Máy đo âm thanh - Arduino: 10 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Trong Tài liệu hướng dẫn này, tôi sẽ hướng dẫn cách tạo Máy đo âm thanh bằng Arduino và một số thành phần khác.

Đây là một dự án trường học mà tôi đã thực hiện gần đây mà tôi đã mất một năm để hoàn thành, nó dựa trên việc xây dựng một Máy đo âm thanh ghi lại mức âm thanh theo đơn vị decibel. Mục tiêu là làm nổi bật ô nhiễm tiếng ồn, một loại ô nhiễm ít được biết đến, nhưng liên tục ảnh hưởng đến chúng ta trong cuộc sống hàng ngày.

Bước 1: Nguồn cung cấp

Thiết bị điện tử:

• 1 - Arduino MEGA 2560
• 1 - Máy dò âm thanh SparkFun
• 1 - Mô-đun thẻ MicroSD
• 1 - Protoboard tiêu chuẩn
• 1 - Dải đèn LED Neopixel
• 1 - LCD (20X4)
• 1 - RTC DS3231 (Đồng hồ Tme thực)
• 1 - Hiển thị bảy độ
• Pin 2 - 9V
• 1 - Công cụ chuyển đổi Buck
• Điện trở 12 - 220 Ω
• Điện trở 1 - 470 Ω
• Cáp
• 2 - Công tắc
• Tụ điện 1 - 1000 μF

in 3d:

• Anet A8
• Bq đen PLA

Lắp ráp / công cụ:

• Keo nóng + Súng bắn keo nóng
• Keo siêu dính
• Vít 3mm x chiều dài khác nhau
• Băng keo hai mặt
• Sắt hàn + ống co nhiệt
• Cái vặn vít
• Băng điện

Bước 2: Sơ đồ mạch

Trong hình này, bạn có thể thấy sơ đồ của mạch, được thực hiện trong Fritzing. Tôi đã thử tạo một sơ đồ mạch sơ đồ nhưng tôi đã làm sai một chút vì vậy tôi đã kết thúc việc tạo ra một sơ đồ "trực quan" hơn này, mặc dù tôi muốn thử một lần nữa.

Tôi sẽ cố gắng giải thích nó.

Trước hết, Arduino MEGA là bộ não của Máy đo âm thanh, nó có mã điều khiển mọi thành phần. PCB màu đỏ là Máy dò âm thanh SparkFun đọc amplitud của sóng, sau này được chuyển đổi thành dB. Các thước đo này được lưu trữ trong Thẻ MicroSD cùng với ngày và thời gian chúng được thực hiện (Mô-đun RTC), chúng cũng được hiển thị trong màn hình bảy phân đoạn.

Chúng tôi cũng có dải đèn LED Neopixel, bao gồm 37 đèn LED được điều khiển riêng biệt, sáng lên với các màu khác nhau tùy thuộc vào số đọc decibel, được giải thích trong màn hình LCD (xem hình trên).

• Màu đỏ: trên 120 dB là ngưỡng đau.
• Màu vàng: từ 65 đến 120 dB.
• Màu xanh lá cây: trên 30 dB, là mức tối thiểu mà Máy đo âm thanh có thể phát hiện.

Đây là thiết kế giống với đèn giao thông và ban đầu được lên kế hoạch chỉ là 3 đèn LED (tôi thậm chí đã nghĩ đến một đèn LED RGB duy nhất nhưng nó không dễ chịu về mặt thẩm mỹ). Dải đèn LED Neopixel này được cung cấp bởi pin 9V nhưng vì nó chỉ cần 5V, tôi đã sử dụng Bộ chuyển đổi Buck để hạ điện áp bằng tụ điện 1000 μF và điện trở 470 Ω để không làm cháy đèn LED.

Phần còn lại của các thành phần, bao gồm cả Arduino được cung cấp bởi một pin 9V khác.

Ngoài ra còn có hai công tắc: một cho thiết bị điện tử chính (Arduino, v.v.) và công tắc khác chỉ dành cho Dải LED, trong trường hợp tôi không muốn chúng sáng lên.

LƯU Ý: Trong sơ đồ để dễ dàng nhìn thấy các hình nón, có một bảng dẫn nhỏ nhưng trong bản dựng, tôi đã không sử dụng một bảng này.

Bước 3: Mã

"loading =" lười biếng"

Tôi đã sử dụng Anet A8 của mình khoảng 4 năm nay (TÔI YÊU THÍCH NÓ) và tôi luôn sử dụng TinkerCAD, một chương trình CAD miễn phí trực tuyến cho phép bạn thiết kế wathever bạn muốn! Nó rất trực quan và tôi đã học được bằng cách mày mò (Internet là nguồn thông tin dồi dào, tôi đã học cách viết mã và làm các dự án với Arduino nhờ nó và diễn đàn Arduino tuyệt vời. Nhưng tất cả mọi thứ tôi hiện có từ Máy in 3D. Đó là lý do tại sao tôi quyết định làm bài đăng này và chia sẻ kinh nghiệm của tôi).

