Geluidsmeter - Arduino - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

In deze Instructable laat ik zien hoe je een geluidsmeter maakt met behulp van een Arduino en nog wat meer componenten.

Dit is een schoolproject dat ik onlangs heb gedaan en waar ik een jaar over heb gedaan. Het is gebaseerd op de constructie van een geluidsmeter die geluidsniveaus in decibel registreert. Het doel was om geluidsoverlast aan het licht te brengen, een vorm van vervuiling die minder bekend is, maar die ons in ons dagelijks leven voortdurend beïnvloedt.

Stap 1: Benodigdheden

Elektronica:

• 1 - Arduino MEGA 2560
• 1 - SparkFun-geluidsdetector
• 1 - MicroSD-kaartmodule
• 1 - Standaard protoboard
• 1 - Neopixel LED-strip
• 1 - LCD (20X4)
• 1 - RTC DS3231 (echte tijdklok)
• 1 - Zeven graden display
• 2 - 9V-batterijen
• 1 - Buck-omzetter
• 12 - 220 Weerstand
• 1 - 470 Weerstand
• Kabels
• 2 - Schakelaars
• 1 - 1000 μF condensator

3d printen:

• Anet A8
• Bq Zwart PLA

Montage/gereedschap:

• Hete lijm + Heet lijmpistool
• Superlijm
• Schroeven 3 mm x verschillende lengtes
• Dubbelzijdige tape
• Soldeerbout + krimpkousen
• Schroevendraaier
• Elektrische tape

Stap 2: Schakelschema

Op deze afbeelding ziet u het diagram van het circuit, gedaan in Fritzing. Ik heb geprobeerd een schematisch schakelschema te maken, maar ik heb het een beetje verprutst, dus ik heb dit meer "visuele" gemaakt, hoewel ik het nog een keer wil proberen.

Ik zal het proberen uit te leggen.

Allereerst is de Arduino MEGA het brein van de geluidsmeter, het heeft de code die elk onderdeel bestuurt. De rode PCB is de SparkFun Sound Detector die de amplitude van de golven leest, later omgerekend naar dB. Deze metingen worden op de MicroSD-kaart opgeslagen samen met de dag en hoe laat ze zijn genomen (RTC-module), ook worden ze weergegeven in het zevensegmentendisplay.

We hebben ook een Neopixel LED-strip, bestaande uit 37 individueel aangestuurde LED's, die in verschillende kleuren oplichten, afhankelijk van de decibelmetingen, uitgelegd in het LCD-scherm (zie afbeelding hierboven).

• Rood: boven 120 dB wat de pijngrens is.
• Geel: tussen 65 en 120 dB.
• Groen: boven 30 dB, wat het minimum is dat de geluidsmeter kan detecteren.

Dit was ontworpen om op een verkeerslicht te lijken en was oorspronkelijk gepland om slechts 3 LED's te zijn (ik dacht zelfs aan een enkele RGB-LED, maar het was niet esthetisch aangenaam). Deze Neopixel LED Strip wordt gevoed door een 9V batterij, maar aangezien hij maar 5V nodig heeft, heb ik een Buck Converter gebruikt om de spanning te verlagen met een 1000 μF condensator en een 470 Ω weerstand om de LED's niet te verbranden.

De rest van de componenten, inclusief de Arduino, werden gevoed door een andere 9V-batterij.

Er zijn ook twee schakelaars: één voor de hoofdelektronica (Arduino, enz.) en de andere alleen voor de LED-strip, voor het geval ik niet wil dat ze oplichten.

OPMERKING: In het diagram om het gemakkelijker te maken om de verbindingen te zien, is er een klein protoboard, maar in de build heb ik er geen gebruikt.

