Ses Ölçer - Arduino: 10 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Bu Eğitilebilir Kitapta, bir Arduino ve daha fazla bileşen kullanarak nasıl Ses Ölçer yapılacağını göstereceğim.

Bu, yakın zamanda yaptığım ve tamamlamam bir yılımı alan bir okul projesi, ses seviyelerini desibel olarak kaydeden bir Ses Ölçer'in yapımına dayanıyor. Amaç, daha az bilinen, ancak günlük hayatımızda bizi sürekli etkileyen bir kirlilik türü olan gürültü kirliliğini vurgulamaktı.

Adım 1: Sarf Malzemeleri

Elektronik:

• 1 - Arduino MEGA 2560
• 1 - SparkFun Ses Dedektörü
• 1 - MicroSD Kart Modülü
• 1 - Standart protokol
• 1 - Neopiksel LED Şerit
• 1 - LCD (20X4)
• 1 - RTC DS3231(Gerçek Zamanlı Saat)
• 1 - Yedi bölmeli ekran
• 2 - 9V Piller
• 1 - Buck Dönüştürücü
• 12 - 220 Ω Direnç
• 1 - 470 Ω Direnç
• kablolar
• 2 - Anahtarlar
• 1 - 1000 μF Kondansatör

3D Baskı:

• Anet A8
• Bq Siyah PLA

Montaj/araçlar:

• Sıcak tutkal + Sıcak tutkal tabancası
• Süper yapıştırıcı
• Vidalar 3 mm x çeşitli uzunluklarda
• Çift taraflı bant
• Havya + Isıyla daralan borular
• Tornavida
• Elektrik bandı

Adım 2: Devre Şeması

Bu resimde Fritzing'de yapılan devrenin şemasını görebilirsiniz. Şematik bir devre şeması oluşturmaya çalıştım ama biraz karıştırdım, bu yüzden bunu daha "görsel" hale getirdim, yine de denemek istiyorum.

Onu açıklamaya çalışacağım.

Öncelikle Arduino MEGA, Sound Meter'ın beynidir, her bileşeni kontrol eden koda sahiptir. Kırmızı PCB, dalgaların genliğini okuyan ve daha sonra dB'ye dönüştürülen SparkFun Ses Dedektörüdür. Bu ölçüler gün ve saat kaçta alındığı (RTC Modülü) ile birlikte MicroSD Kartta saklanır, ayrıca yedi segmentli ekranda görüntülenir.

Ayrıca LCD'de açıklanan desibel okumalarına bağlı olarak farklı renklerde yanan 37 ayrı ayrı kontrol edilen LED'den oluşan bir Neopiksel LED şeridimiz var (yukarıdaki resme bakın).

• Kırmızı: Ağrı eşiği olan 120 dB'nin üzerinde.
• Sarı: 65 ile 120 dB arasında.
• Yeşil: Ses Ölçer'in algılayabileceği minimum değer olan 30 dB'nin üzerinde.

Bu bir trafik ışığına benzeyecek şekilde tasarlandı ve başlangıçta sadece 3 LED olması planlandı (tek bir RGB LED'i bile düşündüm ama estetik olarak hoş değildi). Bu Neopiksel LED Şerit, 9V pil ile çalışır, ancak yalnızca 5V'ye ihtiyaç duyduğundan, LED'leri yakmamak için 1000 μF kapasitör ve 470 Ω direnç ile voltajı düşürmek için bir Buck Dönüştürücü kullandım.

Arduino da dahil olmak üzere geri kalan bileşenler, başka bir 9V pil ile güçlendirildi.

Ayrıca iki anahtar var: biri ana elektronikler (Arduino, vb.) için, diğeri ise yanmasını istemediğim takdirde yalnızca LED Şerit için.

NOT: Bağlantıları görmeyi kolaylaştırmak için şemada küçük bir protokol var ama yapıda kullanmadım.

