عداد الصوت - اردوينو: 10 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

سأوضح في Instructable كيفية إنشاء عداد صوت باستخدام Arduino وبعض المكونات الأخرى.

هذا مشروع مدرسي قمت به مؤخرًا واستغرق مني عامًا لإكماله ، وهو يعتمد على بناء عداد الصوت الذي يسجل مستويات الصوت بالديسيبل. كان الهدف هو تسليط الضوء على التلوث الضوضائي ، وهو نوع من التلوث غير معروف ولكنه يؤثر علينا باستمرار في حياتنا اليومية.

الخطوة 1: المستلزمات

الإلكترونيات:

• 1 - اردوينو ميجا 2560
• 1 - SparkFun Sound Detector
• 1 - وحدة بطاقة MicroSD
• 1 - لوح حماية قياسي
• 1 - شريط LED من Neopixel
• 1 - LCD (20 × 4)
• 1 - RTC DS3231 (ساعة Tme حقيقية)
• 1 - عرض سبعة درجات
• 2 - بطاريات 9 فولت
• 1 - محول باك
• 12 - 220 المقاوم
• 1-470 المقاوم
• الكابلات
• 2 - مفاتيح
• 1 - 1000 μF مكثف

الطباعة ثلاثية الأبعاد:

• أنيت A8
• Bq الأسود جيش التحرير الشعبى الصينى

التجميع / الأدوات:

• الغراء الساخن + مسدس الغراء الساخن
• صمغ ممتاز
• مسامير 3 مم × أطوال مختلفة
• شريط مزدوج
• لحام الحديد + أنابيب الانكماش الحراري
• مفك براغي
• شريط كهربائي

الخطوة 2: مخطط الدائرة

في هذه الصورة يمكنك رؤية الرسم التخطيطي للدائرة ، تم إجراؤه في Fritzing. حاولت إنشاء مخطط دائرة تخطيطي لكنني أفسدت الأمر قليلاً لذا انتهى بي الأمر بجعل هذا الرسم "المرئي" أكثر ، على الرغم من أنني أريد أن أجربه مرة أخرى.

سأحاول شرح ذلك.

بادئ ذي بدء ، فإن Arduino MEGA هو عقل عداد الصوت ، ولديه الرمز الذي يتحكم في كل مكون. PCB الأحمر هو SparkFun Sound Detector الذي يقرأ سعة الموجات ، ثم يتم تحويله لاحقًا إلى ديسيبل. يتم تخزين هذه المقاييس في بطاقة MicroSD جنبًا إلى جنب مع اليوم والوقت الذي تم فيه أخذها (وحدة RTC) ، كما يتم عرضها في شاشة العرض السبعة.

لدينا أيضًا شريط Neopixel LED ، يتكون من 37 مصباح LED يتم التحكم فيه بشكل فردي ، والتي تضيء بألوان مختلفة اعتمادًا على قراءات الديسيبل ، الموضحة في شاشة LCD (انظر الصورة أعلاه).

• الأحمر: فوق 120 ديسيبل وهو حد الألم.
• الأصفر: بين 65 و 120 ديسيبل.
• أخضر: فوق 30 ديسيبل ، وهو الحد الأدنى الذي يمكن لمقياس الصوت اكتشافه.

كان هذا تصميمًا يشبه إشارة المرور وكان من المقرر في الأصل أن يكون 3 مصابيح LED فقط (حتى أنني فكرت في RGB LED واحد ولكنه لم يكن ممتعًا من الناحية الجمالية). يتم تشغيل شريط Neopixel LED بواسطة بطارية 9 فولت ، ولكن نظرًا لأنه يحتاج فقط إلى 5 فولت ، فقد استخدمت محول باك لخفض الجهد باستخدام مكثف 1000 μF ومقاوم 470 لعدم حرق المصابيح.

تم تشغيل بقية المكونات ، بما في ذلك Arduino بواسطة بطارية 9V أخرى.

يوجد أيضًا مفتاحان: أحدهما للإلكترونيات الرئيسية (Arduino ، إلخ) والآخر لشريط LED فقط ، في حالة عدم رغبت في أن يضيءوا.

ملاحظة: في الرسم التخطيطي لتسهيل رؤية الروابط ، يوجد لوح حماية صغير ولكن في البناء لم أستخدمه.