Stap 3: Codeer

"laden = "lui"

Ik heb mijn Anet A8 nu ongeveer 4 jaar (I LOVE IT) en ik heb altijd TinkerCAD gebruikt, een gratis online CAD-programma waarmee je kunt ontwerpen wat je maar wilt! Het is heel intuïtief en ik leerde door te knutselen (het internet is een bron van info, ik heb dankzij het en het geweldige Arduino-forum leren coderen en projecten doen met Arduino. Maar ook alles wat ik nu van 3D-printers heb. Daarom heb ik besloten om dit bericht en deel mijn ervaring).

Voor dit project ben ik overgestapt op Fusion 360 omdat TinkerCAD enkele ontwerpbeperkingen heeft, oorspronkelijk kreeg ik Fusion voordat ik aan het project dacht omdat je het voor hobbyisten zou kunnen krijgen (echt cool als je het maar af en toe gebruikt om je kleine creaties te ontwerpen), hoewel ik hem pas gebruikte toen ik besloot om de geluidsmeter te maken.

Dankzij de basiskennis die ik had van mijn vorige TinkerCAD-avonturen leerde ik snel de basis en maakte de eerste versie van de behuizing (zie eerste foto), ik vond het leuk en ik gebruikte het om te zien hoe de Sound Meter werkte en wat experimenten (proef en fout). Maar ik dacht dat ik een mooier exemplaar kon ontwerpen, dus maakte ik versie 2 (en de laatste), de zwarte en ronde behuizing.

In dit laatste ontwerp heb ik een paar dingen verbeterd om het functioneler en mooier te maken:

• De grootte verkleind
• Neopixel ledstrip
• Betere organisatie
• Knurl patten om gemakkelijk de bovenkant eraf te halen.
• Zwart filament (eleganter;))

Beide zijn in stukken verdeeld om in het Anet A8 bed te passen. In versie 2 zijn er 26 stukken, en je kunt de bovenkant eraf halen en de ingewanden van de machine zien, ik heb het ook zo ontworpen dat je de Arduino niet hoeft los te schroeven bij het aansluiten op de computer.

Details

Dit ontwerp heeft enkele details die ik wil benadrukken:

1. Het kartelontwerp Om meer grip toe te voegen en het bovenste deel op te tillen (3e foto). Ik heb ook de ingang van LED-kabels verborgen met isolatietape.
2. SD-kaart het heeft een groef om het gemakkelijker te maken om het op te pakken (4e foto).
3. Gids Om het bovenste deel op zijn plaats te houden heb ik een driehoekige gids ontworpen (5e foto).
4. Siliconen zelfklevende aanslag onder het onderste stuk.

Stap 5: 3D printen

Beide versies duurden lang om af te drukken.

Ik ga het hebben over de definitieve versie. Ik gebruikte de Cura slicer en mijn parameters waren:

• De meeste stukken hebben geen ondersteuning nodig
• In sommige ervan heb ik een rok gebruikt omdat ze lang of klein waren, zodat ze aan het bed konden blijven plakken.
• Temperatuur = 205º
• Bed = 60º
• Ventilator Ja
• 0,2 mm
• Snelheid = 35 mm/s ca. (hangt af van het stuk). Hoewel de eerste laag 30 m/s is.
• Infill 10 - 15% (Het hangt ook af van het stuk).

Een van de foto's toont enkele stukken.

Stap 6: Montage

Op de foto's is het verschil qua organisatie te zien.

Zoals altijd ga ik me concentreren op de definitieve versie, de zwarte. Helaas heb ik geen foto's van de build, maar ik hoop dat deze foto's laten zien hoe het allemaal is ingesteld.

Beide batterijen hebben twee compartimenten om ze vast te houden en het vervangen ervan te vergemakkelijken, ik heb ze met dubbelzijdig plakband geplakt. Ik heb ook JTS-connectoren gebruikt (ik denk dat dat de universele naam is, want er zijn verschillende soorten, maar ik heb ook een foto toegevoegd van degene die ik heb gebruikt) ze maken het ook gemakkelijker om de batterijen eruit te halen.

Ik bedekte alle plaatsen waar ik gesoldeerd had met krimpkousen.

