Sound Meter - Arduino: 10 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Σε αυτό το Instructable θα δείξω πώς να φτιάξετε έναν μετρητή ήχου χρησιμοποιώντας ένα Arduino και μερικά ακόμη εξαρτήματα.

Αυτό είναι ένα σχολικό έργο που έκανα πρόσφατα και μου πήρε ένα χρόνο για να το ολοκληρώσω, βασίζεται στην κατασκευή ενός ηχομέτρου που καταγράφει τα επίπεδα ήχου σε ντεσιμπέλ. Ο στόχος ήταν να τονιστεί η ηχορύπανση, ένας τύπος ρύπανσης που είναι λιγότερο γνωστός, αλλά που μας επηρεάζει συνεχώς στην καθημερινή μας ζωή.

Βήμα 1: Προμήθειες

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ:

• 1 - Arduino MEGA 2560
• 1 - Ανιχνευτής ήχου SparkFun
• 1 - Μονάδα κάρτας MicroSD
• 1 - Τυπικό πρωτόπλακα
• 1 - Λωρίδα LED Neopixel
• 1 - LCD (20X4)
• 1 - RTC DS3231 (Real Tme Clock)
• 1 - Ένδειξη επτά αποχρώσεων
• Μπαταρίες 2 - 9V
• 1 - Μετατροπέας Buck
• 12 - 220 Ω Αντίσταση
• 1 - 470 Ω Αντίσταση
• Καλώδια
• 2 - Διακόπτες
• Πυκνωτής 1 - 1000 μF

Τρισδιάστατη εκτύπωση:

• Anet A8
• Bq Black PLA

Συναρμολόγηση/εργαλεία:

• Καυτή κόλλα + Πιστόλι θερμής κόλλας
• Υπερκόλλα
• Βίδες 3mm x διάφορα μήκη
• Ταινία διπλής όψης
• Συγκολλητικό σίδερο + σωλήνες συρρίκνωσης θερμότητας
• Κατσαβίδι
• Ηλεκτρική ταινία

Βήμα 2: Διάγραμμα κυκλώματος

Σε αυτήν την εικόνα μπορείτε να δείτε το διάγραμμα του κυκλώματος, που έγινε στο Fritzing. Προσπάθησα να δημιουργήσω ένα σχηματικό διάγραμμα κυκλώματος, αλλά το μπέρδεψα λίγο και κατέληξα να κάνω αυτό το πιο "οπτικό", αν και θέλω να το δοκιμάσω ξανά.

Θα προσπαθήσω να το εξηγήσω.

Πρώτα απ 'όλα, το Arduino MEGA είναι ο εγκέφαλος του ηχομέτρου, έχει τον κωδικό που ελέγχει κάθε στοιχείο. Το κόκκινο PCB είναι ο ανιχνευτής ήχου SparkFun που διαβάζει το εύρος των κυμάτων, αργότερα μετατρέπεται σε dB. Αυτά τα μέτρα αποθηκεύονται στην κάρτα MicroSD μαζί με την ημέρα και σε ποια ώρα λήφθηκαν (μονάδα RTC), επίσης εμφανίζονται στην οθόνη των επτά τμημάτων.

Διαθέτουμε επίσης μια λωρίδα LED Neopixel, αποτελούμενη από 37 ατομικά ελεγχόμενες λυχνίες LED, οι οποίες ανάβουν σε διαφορετικά χρώματα ανάλογα με τις ενδείξεις ντεσιμπέλ, όπως εξηγείται στην οθόνη LCD (δείτε την παραπάνω εικόνα).

• Κόκκινο: πάνω από 120 dB που είναι το όριο του πόνου.
• Κίτρινο: μεταξύ 65 και 120 dB.
• Πράσινο: πάνω από 30 dB, το οποίο είναι το ελάχιστο που μπορεί να ανιχνεύσει ο μετρητής ήχου.

Αυτό ήταν σχεδιασμένο για να μοιάζει με φανάρι και αρχικά είχε προγραμματιστεί να είναι μόλις 3 LED (σκέφτηκα ακόμη και ένα LED RGB αλλά δεν ήταν αισθητικά ευχάριστο). Αυτή η λωρίδα LED Neopixel τροφοδοτείται από μπαταρία 9V, αλλά, επειδή χρειάζεται μόνο 5V, χρησιμοποίησα έναν μετατροπέα Buck για να μειώσω την τάση με πυκνωτή 1000 μF και αντίσταση 470 Ω για να μην καούν τα LED.

