Шумомер - Arduino: 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

В этом руководстве я покажу, как сделать шумомер с использованием Arduino и некоторых других компонентов.

Это школьный проект, который я недавно реализовал, и на его выполнение у меня ушел год. Он основан на создании шумомера, который регистрирует уровни звука в децибелах. Цель заключалась в том, чтобы выделить шумовое загрязнение, тип загрязнения, который менее известен, но который постоянно влияет на нас в нашей повседневной жизни.

Шаг 1. Расходные материалы

Электроника:

• 1 - Ардуино MEGA 2560
• 1 - Звуковой детектор SparkFun
• 1 - Модуль карты MicroSD
• 1 - Стандартная макетная плата
• 1 - Светодиодная лента Neopixel
• 1 - ЖК-дисплей (20X4)
• 1 - RTC DS3231 (часы реального времени)
• 1 - Семи градусный дисплей
• 2 - 9В батареи
• 1 - Понижающий преобразователь
• 12-220 Ом резистор
• 1 - Резистор 470 Ом
• Кабели
• 2 - Переключатели
• 1 - Конденсатор 1000 мкФ

3D-печать:

• Анет А8
• Bq Черный PLA

Сборка / инструменты:

• Горячий клей + пистолет для горячего клея
• Супер клей
• Винты 3 мм x разной длины
• Двухсторонний скотч
• Паяльник + термоусадочные трубки
• Отвертка
• Электроизоляционная лента

Шаг 2: Принципиальная схема

На этой картинке вы можете увидеть схему схемы, выполненной во Fritzing. Я попытался создать принципиальную электрическую схему, но я немного испортил ее, поэтому в итоге я сделал эту более «наглядную», хотя я хочу попробовать еще раз.

Я постараюсь это объяснить.

Прежде всего, Arduino MEGA - это мозг шумомера, у него есть код, который контролирует каждый компонент. Красная печатная плата - это звуковой детектор SparkFun, который считывает амплитуду волн, которая позже преобразуется в дБ. Эти измерения хранятся на карте MicroSD вместе с датой и временем их выполнения (модуль RTC), а также отображаются на семисегментном дисплее.

У нас также есть светодиодная лента Neopixel, состоящая из 37 индивидуально управляемых светодиодов, которые загораются разными цветами в зависимости от показаний в децибелах, как показано на ЖК-дисплее (см. Рисунок выше).

• Красный: выше 120 дБ, что является болевым порогом.
• Желтый: от 65 до 120 дБ.
• Зеленый: выше 30 дБ, это минимум, который может обнаружить шумомер.

Он был спроектирован так, чтобы напоминать светофор, и изначально планировалось использовать всего 3 светодиода (я даже подумал об одном светодиоде RGB, но это было не эстетично). Эта светодиодная лента Neopixel питается от батареи 9 В, но, поскольку ей нужно всего 5 В, я использовал понижающий преобразователь для понижения напряжения с конденсатором 1000 мкФ и резистором 470 Ом, чтобы не сжечь светодиоды.

Остальные компоненты, включая Arduino, питались от другой батареи 9 В.

Также есть два переключателя: один для основной электроники (Arduino и т. Д.), А другой только для светодиодной ленты, на случай, если я не хочу, чтобы они загорались.

ПРИМЕЧАНИЕ: На диаграмме, чтобы было легче увидеть соединения, есть крошечная прототипная плата, но в сборке я ее не использовал.

Шаг 3: Код

"loading =" ленивый"

У меня Anet A8 уже около 4 лет (Я ОБОЖАЮ), и я всегда использовал TinkerCAD, бесплатную онлайн-программу САПР, которая позволяет вам проектировать все, что вы хотите! Это очень интуитивно понятно, и я научился, возясь (Интернет - это куча информации, я научился кодировать и делать проекты с Arduino благодаря этому и замечательному форуму Arduino. Но также и все, что я сейчас использую для 3D-принтеров. Вот почему я решил сделать этот пост и поделитесь своим опытом).

Для этого проекта я переключился на Fusion 360, потому что у TinkerCAD есть некоторые ограничения дизайна, изначально я получил Fusion, прежде чем думать о проекте, потому что вы могли получить его для любителей (действительно круто, если вы используете его только время от времени, чтобы создавать свои крошечные творения), хотя я не использовал его, пока не решил создать Шумомер.

Благодаря базовым знаниям, которые я получил из моих предыдущих приключений в TinkerCAD, я быстро изучил основы и создал первую версию корпуса (см. Первое изображение), мне она понравилась, и я использовал ее, чтобы увидеть, как работает Шумомер, и несколько экспериментов (пробная версия). и ошибка). Но я подумал, что смогу создать более красивый, поэтому я создал версию 2 (и последнюю), черный и пышный корпус.

В этом последнем дизайне я улучшил несколько вещей, чтобы сделать его более функциональным и красивым:

• Уменьшил размер
• Светодиодная лента Neopixel
• Лучшая организация
• Рифленая накатка позволяет легко снимать верх.
• Черная нить (более элегантная;))

Оба разделены на части, чтобы поместиться в кровать Anet A8. В версии 2 их 26 штук, и вы можете снять верхнюю часть и увидеть внутренности машины, я также спроектировал ее так, чтобы не нужно было откручивать Arduino при подключении к компьютеру.