Adım 3: Kodlayın

"yükleniyor="tembel"

Anet A8'imi yaklaşık 4 yıldır kullanıyorum (BUNU SEVİYORUM) ve her zaman, istediğiniz her şeyi tasarlamanıza izin veren ücretsiz bir çevrimiçi CAD programı olan TinkerCAD'i kullandım! Çok sezgisel ve kurcalayarak öğrendim (İnternet çok büyük bir bilgi, Arduino ve muhteşem Arduino forumu sayesinde kodlamayı ve proje yapmayı öğrendim. Ama artık her şeyi 3D Yazıcılardan aldım. Bu yüzden yapmaya karar verdim. bu gönderi ve deneyimlerimi paylaşın).

Bu proje için Fusion 360'a geçtim çünkü TinkerCAD'in bazı tasarım sınırlamaları var, aslında projeyi düşünmeden önce Fusion'ı aldım çünkü onu hobiler için alabilirsiniz (küçük kreasyonlarınızı tasarlamak için arada bir kullanırsanız gerçekten harika), Sound Meter'ı yaratmaya karar verene kadar kullanmadım.

Önceki TinkerCAD maceralarımdan edindiğim temel bilgiler sayesinde, temel bilgileri çabucak öğrendim ve kasanın ilk versiyonunu oluşturdum (ilk resme bakın), beğendim ve Sound Meter'ın nasıl çalıştığını ve bazı deneyleri (deneme) görmek için kullandım. ve hata). Ama daha iyi görünen bir tane tasarlayabileceğimi düşündüm, bu yüzden siyah ve kıvrımlı kılıf olan 2. versiyonu (ve sonuncusunu) yarattım.

Bu son tasarımda, daha işlevsel ve güzel hale getirmek için birkaç şey geliştirdim:

• Boyut küçültülmüş
• Neopiksel LED şerit
• Daha iyi organizasyon
• Üst kısmı kolayca çıkarmak için tırtıklı patten.
• Siyah filament (daha zarif;))

Her ikisi de Anet A8 yatağına sığacak şekilde parçalara ayrılmıştır. Versiyon 2'de 26 parça var ve üstünü çıkarıp makinenin iç kısımlarını görebilirsiniz, ayrıca Arduino'yu bilgisayara bağlarken sökmek zorunda kalmamak için tasarladım.

Detaylar

Bu tasarımın vurgulamak istediğim bazı detayları var:

1. Tırtıl tasarımı Daha fazla tutuş eklemek ve üst kısmı kaldırmaya yardımcı olmak için (3. resim). Ayrıca elektrik bandı ile kaplayan LED kabloların girişini de sakladım.
2. SD kart, onu almayı kolaylaştırmak için bir oluğa sahiptir (4. resim).
3. Kılavuz Üst kısmı yerinde tutmaya yardımcı olması için üçgen bir kılavuz tasarladım (5. resim).
4. Alt parçanın altında silikon yapışkan çarpma durur.

Adım 5: 3D Baskı

Her iki sürümün de yazdırılması uzun zaman aldı.

Final versiyonundan bahsedeceğim. Cura dilimleyiciyi kullandım ve parametrelerim şunlardı:

• Parçaların çoğunun desteğe ihtiyacı yok
• Bazılarında uzun ya da küçük olduğu için yatağa yapışmasına yardımcı olması için etek kullandım.
• Sıcaklık = 205º
• Yatak = 60º
• Hayran Evet
• 0,2 mm
• Hız = 35 mm/sn yakl. (parçaya göre değişir). İlk kat 30 m/s olmasına rağmen.
• Dolgu %10 - 15 (Ayrıca parçaya göre değişir).

Resimlerden biri bazı parçaları gösteriyor.

Adım 6: Montaj

Resimlerde organizasyon ile ilgili fark takdir edilebilir.

Her zaman olduğu gibi son versiyona, siyah olana odaklanacağım. Ne yazık ki, yapının herhangi bir resmi yok, ama umarım bu resimler her şeyin nasıl kurulduğunu gösterir.

Her iki pilin de tutması ve değiştirmesini kolaylaştırmak için iki bölmesi var, onları çift taraflı bantla yapıştırdım. Ayrıca JTS konektörleri kullandım (sanırım evrensel adı bu, çünkü çeşitli türleri var ama kullandıklarımın resmini de ekledim) pilleri çıkarmayı da kolaylaştırıyorlar.