الخطوة الثالثة: الكود

"تحميل =" كسول"

لقد حصلت على Anet A8 الخاص بي منذ حوالي 4 سنوات (أحب ذلك) وكنت دائمًا أستخدم TinkerCAD ، وهو برنامج CAD مجاني عبر الإنترنت يتيح لك تصميم ما تريد! إنه أمر بديهي للغاية وقد تعلمت من خلال الترقيع (الإنترنت عبارة عن مجموعة كبيرة من المعلومات ، لقد تعلمت البرمجة والقيام بالمشاريع باستخدام Arduino بفضلها ومنتدى Arduino المذهل. ولكن أيضًا كل ما أقوم به الآن من الطابعات ثلاثية الأبعاد. لهذا السبب قررت أن أقوم هذا المنشور وشارك تجربتي).

بالنسبة لهذا المشروع ، قمت بالتبديل إلى Fusion 360 لأن TinkerCAD به بعض قيود التصميم ، في الأصل حصلت على Fusion قبل التفكير في المشروع لأنه يمكنك الحصول عليه للهواة (رائع حقًا إذا كنت تستخدمه مرة واحدة فقط من حين لآخر لتصميم إبداعاتك الصغيرة) ، على الرغم من أنني لم أستخدمه حتى قررت إنشاء عداد الصوت.

بفضل المعرفة الأساسية التي اكتسبتها من مغامرات TinkerCAD السابقة ، تعلمت الأساسيات بسرعة وأنشأت الإصدار الأول من الحالة (انظر الصورة الأولى) ، أعجبتني واستخدمتها لمعرفة كيفية عمل مقياس الصوت وبعض التجارب (تجربة) والخطأ). لكنني اعتقدت أنه يمكنني تصميم مظهر أفضل ، لذلك قمت بإنشاء الإصدار 2 (والأخير) ، العلبة السوداء والمتعرجة.

في هذا التصميم الأخير ، قمت بتحسين بعض الأشياء لجعلها أكثر عملية وجمالًا:

• تم تقليل الحجم
• شريط Neopixel LED
• تنظيم أفضل
• Knurl باتين لخلع الجزء العلوي بسهولة.
• خيوط سوداء (أكثر أناقة ؛))

كلاهما مقسم إلى قطع لتناسب سرير Anet A8. في الإصدار 2 ، هناك 26 قطعة ، ويمكنك خلع الجزء العلوي ورؤية شجاعة الماكينة ، وقد صممته أيضًا لعدم الاضطرار إلى فك Arduino عند توصيله بالكمبيوتر.

تفاصيل

يحتوي هذا التصميم على بعض التفاصيل التي أرغب في تسليط الضوء عليها:

1. تصميم العقدة لإضافة المزيد من القبضة والمساعدة في رفع الجزء العلوي (الصورة الثالثة). كما أنني أخفيت مدخل كبلات LED التي غطتها بشريط كهربائي.
2. بطاقة SD بها أخدود لتسهيل التقاطها (الصورة الرابعة).
3. دليل للمساعدة في الحفاظ على الجزء العلوي في مكانه ، قمت بتصميم دليل مثلث (الصورة الخامسة).
4. عثرة لاصقة سيليكون تتوقف تحت القطعة السفلية.

الخطوة 5: الطباعة ثلاثية الأبعاد

استغرق كلا الإصدارين وقتًا طويلاً للطباعة.

سأتحدث عن النسخة النهائية. لقد استخدمت قطاعة Cura وكانت المعلمات الخاصة بي:

• معظم القطع لا تحتاج إلى دعم
• استخدمت تنورة في بعضها لأنها كانت طويلة أو صغيرة ، لمساعدتهم على الالتصاق بالسرير.
• درجة الحرارة = 205 درجة مئوية
• السرير = 60º
• مروحة نعم
• 0.2 ملم
• السرعة = 35 مم / ثانية تقريبًا. (يعتمد على القطعة). على الرغم من أن الطبقة الأولى 30 م / ث.
• حشو 10 - 15٪ (يعتمد ذلك أيضًا على القطعة).

تظهر إحدى الصور بعض القطع.

الخطوة 6: التجميع

في الصور يمكن تقدير الفرق فيما يتعلق بالتنظيم.

كالعادة سأركز على النسخة النهائية ، النسخة السوداء. لسوء الحظ ، ليس لدي أي صور للبناء ، لكنني آمل أن توضح هذه الصور كيفية إعدادها بالكامل.

تحتوي كلتا البطاريتين على جزئين لحملهما وتسهيل استبدالهما ، وقد قمت بلصقهما بشريط على الوجهين. لقد استخدمت أيضًا موصلات JTS (أعتقد أن هذا هو الاسم العالمي ، لأن هناك أنواعًا مختلفة ، لكنني أضفت أيضًا صورة لتلك التي استخدمتها) كما أنها تسهل إخراج البطاريات.

غطيت جميع الأماكن التي تم لحامها بأنابيب الانكماش الحراري.