Τα υπόλοιπα εξαρτήματα, συμπεριλαμβανομένου του Arduino, τροφοδοτούνταν από άλλη μπαταρία 9V.

Υπάρχουν επίσης δύο διακόπτες: ο ένας για τα κύρια ηλεκτρονικά (Arduino κ.λπ.) και ο άλλος μόνο για τη λωρίδα LED, σε περίπτωση που δεν θέλω να ανάψουν.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Στο διάγραμμα για να είναι πιο εύκολο να δείτε τις συνδέσεις υπάρχει ένα μικροσκοπικό πρωτόκολλο, αλλά στην κατασκευή δεν χρησιμοποίησα.

Βήμα 3: Κωδικός

"φόρτωση =" τεμπέλης"

Έχω το Anet A8 μου για περίπου 4 χρόνια τώρα (το αγαπώ) και χρησιμοποιούσα πάντα το TinkerCAD, το οποίο είναι ένα δωρεάν διαδικτυακό πρόγραμμα CAD που σας επιτρέπει να σχεδιάζετε ό, τι θέλετε! Είναι πολύ διαισθητικό και το έμαθα με το τσίμπημα (Το Διαδίκτυο είναι πανίσχυρη πληροφόρηση, έμαθα να κωδικοποιώ και να κάνω έργα με το Arduino χάρη σε αυτό και το εκπληκτικό φόρουμ Arduino. Αλλά και όλα όσα τώρα από τους 3D εκτυπωτές. Γι 'αυτό αποφάσισα να κάνω αυτή την ανάρτηση και μοιράσου την εμπειρία μου).

Για αυτό το έργο άλλαξα στο Fusion 360 επειδή το TinkerCAD έχει κάποιους περιορισμούς σχεδιασμού, αρχικά πήρα το Fusion πριν σκεφτώ το έργο επειδή θα μπορούσατε να το πάρετε για χομπίστες (πραγματικά υπέροχο αν το χρησιμοποιείτε μόνο μια φορά στο τόσο για να σχεδιάσετε τις μικροσκοπικές δημιουργίες σας), αν και δεν το χρησιμοποίησα μέχρι που αποφάσισα να δημιουργήσω τον μετρητή ήχου.

Χάρη στις βασικές γνώσεις που είχα από τις προηγούμενες περιπέτειές μου στο TinkerCAD έμαθα γρήγορα τα βασικά και δημιούργησα την πρώτη έκδοση της θήκης (δείτε την πρώτη εικόνα), μου άρεσε και το χρησιμοποίησα για να δω πώς λειτουργεί ο μετρητής ήχου και μερικά πειράματα (δοκιμή και λάθος). Αλλά σκέφτηκα ότι θα μπορούσα να σχεδιάσω μια καλύτερη εμφάνιση, έτσι δημιούργησα την έκδοση 2 (και την τελευταία), τη μαύρη και καμπύλη θήκη.

Σε αυτό το τελευταίο σχέδιο βελτίωσα μερικά πράγματα για να το κάνω πιο λειτουργικό και όμορφο:

• Μείωσε το μέγεθος
• Λωρίδα LED Neopixel
• Καλύτερη οργάνωση
• Knurl patten για εύκολη απογείωση.
• Μαύρο νήμα (πιο κομψό;))

Και τα δύο χωρίζονται σε κομμάτια για να χωρέσουν στο κρεβάτι Anet A8. Στην έκδοση 2 υπάρχουν 26 κομμάτια και μπορείτε να αφαιρέσετε την κορυφή και να δείτε τα κότσια του μηχανήματος, το σχεδίασα επίσης για να μην χρειάζεται να ξεβιδώσετε το Arduino όταν το συνδέετε στον υπολογιστή.