Lehimlendiğim her yeri ısıyla daralan makaronlarla kapattım.

LCD ayrıca bir miktar çift taraflı bantla tutulur. Ve daha küçük deliklere sahip MicroSD Modülü hariç, bazı parçalar 3 mm çapında ve çeşitli uzunluklarda vidalarla yerinde tutuluyor, bu yüzden etrafı döşediğim ve doğru boyutta olan bazı parçalarla yerinde tuttum.

Anahtarlar ve yedi segmentli ekran elektrik bandına sarılmıştı, bu nedenle sıcak tutkal veya süper yapıştırıcı kullanmaya gerek yoktu çünkü ilgili yerlerine sıkıca oturdular.

Adım 7: Kalibrasyon

En iyi yol başka bir Sound Meter ile olabilir ama bende olmadığı için telefonumda bir uygulama kullandım. Ve bu fisik formülü desibel elde etmek için.

8. Adım: Sonuç

Yani bu, her iki durumun da nihai sonucudur. Her ikisinin de resimlerini ekledim ama ilk versiyonun tüm bileşenleri sonuncusunda, bu gerçek nihai sonuç ama diğerini unutmak istemiyorum çünkü o da yaratma sürecinin bir parçasıydı.

NOT: Bu hala devam eden bir gönderidir, kalibrasyonu daha fazla açıklamak veya çalıştığını gösteren bir video eklemek gibi bazı şeyleri değiştirebilirim.

9. Adım: Sonuç

Ne kadar gürültü kirliliği ile yaşadığımızı görmek için kurduğum Sound Meter ile bazı yerleri ölçtüm ve Excel'de nasıl dalgalandığını ve maksimum ve minimum dB piklerini gösteren bazı grafikler yaptım.

1. Bu benim okulumdaki sınıf değişikliğinde.
2. Yılbaşında bir kapalı partide, en düşük desibelin ne zaman bir şarkı değiştirdiğini fark ettim.
3. 1917 seyreden bir sinemada. Başlangıçta desibelin artması filmin hangi bölümünde olduğunu biliyorum ama spoiler olduğunu düşünmesem de bir şey diyemeyeceğim.

Not: Gösterilen her önlem, COVID-19 hastalığının neden olduğu pandemiden aylar önce yapılmıştır

Adım 10: Karşılaşılan Sorunlar

Bu projenin oluşturulmasında, her maker kreasyonunun bir parçası oldukları için bahsetmek istediğim bazı problemlerle karşılaştım.

1. Neopiksel LED şerit kodu: Kodla ilgili en büyük sorun, tüm programları (yedi segmentli ekranın yenileme hızı dahil) etkileyen LED şerit ve animasyon gecikmeleriydi. Millis kullandım ama yine de her şeyi etkiledim, bu yüzden geri kalan bileşenleri etkilemeyen yaptığım bir kodla ayrıldım ama animasyon ilk LED'de başlamadı, rastgele bir taneyle başlayacaktı (yapmıyorum) nedenini bilmiyorum), ama yine de harika görünüyor. Çok araştırdım ve renk silme animasyonu sorunu çözülemez görünüyor.
2. Bu büyük bir sorun değil, aldığım SparkFun sensörünün başlıkları yoktu, bu yüzden bir tane aldım ve lehimledim ancak sensörün 3D baskılı kasaya yerleştirilmesini engelliyorlar. Ama lehimlemede en iyisi olmadığım için öyle bıraktım ve biraz yanlış yerleştirilmiş.
3. Son kasayı monte ederken, kenarların 3D baskılı eğrilerini doğru bir şekilde yerleştirmenin zor olduğunu gördüm, bu yüzden onları doğru bir şekilde yerleştirmek ve yapıştırmak için başka bir parça tasarladım.

Sanırım ben mükemmeliyetçiyim (bazen kötü oluyor) ama bence geliştirilecek çok yer var.

Ayrıca Ses Ölçer'i kapatıp MicroSD kartı almak yerine okumaları görmek için bir telefon, bilgisayar vb. aracılığıyla erişmek için bir ESP8266 Wi-fi Modülü eklemeyi düşündüm.