que controla tots els components. El PCB vermell és el detector de so SparkFun que llegeix l’amplitud de les ones, convertit posteriorment a dB. Aquestes mesures s’emmagatzemen a la targeta MicroSD juntament amb el dia i a quina hora es van prendre (mòdul RTC), també es mostren a la pantalla de set segments.

També disposem d’una tira LED Neopixel, formada per 37 LED controlats individualment, que s’il·luminen en diferents colors en funció de les lectures de decibels, explicades a la pantalla LCD (vegeu la imatge superior).

• Vermell: superior a 120 dB, que és el llindar del dolor.
• Groc: entre 65 i 120 dB.
• Verd: superior a 30 dB, que és el mínim que pot detectar el Sonòmetre.

Aquest disseny era semblant a un semàfor i inicialment es preveia que fos només de 3 LED (fins i tot vaig pensar en un sol LED RGB, però no era estèticament agradable). Aquesta tira LED Neopixel s’alimenta d’una bateria de 9V, però, com que només necessita 5V, he utilitzat un convertidor Buck per reduir la tensió amb un condensador de 1000 μF i una resistència de 470 Ω per no cremar els LED.

La resta de components, inclòs l’Arduino, eren alimentats per una altra bateria de 9V.

També hi ha dos commutadors: un per a l’electrònica principal (Arduino, etc.) i l’altre només per al LED Strip, per si no vull que s’encenguin.

NOTA: Al diagrama per facilitar la visualització de les connexions hi ha una protoboard minúscula, però a la compilació no en vaig fer servir cap.

Pas 3: Codi

"loading =" mandrós"

Ja tinc el meu Anet A8 des de fa uns 4 anys (M'encanta) i sempre he utilitzat TinkerCAD, que és un programa de CAD gratuït en línia que us permet dissenyar el que vulgueu. És molt intuïtiu i vaig aprendre jugant (Internet té molta informació, vaig aprendre a codificar i fer projectes amb Arduino gràcies a ell i al sorprenent fòrum Arduino. Però també tot el que ara faig amb impressores 3D. Per això vaig decidir fer aquest missatge i comparteix la meva experiència).

Per a aquest projecte vaig canviar a Fusion 360 perquè TinkerCAD té algunes limitacions de disseny, originalment tenia Fusion abans de pensar en el projecte perquè podríeu aconseguir-ho per als aficionats (molt interessant si només el feu servir de tant en tant per dissenyar les vostres petites creacions), tot i que no el vaig fer servir fins que vaig decidir crear el Sound Meter.

Gràcies als coneixements bàsics que tenia de les meves aventures anteriors de TinkerCAD, vaig aprendre ràpidament els conceptes bàsics i vaig crear la primera versió del cas (vegeu la primera imatge), em va agradar i el vaig fer servir per veure com funcionava el Sound Meter i alguns experiments (prova i error). Però vaig pensar que podia dissenyar-ne un de millor aspecte, així que vaig crear la versió 2 (i la final), la funda negra i curvada.

En aquest darrer disseny vaig millorar algunes coses per fer-lo més funcional i bonic:

• S'ha reduït la mida
• Tira LED de Neopixel
• Millor organització
• Knurl patten per treure fàcilment la part superior.
• Filament negre (més elegant;))

Tots dos es divideixen en peces per adaptar-se al llit Anet A8. A la versió 2 hi ha 26 peces, i podeu treure la part superior i veure els budells de la màquina, també el vaig dissenyar per no haver de descargolar l'Arduino quan el connecteu a l'ordinador.

Detalls

Aquest disseny té alguns detalls que vull destacar:

1. Disseny de molet Per afegir més adherència i ajudar a aixecar la part superior (3a imatge). També vaig amagar l’entrada de cables LED que la cobrien amb cinta elèctrica.
2. La targeta SD té una ranura per facilitar la recollida (4a imatge).
3. Guia Per ajudar a mantenir la part superior al seu lloc, vaig dissenyar una guia triangular (5a imatge).
4. La protecció adhesiva de silicona s’atura sota la peça inferior.

Pas 5: impressió 3D

Les dues versions van trigar molt a imprimir-se.

Parlaré de la versió final. Vaig utilitzar el tallador Cura i els meus paràmetres eren:

• La majoria de les peces no necessiten suports
• Vaig utilitzar una faldilla en algunes perquè eren altes o petites, per ajudar-les a enganxar-se al llit.
• Temperatura = 205º
• Llit = 60º
• Ventilador Sí
• 0,2 mm
• Velocitat = 35 mm / s aprox. (depèn de la peça). Tot i que la primera capa és de 30 m / s.
• Omplir del 10 al 15% (també depèn de la peça).