Λεπτομέριες

Αυτός ο σχεδιασμός έχει μερικές λεπτομέρειες που θέλω να τονίσω:

1. Ο σχεδιασμός knurl Για να προσθέσετε περισσότερη πρόσφυση και να βοηθήσετε να σηκωθεί το πάνω μέρος (3η εικόνα). Έκρυψα επίσης την είσοδο καλωδίων LED που το καλύπτουν με ηλεκτρική ταινία.
2. Κάρτα SD έχει ένα αυλάκι για να είναι πιο εύκολο να το σηκώσετε (4η εικόνα).
3. Οδηγός Για να διατηρήσω το πάνω μέρος στη θέση του, σχεδίασα έναν τριγωνικό οδηγό (5η εικόνα).
4. Η κόλλα κόλλας σιλικόνης σταματά κάτω από το κάτω κομμάτι.

Βήμα 5: Τρισδιάστατη εκτύπωση

Και οι δύο εκδόσεις χρειάστηκαν πολύ χρόνο για να εκτυπωθούν.

Θα μιλήσω για την τελική έκδοση. Χρησιμοποίησα τον τεμαχιστή Cura και οι παράμετροί μου ήταν:

• Τα περισσότερα κομμάτια δεν χρειάζονται στηρίγματα
• Χρησιμοποίησα μια φούστα σε μερικά από αυτά επειδή ήταν ψηλά ή μικρά, για να τα βοηθήσω να κολλήσουν στο κρεβάτι.
• Θερμοκρασία = 205º
• Κρεβάτι = 60º
• Θαυμαστής Ναι
• 0,2 χλστ
• Ταχύτητα = 35 mm/s περίπου. (εξαρτάται από το κομμάτι). Αν και το πρώτο στρώμα είναι 30 m/s.
• Συμπλήρωση 10 - 15% (Εξαρτάται και από το κομμάτι).

Μία από τις εικόνες δείχνει μερικά από τα κομμάτια.

Βήμα 6: Συναρμολόγηση

Στις εικόνες μπορεί να αποτιμηθεί η διαφορά ως προς την οργάνωση.

Όπως πάντα, θα επικεντρωθώ στην τελική έκδοση, τη μαύρη. Δυστυχώς, δεν έχω φωτογραφίες της κατασκευής, αλλά ελπίζω ότι αυτές οι εικόνες δείχνουν πώς είναι όλα στημένα.

Και οι δύο μπαταρίες έχουν δύο εξαρτήματα για να τα κρατάνε και να διευκολύνουν την αντικατάστασή τους, τα κόλλησα με ταινία διπλής όψης. Χρησιμοποίησα επίσης συνδέσμους JTS (νομίζω ότι αυτό είναι το καθολικό όνομα, γιατί υπάρχουν διάφοροι τύποι, αλλά έχω προσθέσει επίσης μια εικόνα αυτών που χρησιμοποίησα) διευκολύνουν επίσης την αφαίρεση των μπαταριών.

Κάλυψα όλα τα μέρη που κόλλησα με σωλήνες συρρίκνωσης θερμότητας.

Η οθόνη LCD διατηρείται επίσης με κάποια ταινία διπλής όψης. Και ορισμένα μέρη συγκρατούνται με βίδες διαμέτρου 3mm και διάφορα μήκη εκτός από τη μονάδα MicroSD, η οποία είχε μικρότερες οπές, οπότε το κράτησα στη θέση του με μερικά που είχα τοποθετήσει γύρω και είχαν το σωστό μέγεθος.

Οι διακόπτες και η οθόνη των επτά τμημάτων ήταν τυλιγμένες σε ηλεκτρική ταινία, οπότε δεν υπήρχε η ανάγκη να χρησιμοποιηθεί ζεστή κόλλα ή σούπερ κόλλα επειδή τοποθετήθηκαν σφιχτά στις αντίστοιχες θέσεις τους.

Βήμα 7: Βαθμονόμηση

Ο καλύτερος τρόπος θα μπορούσε να είναι με άλλο Sound Meter, αλλά δεν το έχω, οπότε χρησιμοποίησα μια εφαρμογή στο τηλέφωνό μου. Και αυτός ο τύπος ψαρέματος για να αποκτήσετε τα ντεσιμπέλ.

