Medidor de som - Arduino: 10 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Neste Instructable, mostrarei como fazer um medidor de som usando um Arduino e mais alguns componentes.

Este é um projeto escolar que fiz recentemente e que me levou um ano para ser concluído, é baseado na construção de um medidor de som que registra os níveis de som em decibéis. O objetivo foi destacar a poluição sonora, um tipo de poluição menos conhecido, mas que nos atinge constantemente no nosso dia-a-dia.

Etapa 1: suprimentos

Eletrônicos:

• 1 - Arduino MEGA 2560
• 1 - Detector de som SparkFun
• 1 - Módulo de cartão MicroSD
• 1 - Protoboard padrão
• 1 - Faixa LED Neopixel
• 1 - LCD (20X4)
• 1 - RTC DS3231 (Real Tme Clock)
• 1 - Display de sete graus
• 2 - baterias de 9V
• 1 - Conversor Buck
• 12 - resistor 220 Ω
• 1 - Resistor 470 Ω
• Cabos
• 2 - Switches
• Capacitor 1 - 1000 μF

impressao 3D:

• Anet A8
• Bq Black PLA

Montagem / ferramentas:

• Cola quente + pistola de cola quente
• Super cola
• Parafusos de 3 mm x vários comprimentos
• Fita dupla face
• Ferro de soldar + tubos termorretráteis
• Chave de fenda
• Fita isolante

Etapa 2: Diagrama de Circuito

Nesta foto você pode ver o diagrama do circuito, feito em Fritzing. Eu tentei criar um diagrama de circuito esquemático, mas baguncei um pouco, então acabei fazendo este mais "visual", embora queira tentar novamente.

Vou tentar explicar.

Em primeiro lugar, o Arduino MEGA é o cérebro do medidor de som, ele tem o código que controla todos os componentes. O PCB vermelho é o SparkFun Sound Detector que lê a amplitude das ondas, posteriormente convertido para dB. Estas medidas ficam armazenadas no Cartão MicroSD juntamente com o dia e a hora em que foram realizadas (Módulo RTC), também são exibidas no display de sete segmentos.

Temos também uma faixa de LED Neopixel, composta por 37 LEDs controlados individualmente, que acendem em cores diferentes dependendo das leituras em decibéis, explicadas no LCD (ver imagem acima).

• Vermelho: acima de 120 dB, que é o limite de dor.
• Amarelo: entre 65 e 120 dB.
• Verde: acima de 30 dB, que é o mínimo que o medidor de som pode detectar.

Este foi projetado para se parecer com um semáforo e originalmente foi planejado para ter apenas 3 LEDs (eu até pensei em um único LED RGB, mas não era esteticamente agradável). Este Neopixel LED Strip é alimentado por uma bateria de 9V mas, como só precisa de 5V, usei um Conversor Buck para baixar a tensão com um capacitor de 1000 μF e um resistor de 470 Ω para não queimar os LEDs.

O resto dos componentes, incluindo o Arduino, eram alimentados por outra bateria de 9V.

Existem também dois interruptores: um para a parte eletrônica principal (Arduino, etc.) e outro apenas para a Faixa de LED, caso eu não queira que eles acendam.

NOTA: No diagrama para facilitar a visualização das conexões há um pequeno protoboard, mas na construção não usei nenhum.

Etapa 3: Código

"carregando =" preguiçoso"

Eu tenho meu Anet A8 há cerca de 4 anos (adoro isso) e sempre usei o TinkerCAD, que é um programa CAD online gratuito que permite projetar o que você quiser! É muito intuitivo e aprendi mexendo (A Internet é cheia de informações, aprendi a codificar e a fazer projetos com o Arduino graças a ele e ao incrível fórum do Arduino. Mas também tudo que eu agora de impressoras 3D. É por isso que decidi fazer este post e compartilhar minha experiência).

Para este projeto, mudei para o Fusion 360 porque o TinkerCAD tem algumas limitações de design, originalmente eu comprei o Fusion antes de pensar no projeto porque você poderia obtê-lo para amadores (muito legal se você usá-lo apenas de vez em quando para projetar suas pequenas criações), embora eu não o tenha usado até decidir criar o medidor de som.

Graças ao conhecimento básico que tive de minhas aventuras anteriores no TinkerCAD, rapidamente aprendi o básico e criei a primeira versão do case (veja a primeira foto), gostei e usei para ver como o medidor de som funcionava e alguns experimentos (teste e erro). Mas eu pensei que poderia projetar um mais bonito, então criei a versão 2 (e a última), a caixa preta e curvilínea.

Neste último design, melhorei algumas coisas para torná-lo mais funcional e bonito:

• Tamanho reduzido
• Fita LED Neopixel
• Melhor organização
• Knurl patten para facilitar a remoção da tampa.
• Filamento preto (mais elegante;))

Ambos são divididos em peças para caber na cama Anet A8. Na versão 2 são 26 peças, e dá para tirar o topo e ver as entranhas da máquina, também projetei para não ter que desparafusar o Arduino ao conectá-lo ao computador.