Подробности

В этом дизайне есть некоторые детали, которые я хочу выделить:

1. Конструкция с накаткой Для увеличения сцепления и поднятия верхней части (3-е изображение). Также я спрятал вход светодиодных кабелей, закрыв его изолентой.
2. SD-карта имеет бороздку, чтобы ее было легче забрать (4-й рисунок).
3. Направляющая Чтобы помочь удерживать верхнюю часть на месте, я разработал треугольную направляющую (5-е изображение).
4. Упоры из силиконового клея под нижней частью.

Шаг 5: 3D-печать

Обе версии печатались долго.

Я расскажу о финальной версии. Я использовал слайсер Cura, и мои параметры были такими:

• Большинству деталей не нужны опоры.
• Я использовала юбку в некоторых из них, потому что они были высокими или маленькими, чтобы помочь им прилипнуть к кровати.
• Температура = 205º
• Кровать = 60º
• Вентилятор Да
• 0,2 мм
• Скорость = 35 мм / с прибл. (зависит от штуки). Хотя первый слой 30 м / с.
• Заполнение 10-15% (тоже зависит от штуки).

На одной из картинок изображены некоторые части.

Шаг 6: Сборка

На картинках можно увидеть разницу в организации.

Как всегда, я сосредоточусь на последней версии, черной. К сожалению, у меня нет фотографий сборки, но я надеюсь, что эти фотографии показывают, как все это устроено.

Обе батареи имеют два отсека для их хранения и облегчения их замены, я заклеил их двусторонним скотчем. Я также использовал разъемы JTS (я думаю, это универсальное название, потому что есть разные типы, но я также добавил изображение тех, которые использовал), они также облегчают извлечение батарей.

Я замазал все места, где паял, термоусадочными трубками.

ЖК-дисплей также крепится двусторонним скотчем. И некоторые детали удерживаются на месте винтами диаметром 3 мм и различной длины, за исключением модуля MicroSD, в котором были отверстия меньшего размера, поэтому я удерживал его на месте с помощью некоторых из них, которые у меня были, и были правильного размера.

Переключатели и семисегментный дисплей были обмотаны изолентой, поэтому не было необходимости использовать горячий клей или суперклей, потому что они плотно прилегали к своим местам.

Шаг 7: Калибровка

Лучше всего было бы использовать другой измеритель звука, но у меня его нет, поэтому я использовал приложение на своем телефоне. И эта формула физики для получения децибел.

Шаг 8: Результат

Итак, это конечный результат обоих случаев. Я прикрепил изображения обоих, но все компоненты первой версии находятся на последней, что является реальным конечным результатом, но я не хочу забывать о другом, потому что он также был частью процесса создания.

ПРИМЕЧАНИЕ. Эта публикация все еще находится в стадии разработки, я могу изменить некоторые вещи, например, подробнее объяснить калибровку или добавить видео, показывающее, как она работает.

Шаг 9: Заключение

Я измерил некоторые места с помощью измерителя шума, который я построил, чтобы увидеть, с каким шумовым загрязнением мы живем, и сделал несколько графиков в Excel, показывающих, как он колеблется, а также максимальные и минимальные пики в дБ.

1. Это в смене классов в моей школе.
2. На вечеринке в помещении в канун Нового года я заметил, что самые низкие децибелы были при смене песни.
3. В кинотеатре смотрят фильм «1917 год». Я как бы знаю, в какой части фильма происходит увеличение децибел в начале, но я ничего не скажу, хотя и не думаю, что это спойлер.

Примечание: все показанные меры были сделаны за несколько месяцев до пандемии, вызванной болезнью COVID-19

Шаг 10: обнаруженные проблемы

При создании этого проекта я столкнулся с некоторыми проблемами, о которых я хочу поговорить, потому что они являются частью творения каждого создателя.

1. Код светодиодной ленты Neopixel: самой большой проблемой с кодом была светодиодная лента и задержки анимации, которые влияли на все программы (включая частоту обновления семисегментного дисплея). Я использовал миллис, но все же повлиял на все, поэтому я закончил тем, что ушел с кодом, который я сделал, который не повлиял на остальные компоненты, но анимация не запускалась на первом светодиоде, она запускалась случайным образом (я не не знаю почему), но все равно выглядит круто. Я много искал, и проблема с анимацией цветопередачи кажется неразрешимой.
2. Это не серьезная проблема, датчик SparkFun, который я купил, не имел разъемов, поэтому я купил их и припаял, но они мешают размещению датчика в корпусе, напечатанном на 3D-принтере. Но, так как я не умею паять, я оставил его таким и немного неуместным.
3. При сборке последнего корпуса я обнаружил, что было сложно правильно разместить 3D-печатные изгибы сторон, поэтому я разработал еще одну деталь, чтобы правильно разместить и склеить их.

Думаю, я перфекционист (иногда это плохо), но я думаю, что есть много возможностей для улучшения.

Я также подумал о добавлении модуля Wi-Fi ESP8266 для доступа через телефон, ПК и т. Д., Чтобы увидеть показания, вместо того, чтобы выключать шумомер и брать карту MicroSD.