Đối với dự án này, tôi đã chuyển sang Fusion 360 vì TinkerCAD có một số hạn chế về thiết kế, ban đầu tôi nhận Fusion trước khi nghĩ về dự án vì bạn có thể lấy nó cho những người có sở thích (thực sự tuyệt vời nếu bạn chỉ sử dụng nó một lần để thiết kế các tác phẩm nhỏ của mình), altough Tôi đã không sử dụng nó cho đến khi tôi quyết định tạo Máy đo âm thanh.

Nhờ kiến thức cơ bản mà tôi có được từ những cuộc phiêu lưu TinkerCAD trước đây của mình, tôi đã nhanh chóng học được những kiến thức cơ bản và tạo ra phiên bản đầu tiên của vỏ (xem hình đầu tiên), tôi thích nó và tôi đã sử dụng nó để xem cách Máy đo âm thanh hoạt động và một số thử nghiệm (dùng thử và lỗi). Nhưng tôi nghĩ rằng tôi có thể thiết kế một cái nhìn đẹp hơn, vì vậy tôi đã tạo ra phiên bản 2 (và phiên bản cuối cùng), vỏ máy màu đen và cong.

Trong thiết kế cuối cùng này, tôi đã cải thiện một số thứ để làm cho nó hoạt động tốt hơn và đẹp hơn:

• Giảm kích thước
• Dải đèn LED Neopixel
• Tổ chức tốt hơn
• Knurl vỗ nhẹ để dễ dàng cất cánh.
• Dây tóc đen (thanh lịch hơn;))

Cả hai đều được chia nhỏ ra để vừa với giường Anet A8. Ở phiên bản 2 có 26 miếng, bạn có thể tháo phần trên ra và xem ruột máy, tôi cũng thiết kế để không phải tháo Arduino khi kết nối với máy tính.

Thông tin chi tiết

Thiết kế này có một số chi tiết mà tôi muốn làm nổi bật:

1. Thiết kế knurl Để tăng thêm độ bám và giúp nâng phần trên lên (hình thứ 3). Tôi cũng giấu lối vào của dây cáp LED che nó bằng băng dính điện.
2. Thẻ SD có rãnh để dễ dàng lấy thẻ hơn (hình thứ 4).
3. Hướng dẫn Để giúp giữ phần trên cùng đúng vị trí, tôi đã thiết kế một hướng dẫn hình tam giác (hình thứ 5).
4. Vết sưng bằng chất kết dính silicone dừng lại dưới miếng đáy.

Bước 5: In 3D

Cả hai phiên bản đều mất nhiều thời gian để in.

Tôi sẽ nói về phiên bản cuối cùng. Tôi đã sử dụng máy cắt lát Cura và các thông số của tôi là:

• Hầu hết các phần không cần hỗ trợ
• Tôi đã sử dụng váy ở một số trong số chúng vì chúng cao hoặc nhỏ, để giúp chúng bám vào giường.
• Nhiệt độ = 205º
• Giường = 60º
• Quạt Có
• 0,2 mm
• Tốc độ = 35 mm / s khoảng. (tùy thuộc vào từng miếng). Mặc dù lớp thứ nhất là 30 m / s.
• Đổ 10 - 15% (Cũng tùy từng miếng).

Một trong những hình ảnh cho thấy một số mảnh.

Bước 6: Lắp ráp

Trong các bức ảnh có thể nhận ra sự khác biệt liên quan đến nhận thức.

Như mọi khi, tôi sẽ tập trung vào phiên bản cuối cùng, phiên bản màu đen. Thật không may, tôi không có bất kỳ hình ảnh nào về tòa nhà, nhưng tôi hy vọng những bức ảnh này cho thấy tất cả cách thiết lập của nó.

Cả hai pin đều có hai compartmen để giữ chúng và thay thế dễ dàng hơn, tôi đã dán chúng bằng băng dính hai mặt. Tôi cũng đã sử dụng các đầu nối JTS (tôi nghĩ đó là tên phổ biến, vì có nhiều loại khác nhau, nhưng tôi cũng đã thêm ảnh của những loại tôi đã sử dụng) chúng cũng giúp lấy pin dễ dàng hơn.

Tôi đã bao phủ tất cả những chỗ đã được tôi hàn bằng ống co nhiệt.