يتم أيضًا تثبيت شاشة LCD مع بعض الأشرطة على الوجهين. ويتم تثبيت بعض الأجزاء في مكانها باستخدام مسامير بقطر 3 مم وأطوال مختلفة باستثناء وحدة MicroSD ، التي تحتوي على فتحات أصغر ، لذا قمت بتثبيتها في مكانها مع بعض الأجزاء التي كنت أضعها وكانت بالحجم الصحيح.

تم لف المفاتيح وشاشة العرض المكونة من سبعة أجزاء بشريط كهربائي ، لذا لم تكن هناك حاجة لاستخدام الغراء الساخن أو الغراء الفائق لأنهما مثبتان في أماكنهما الخاصة.

الخطوة 7: المعايرة

أفضل طريقة يمكن أن تكون باستخدام مقياس صوت آخر ولكني لا أمتلك واحدًا لذلك استخدمت تطبيقًا في هاتفي. وهذه الصيغة fisics للحصول على الديسيبل.

الخطوة 8: النتيجة

إذن هذه هي النتيجة النهائية لكلتا الحالتين. لقد أرفقت صورًا لكليهما ولكن جميع مكونات الإصدار الأول موجودة في الإصدار الأخير ، وهي النتيجة النهائية الحقيقية ولكن لا أريد أن أنسى الأخرى لأنها كانت أيضًا جزءًا من عملية الإنشاء.

ملاحظة: هذا منشور لا يزال قيد التقدم ، قد أغير بعض الأشياء ، مثل شرح المزيد عن المعايرة أو إضافة مقطع فيديو يوضح أنها تعمل.

الخطوة 9: الخاتمة

لقد قمت بقياس بعض الأماكن باستخدام مقياس الصوت الذي قمت بإنشائه لمعرفة مقدار التلوث الضوضائي الذي نتعايش معه وقمت بعمل بعض الرسومات في Excel توضح كيفية تذبذبها والحد الأقصى والحد الأدنى للقمم ديسيبل.

1. هذا في تغيير المجموعات في مدرستي.
2. في حفلة داخلية في ليلة رأس السنة الجديدة ، لاحظت أن أقل ديسيبل عند تغيير أغنية.
3. في السينما التي أشاهدها عام 1917. أعرف نوعًا ما في أي جزء من الفيلم يكون فيه زيادة الديسيبل في البداية ، لكنني لن أقول أي شيء ، على الرغم من أنني لا أعتقد أنه مفسد.

ملحوظة: تم اتخاذ كل إجراء معروض قبل أشهر من الجائحة الناجمة عن مرض COVID-19

الخطوة 10: المشكلات التي تمت مواجهتها

عند إنشاء هذا المشروع ، واجهت بعض المشكلات التي أريد التحدث عنها لأنها جزء من كل إبداع صانعي.

1. رمز شريط Neopixel LED: كانت أكبر مشكلة في الكود هي شريط LED وتأخيرات الرسوم المتحركة ، مما أثر على البرامج بأكملها (بما في ذلك معدل التحديث لشاشة الأجزاء السبعة). لقد استخدمت المللي ولكنني ما زلت أتأثر بكل شيء ، لذا انتهى بي الأمر بالمغادرة برمز قمت بإنشائه لم يؤثر على بقية المكونات ولكن الرسوم المتحركة لم تبدأ في أول مؤشر LED ، بل ستبدأ بشكل عشوائي (لا أفعل) لا أعرف لماذا) ، لكنها لا تزال تبدو رائعة. لقد بحثت كثيرًا ويبدو أن مشكلة الرسوم المتحركة بالألوان غير قابلة للإصلاح.
2. هذه ليست مشكلة كبيرة ، فالمستشعر SparkFun الذي اشتريته لم يكن يحتوي على رؤوس لذلك اشتريت منها ولحمت بها ولكنها تعيق وضع المستشعر في العلبة المطبوعة ثلاثية الأبعاد. ولكن ، نظرًا لأنني لست الأفضل في اللحام ، فقد تركته هكذا وهو في غير محله قليلاً.
3. عند تجميع الحالة النهائية ، وجدت أنه من الصعب وضع المنحنيات المطبوعة ثلاثية الأبعاد للجوانب بشكل صحيح ، لذلك صممت قطعة أخرى لوضعها ولصقها بشكل صحيح.

أعتقد أنني منشد الكمال (أحيانًا يكون هذا أمرًا سيئًا) ولكن أعتقد أن هناك مجالًا كبيرًا للتحسين.

فكرت أيضًا في إضافة وحدة ESP8266 Wi-fi للوصول أيضًا عبر الهاتف أو الكمبيوتر الشخصي أو ما إلى ذلك لمشاهدة القراءات بدلاً من إيقاف تشغيل عداد الصوت والتقاط بطاقة MicroSD.