Het LCD-scherm wordt ook vastgehouden met wat dubbelzijdig plakband. En sommige onderdelen worden op hun plaats gehouden met schroeven met een diameter van 3 mm en verschillende lengtes, behalve de MicroSD-module, die kleinere gaten had, dus ik hield hem op zijn plaats met enkele die ik had liggen en de juiste maat hadden.

De schakelaars en het display met zeven segmenten waren omwikkeld met isolatietape, dus het was niet nodig om hete lijm of superlijm te gebruiken omdat ze goed op hun plaats zaten.

Stap 7: Kalibratie

De beste manier zou kunnen zijn met een andere geluidsmeter, maar die heb ik niet, dus ik gebruikte een app op mijn telefoon. En deze fisics formule om de decibel te krijgen.

Stap 8: Resultaat

Dit is dus het eindresultaat van beide gevallen. Ik heb foto's van beide bijgevoegd, maar alle componenten van de eerste versie staan op de laatste, wat het echte eindresultaat is, maar ik wil de andere niet vergeten omdat het ook een onderdeel was van het creatieproces.

OPMERKING: dit is een post die nog steeds in uitvoering is, ik kan enkele dingen veranderen, zoals meer uitleg over de kalibratie of een video toevoegen die laat zien dat het werkt.

Stap 9: Conclusie

Ik heb op sommige plaatsen gemeten met de door mij gebouwde geluidsmeter om te zien met hoeveel geluidsoverlast we leven en ik heb in Excel wat grafieken gemaakt die laten zien hoe het fluctueert en de maximale en minimale dB-pieken.

1. Dit is in de verandering van klassen op mijn school.
2. Een indoorfeest op oudejaarsavond, ik merkte dat de laagste decibels waren bij het wisselen van een nummer.
3. In een bioscoop die 1917 aan het kijken is. Ik weet een beetje in welk deel van de film die toenemende decibel aan het begin is, maar ik zal niets zeggen, hoewel ik niet denk dat het een spoiler is.

Let op: elke getoonde maatregel is maanden voor de pandemie als gevolg van de ziekte COVID-19 genomen

Stap 10: ondervonden problemen

Bij het maken van dit project kreeg ik te maken met een aantal problemen waar ik het over wil hebben, omdat ze deel uitmaken van de creatie van elke maker.

1. Neopixel LED-stripcode: Het grootste probleem met de code was de LED-strip en de animatievertragingen, die van invloed waren op de hele programma's (inclusief de verversingssnelheid van het zevensegmentendisplay). Ik gebruikte millis maar had nog steeds invloed op alles, dus ik eindigde met een code die ik had gemaakt die geen invloed had op de rest van de componenten, maar de animatie begon niet in de eerste LED, hij zou in een willekeurige beginnen (ik weet het niet ' weet niet waarom), maar het ziet er nog steeds cool uit. Ik heb veel gezocht en het probleem van de colourwipe-animatie lijkt niet op te lossen.
2. Dit is geen groot probleem, de SparkFun-sensor die ik kocht had geen headers, dus ik kocht er een en soldeerde ze, maar ze belemmeren het plaatsen van de sensor in de 3D-geprinte behuizing. Maar aangezien ik niet de beste ben in solderen heb ik het zo gelaten en is het een beetje misplaatst.
3. Bij het monteren van de laatste behuizing vond ik het te moeilijk om de 3D-geprinte rondingen van de zijkanten correct te plaatsen, dus ontwierp ik een ander stuk om ze correct te plaatsen en te lijmen.

Ik denk dat ik een perfectionist ben (soms is het slecht), maar ik denk dat er veel ruimte is voor verbetering.

Ik dacht er ook aan om een ESP8266 wifi-module toe te voegen om ook toegang te krijgen via een telefoon, pc, enz. om de meetwaarden te zien in plaats van de geluidsmeter uit te schakelen en de MicroSD-kaart op te pakken.