Detalhes

Este projeto possui alguns detalhes que quero destacar:

1. O design recartilhado Para adicionar mais aderência e ajudar a levantar a parte superior (3ª imagem). Também escondi a entrada de cabos de LED cobrindo-a com fita isolante.
2. Cartão SD tem uma ranhura para facilitar a captura (4ª foto).
3. Guia Para ajudar a manter a parte superior no lugar, projetei uma guia triangular (5ª foto).
4. A saliência do adesivo de silicone pára sob a peça inferior.

Etapa 5: Impressão 3D

Ambas as versões demoraram muito para serem impressas.

Vou falar sobre a versão final. Usei o fatiador Cura e meus parâmetros foram:

• A maioria das peças não precisa de suportes
• Usei saia em algumas delas porque eram altas ou pequenas, para ajudá-las a se agarrar à cama.
• Temperatura = 205º
• Cama = 60º
• Ventilador Sim
• 0,2 mm
• Velocidade = 35 mm / s aprox. (depende da peça). Embora a primeira camada seja de 30 m / s.
• Infill 10 - 15% (também depende da peça).

Uma das fotos mostra algumas das peças.

Etapa 6: Montagem

Nas fotos pode-se notar a diferença quanto à organização.

Como sempre, vou me concentrar na versão final, a preta. Infelizmente, não tenho nenhuma foto do build, mas espero que essas fotos mostrem como está tudo configurado.

Ambas as baterias têm dois compartimentos para as segurar e facilitar a sua substituição, colei-as com fita dupla-face. Também usei conectores JTS (acho que é o nome universal, porque existem vários tipos, mas também adicionei uma foto dos que usei) eles também facilitam a retirada das baterias.

Cobri todos os lugares onde fui soldado com tubos termorretráteis.

O LCD também é preso com fita dupla-face. E algumas peças são fixadas com parafusos de 3mm de diâmetro e vários comprimentos exceto o Módulo MicroSD, que tinha orifícios menores, então eu o segurei no lugar com alguns que eu tinha ao redor e eram do tamanho correto.

Os interruptores e o display de sete segmentos foram embrulhados em fita isolante para que não houvesse a necessidade de usar cola quente ou supercola, pois eles se encaixavam perfeitamente em seus respectivos lugares.

Etapa 7: Calibração

A melhor maneira poderia ser com outro medidor de som, mas eu não tinha um, então usei um aplicativo no meu telefone. E essa fórmula física para obter os decibéis.

Etapa 8: Resultado

Portanto, este é o resultado final de ambos os casos. Anexei fotos de ambos, mas todos os componentes da primeira versão estão na última, que é o resultado final real, mas não quero esquecer o outro porque também fez parte do processo de criação.

NOTA: Este é um post que ainda está em andamento, posso mudar algumas coisas, como explicar mais a calibração ou adicionar um vídeo mostrando que está funcionando.

Etapa 9: Conclusão

Medi alguns lugares com o medidor de som que construí para ver com quanta poluição sonora vivemos e fiz alguns gráficos no Excel mostrando como ele flutua e os picos máximo e mínimo em dB.

1. Isso está na mudança de classes na minha escola.
2. Uma festa indoor na véspera de Ano Novo, notei que os decibéis mais baixos estavam na mudança de uma música.
3. Em um cinema assistindo 1917. Eu meio que sei em que parte do filme está o aumento de decibéis no início, mas não vou dizer nada, embora não ache que seja um spoiler.

Nota: todas as medidas apresentadas foram feitas meses antes da pandemia causada pela doença COVID-19

Etapa 10: Problemas encontrados

Na criação deste projeto enfrentei alguns problemas dos quais quero falar porque fazem parte da criação de todos os makers.

1. Código da tira de LED Neopixel: O maior problema com o código era a tira de LED e os atrasos na animação, que afetavam todos os programas (incluindo a taxa de atualização do display de sete segmentos). Usei millis, mas ainda afetava tudo, então acabei saindo com um código que fiz que não afetou o resto dos componentes, mas a animação não começou no primeiro LED, iria começar em um aleatório (não não sei por quê), mas ainda parece legal. Pesquisei muito e o problema da animação do colorwipe parece impossível de resolver.
2. Isso não é um grande problema, o sensor SparkFun que comprei não tinha cabeçalhos então comprei e os soldei mas eles dificultam a colocação do sensor na caixa impressa em 3D. Mas, como não sou o melhor em soldagem, deixei assim e me perdi um pouco.
3. Ao montar a caixa final, achei muito difícil posicionar corretamente as curvas impressas em 3D das laterais, então projetei outra peça para posicionar e colá-las corretamente.

Acho que sou um perfeccionista (às vezes é ruim), mas acho que há muito espaço para melhorias.

Também pensei em adicionar um módulo Wi-fi ESP8266 para também acessar por telefone, PC, etc. para ver as leituras em vez de desligar o medidor de som e pegar o cartão MicroSD.