Una de les imatges mostra algunes de les peces.

Pas 6: Muntatge

A les imatges es pot apreciar la diferència pel que fa a l’organització.

Com sempre, em centraré en la versió final, la negra. Malauradament, no tinc cap imatge de la compilació, però espero que aquestes imatges mostrin com està configurat tot.

Les dues bateries tenen dos compartiments per subjectar-les i facilitar-ne la substitució, les vaig enganxar amb cinta de doble cara. També he utilitzat connectors JTS (crec que aquest és el nom universal, ja que n’hi ha de diversos tipus, però també he afegit una imatge dels que he utilitzat), també faciliten la retirada de les piles.

Vaig cobrir tots els llocs on vaig soldar amb tubs termoretràctils.

La pantalla LCD també es manté amb una cinta de doble cara. I algunes parts es mantenen al seu lloc amb cargols de 3 mm de diàmetre i diverses longituds, excepte el mòdul MicroSD, que tenia forats més petits, de manera que el vaig mantenir al seu lloc amb alguns que tenia posats al voltant i que tenien la mida correcta.

Els interruptors i la pantalla de set segments estaven embolicats en cinta elèctrica, de manera que no calia fer servir cola calenta o súper cola perquè s’adaptaven perfectament als seus llocs respectius.

Pas 7: calibració

La millor manera podria ser amb un altre sonòmetre, però no en tinc cap, de manera que he utilitzat una aplicació al telèfon. I aquesta fórmula física per obtenir els decibels.

Pas 8: Resultat

Per tant, aquest és el resultat final d’ambdós casos. He adjuntat imatges d’ambdós, però tots els components de la primera versió es troben a l’última, que és el resultat final real, però no vull oblidar l’altra perquè també va formar part del procés de creació.

NOTA: Aquesta és una publicació encara en procés, és possible que canviï algunes coses, com ara explicar més el calibratge o afegir un vídeo que mostri que funciona.

Pas 9: Conclusió

Vaig mesurar alguns llocs amb el Sound Meter que vaig construir per veure amb quina contaminació acústica vivim i vaig fer alguns gràfics a Excel que mostren com fluctua i els pics màxim i mínim de dB.

1. Això passa pel canvi de classes a la meva escola.
2. Una festa coberta a la nit de Cap d'Any, em vaig adonar que els decibels més baixos eren quan canviava una cançó.
3. En un cinema veient el 1917. Jo sé en quina part de la pel·lícula hi ha aquest creixement de decibels al principi, però no diré res, tot i que no crec que sigui un spoiler.

Nota: totes les mesures mostrades es van fer mesos abans de la pandèmia causada per la malaltia COVID-19

Pas 10: Problemes trobats

En la creació d’aquest projecte em vaig enfrontar a alguns problemes dels quals vull parlar, ja que formen part de tota creació de fabricants.

1. Codi de tira de LED de Neopixel: el problema més important amb el codi va ser la tira de LED i els retards en l'animació, que van afectar tots els programes (inclosa la freqüència d'actualització de la pantalla de set segments). He utilitzat mil·lis, però tot i així ho he afectat tot, de manera que he acabat marxant amb un codi que he fet que no ha afectat la resta de components, però l’animació no ha començat en el primer LED, comença en un aleatori (no ho faig) no sé per què), però encara sembla genial. He cercat molt i el problema de l'animació de colorwipe sembla que no es pot solucionar.
2. Aquest no és un problema important, el sensor SparkFun que vaig comprar no tenia capçaleres, de manera que en vaig comprar i les vaig soldar, però dificulten la col·locació del sensor a la caixa impresa en 3D. Però, com que no sóc el millor en soldar, ho vaig deixar així i està una mica fora de lloc.
3. En muntar el cas final, vaig trobar que era difícil col·locar correctament les corbes impreses en 3D dels laterals, de manera que vaig dissenyar una altra peça per col·locar-les i enganxar-les correctament.

Suposo que sóc perfeccionista (de vegades és dolent), però crec que hi ha molt marge de millora.

També vaig pensar a afegir un mòdul Wi-Fi ESP8266 per accedir-hi també a través d’un telèfon, PC, etc. per veure les lectures en lloc d’apagar el Sound Meter i agafar la targeta MicroSD.