Màn hình LCD cũng được giữ bằng một số băng hai mặt. Và một số bộ phận được giữ cố định bằng các vít có đường kính 3mm và nhiều chiều dài khác nhau ngoại trừ Mô-đun MicroSD, có các lỗ nhỏ hơn nên tôi đã giữ nó đúng vị trí với một số mà tôi đã đặt xung quanh và có kích thước chính xác.

Các công tắc và màn hình hiển thị bảy phân đoạn được quấn trong băng dính điện nên không cần sử dụng keo nóng hoặc keo siêu dính vì chúng được lắp vừa khít vào các vị trí tương ứng.

Bước 7: Hiệu chuẩn

Cách tốt nhất có thể là với một Máy đo âm thanh khác nhưng tôi không có nên tôi đã sử dụng một ứng dụng trong điện thoại của mình. Và công thức cá này để thu được decibel.

Bước 8: Kết quả

Vì vậy, đây là kết quả cuối cùng của cả hai trường hợp. Tôi đã đính kèm hình ảnh của cả hai nhưng tất cả các thành phần của phiên bản đầu tiên đều nằm trên bức cuối cùng, đó là kết quả cuối cùng thực sự nhưng tôi không muốn quên cái còn lại vì nó cũng là một phần của quá trình tạo ra.

LƯU Ý: Đây là một bài đăng vẫn đang được tiến hành, tôi có thể thay đổi một số thứ, chẳng hạn như giải thích thêm về hiệu chuẩn hoặc thêm video cho thấy nó đang hoạt động.

Bước 9: Kết luận

Tôi đã đo một số nơi bằng Máy đo âm thanh mà tôi đã xây dựng để xem mức độ ô nhiễm tiếng ồn mà chúng ta đang sống và tôi đã thực hiện một số đồ họa trong Excel cho thấy nó dao động như thế nào và các đỉnh dB tối đa và tối thiểu.

1. Điều này là do sự thay đổi của các clas trong trường học của tôi.
2. Một bữa tiệc trong nhà vào đêm giao thừa, tôi nhận thấy rằng decibel thấp nhất khi thay đổi một bài hát.
3. Trong rạp chiếu phim đang xem năm 1917. Tôi biết đoạn phim tăng decibel ở phần đầu là ở đoạn nào nhưng tôi sẽ không nói gì cả, mặc dù tôi không nghĩ đó là một đoạn quảng cáo.

Lưu ý: mọi biện pháp được chỉ ra đều được thực hiện vài tháng trước đại dịch do bệnh COVID-19 gây ra

Bước 10: Sự cố gặp phải

Trong quá trình tạo ra dự án này, tôi đã phải đối mặt với một số vấn đề mà tôi muốn nói đến bởi vì chúng là một phần của sự sáng tạo của mọi nhà sản xuất.

1. Mã dải LED Neopixel: Vấn đề lớn nhất với mã là dải LED và độ trễ hoạt ảnh, ảnh hưởng đến toàn bộ chương trình (bao gồm cả tốc độ làm tươi của màn hình bảy đoạn). Tôi đã sử dụng mili nhưng vẫn ảnh hưởng đến mọi thứ vì vậy tôi đã kết thúc với một mã do tôi tạo ra không ảnh hưởng đến phần còn lại của các thành phần nhưng hoạt ảnh không bắt đầu trong đèn LED đầu tiên, nó sẽ bắt đầu ngẫu nhiên (Tôi không t biết tại sao), nhưng nó vẫn trông rất ngầu. Tôi đã tìm kiếm rất nhiều và vấn đề của hoạt ảnh colourwipe dường như không thể khắc phục được.
2. Đây không phải là vấn đề lớn, cảm biến SparkFun mà tôi mua không có tiêu đề nên tôi đã mua và hàn chúng nhưng chúng cản trở việc đặt cảm biến trong hộp in 3D. Nhưng, vì tôi không phải là người giỏi hàn nhất nên tôi đã để nó như vậy và hơi không đúng chỗ.
3. Khi lắp ráp chiếc hộp cuối cùng, tôi thấy rất khó để đặt chính xác các đường cong in 3D của các bên nên tôi đã thiết kế một phần khác để đặt và dán chúng một cách chính xác.

Đoán rằng tôi là một người cầu toàn (đôi khi điều đó thật tệ) nhưng tôi nghĩ rằng có rất nhiều chỗ để cải thiện.

Tôi cũng đã nghĩ đến việc thêm Mô-đun Wi-fi ESP8266 để cũng có thể truy cập qua điện thoại, PC, v.v. để xem các kết quả đọc thay vì tắt Đồng hồ đo âm thanh và nhặt thẻ MicroSD.