Βήμα 8: Αποτέλεσμα

Αυτό λοιπόν είναι το τελικό αποτέλεσμα και των δύο περιπτώσεων. Έχω επισυνάψει φωτογραφίες και των δύο, αλλά όλα τα στοιχεία της πρώτης έκδοσης βρίσκονται στην τελευταία, το οποίο είναι το πραγματικό τελικό αποτέλεσμα, αλλά δεν θέλω να ξεχάσω την άλλη, επειδή ήταν επίσης μέρος της διαδικασίας δημιουργίας.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Αυτή είναι μια ανάρτηση σε εξέλιξη, ενδέχεται να αλλάξω κάποια πράγματα, όπως να εξηγήσω περισσότερο τη βαθμονόμηση ή να προσθέσω ένα βίντεο που δείχνει να λειτουργεί.

Βήμα 9: Συμπέρασμα

Μέτρησα μερικά μέρη με το Sound Meter που έφτιαξα για να δω με πόση ηχορύπανση ζούμε και έκανα μερικά γραφικά στο Excel που δείχνουν πώς αυξομειώνεται και τις μέγιστες και ελάχιστες κορυφές dB.

1. Αυτό είναι στην αλλαγή των συγκρούσεων στο σχολείο μου.
2. Ένα πάρτι σε κλειστό χώρο την παραμονή της Πρωτοχρονιάς, παρατήρησα ότι τα χαμηλότερα ντεσιμπέλ όπου όταν αλλάζω ένα τραγούδι.
3. Σε έναν κινηματογράφο που παρακολουθεί το 1917. Ξέρω κάπως σε ποιο μέρος της ταινίας είναι η αύξηση των ντεσιμπέλ στην αρχή αλλά δεν θα πω τίποτα, αν και δεν νομίζω ότι είναι spoiler.

Σημείωση: κάθε μέτρο που εμφανίστηκε έγινε μήνες πριν από την πανδημία που προκλήθηκε από τη νόσο COVID-19

Βήμα 10: Αντιμετωπίζονται προβλήματα

Κατά τη δημιουργία αυτού του έργου αντιμετώπισα κάποια προβλήματα για τα οποία θέλω να μιλήσω γιατί αποτελούν μέρος κάθε δημιουργίας δημιουργών.

1. Κωδικός λωρίδας LED Neopixel: Το μεγαλύτερο πρόβλημα με τον κωδικό ήταν η λωρίδα LED και οι καθυστερήσεις της κίνησης, οι οποίες επηρέασαν ολόκληρα τα προγράμματα (συμπεριλαμβανομένου του ρυθμού ανανέωσης της οθόνης επτά τμημάτων). Χρησιμοποίησα millis αλλά εξακολουθούσα να επηρεάζω τα πάντα, οπότε κατέληξα να φύγω με έναν κωδικό που έκανα που δεν επηρέασε τα υπόλοιπα εξαρτήματα, αλλά η κίνηση δεν ξεκίνησε στο πρώτο LED, θα ξεκινούσε σε τυχαία (δεν το κάνω) δεν ξέρω γιατί), αλλά εξακολουθεί να φαίνεται δροσερό. Έψαξα πολύ και το πρόβλημα του κινούμενου χρώματος σκουπίσματος φαίνεται αδιόρθωτο.
2. Αυτό δεν είναι ένα σημαντικό πρόβλημα, ο αισθητήρας SparkFun που αγόρασα δεν είχε κεφαλίδες, έτσι αγόρασα και τις κόλλησα, αλλά εμποδίζουν την τοποθέτηση του αισθητήρα στην τρισδιάστατη θήκη. Αλλά, επειδή δεν είμαι ο καλύτερος στη συγκόλληση, το άφησα έτσι και είναι ελαφρώς άστοχο.
3. Κατά τη συναρμολόγηση της τελικής θήκης διαπίστωσα ότι ήταν πολύ δύσκολο να τοποθετήσω σωστά τις καμπύλες με 3D εκτύπωση των πλευρών, έτσι σχεδίασα ένα άλλο κομμάτι για να τις τοποθετήσω και να τις κολλήσω σωστά.

Υποθέστε ότι είμαι τελειομανής (μερικές φορές είναι κακό), αλλά νομίζω ότι υπάρχουν πολλά περιθώρια βελτίωσης.

Σκέφτηκα επίσης να προσθέσω μια μονάδα Wi-Fi ESP8266 για πρόσβαση επίσης μέσω τηλεφώνου, υπολογιστή κ.λπ. για να δω τις ενδείξεις αντί να απενεργοποιήσω τον μετρητή ήχου και να παραλάβω την κάρτα MicroSD.