W tym projekcie zamierzamy wykonać obwód Clapper z wykorzystaniem koncepcji ADC (Analog to Digital Conversion) w ARDUINO UNO. Zamierzamy użyć MIC i Uno, aby wyczuć dźwięk i wyzwolić odpowiedź. Ten przełącznik Clap ON Clap OFF zasadniczo włącza lub wyłącza urządzenie, używając dźwięku klaśnięcia, jako przełącznika. Wcześniej zbudowaliśmy przełącznik Clap i Clap ON Clap OFF, używając układu scalonego 555 Timer.
Podczas klaskania na MIC pojawi się sygnał szczytowy, który jest znacznie wyższy niż normalnie, sygnał ten jest podawany do wzmacniacza, przez filtr górnoprzepustowy. Ten wzmocniony sygnał napięciowy jest podawany do ADC, który przekształca to wysokie napięcie w liczbę. A więc nastąpi szczyt w odczycie ADC w ONZ. W przypadku wykrycia szczytu przełączamy diodę LED na płycie przy każdym klaśnięciu. Ten projekt został szczegółowo wyjaśniony poniżej.
MIC lub mikrofon to przetwornik wykrywający dźwięk, który w zasadzie przekształca energię dźwięku w energię elektryczną, więc dzięki temu czujnikowi mamy dźwięk jako zmieniające się napięcie. Zwykle nagrywamy lub wyczuwamy dźwięk przez to urządzenie. Ten przetwornik jest używany we wszystkich telefonach komórkowych i laptopach. Typowy MIC wygląda tak,
Określanie polaryzacji mikrofonu pojemnościowego:
MIC ma dwa zaciski, jeden jest dodatni, a drugi ujemny. Polaryzację mikrofonu można sprawdzić za pomocą miernika uniwersalnego. Weź dodatnią sondę multimetru (przełącz miernik w tryb TESTU DIODY) i podłącz ją do jednego zacisku MIC, a ujemną sondę do drugiego zacisku MIC. Jeśli na ekranie pojawią się odczyty, oznacza to, że zacisk dodatniego (MIC) znajduje się na ujemnym zacisku multimetru. Lub możesz po prostu znaleźć zaciski, patrząc na niego, zacisk ujemny ma dwie lub trzy linie lutownicze, podłączone do metalowej obudowy mikrofonu. To połączenie, od zacisku ujemnego do metalowej obudowy, można również przetestować za pomocą testera ciągłości, aby znaleźć zacisk ujemny.
Wymagane składniki:
Sprzęt:
ARDUINO UNO, zasilacz (5v), mikrofon pojemnościowy (wyjaśniono powyżej)
Tranzystor 2N3904 NPN,
Kondensatory 100nF (2 sztuki), jeden kondensator 100uF,
Rezystor 1K Ω, rezystor 1MΩ, rezystor 15KΩ (2 sztuki), jedna dioda LED,
Płytka prototypowa i przewody łączące.
Oprogramowanie: Arduino IDE - Arduino nightly.
Schemat obwodu i objaśnienie robocze:
Schemat obwodowy obwodu klapy jest przedstawiony na rysunku poniżej:
Pracę podzieliliśmy na cztery części, czyli: filtrację, wzmocnienie, konwersję analogowo-cyfrową oraz programowanie przełączania diod LED
Kiedy pojawia się dźwięk, MIC podnosi go i przekształca w napięcie, liniowo do wielkości dźwięku. Więc dla wyższego dźwięku mamy wyższą wartość, a dla niższego dźwięku niższą. Ta wartość jest najpierw podawana do filtra górnoprzepustowego w celu filtracji. Następnie ta przefiltrowana wartość jest podawana do tranzystora w celu wzmocnienia, a tranzystor zapewnia wzmocnione wyjście na kolektorze. Ten sygnał kolektora jest podawany do kanału ADC0 UNO, w celu konwersji analogowo-cyfrowej. I wreszcie Arduino jest zaprogramowane tak, aby przełączać diodę LED podłączoną do PIN 7 PORTD, za każdym razem, gdy kanał ADC A0 przekracza określony poziom.
1. Filtracja:
Przede wszystkim porozmawiamy krótko o filtrze górnoprzepustowym RC, który został użyty do odfiltrowania szumów. Jest łatwy do zaprojektowania i składa się z pojedynczego rezystora i jednego kondensatora. W przypadku tego obwodu nie potrzebujemy wielu szczegółów, więc postaramy się, aby był on prosty. Filtr górnoprzepustowy umożliwia przejście sygnałów o wysokiej częstotliwości z wejścia do wyjścia, innymi słowy, sygnał wejściowy pojawia się na wyjściu, jeśli częstotliwość sygnału jest wyższa niż częstotliwość zalecana przez filtr. Na razie nie musimy się martwić o te wartości, ponieważ tutaj nie projektujemy wzmacniacza audio. W obwodzie pokazano filtr górnoprzepustowy.
Po tym filtrze sygnał napięciowy jest podawany do tranzystora w celu wzmocnienia.
2. Wzmocnienie:
Napięcie MIC jest bardzo niskie i nie można go podawać do UNO dla ADC (konwersja analogowo-cyfrowa), więc w tym celu projektujemy prosty wzmacniacz wykorzystujący tranzystor. Tutaj zaprojektowaliśmy pojedynczy wzmacniacz tranzystorowy do wzmacniania napięć MIC. Ten wzmocniony sygnał napięciowy jest dalej podawany do kanału ADC0 Arduino.
3. Konwersja analogowo-cyfrowa:
ARDUINO ma 6 kanałów ADC. Wśród nich jeden lub wszystkie z nich mogą być używane jako wejścia dla napięcia analogowego. UNO ADC ma rozdzielczość 10 bitów (czyli wartości całkowite z (0- (2 ^ 10) 1023)). Oznacza to, że będzie mapował napięcia wejściowe od 0 do 5 woltów na wartości całkowite od 0 do 1023. Tak więc dla każdego (5/1024 = 4,9 mV) na jednostkę.
Teraz, aby UNO konwertowało sygnał analogowy na sygnał cyfrowy, musimy użyć kanału ADC ARDUINO UNO, przy pomocy poniższych funkcji:
1. analogRead (pin); 2. analogReference ();
Kanały UNO ADC mają domyślną wartość odniesienia 5V. Oznacza to, że możemy podać maksymalne napięcie wejściowe 5 V do konwersji ADC na dowolnym kanale wejściowym. Ponieważ niektóre czujniki dostarczają napięcia od 0-2,5 V, więc przy wartości odniesienia 5 V uzyskujemy mniejszą dokładność, więc mamy instrukcję, która pozwala nam zmienić tę wartość odniesienia. Więc do zmiany wartości odniesienia mamy „analogReference ();”
W naszym obwodzie zostawiliśmy to napięcie odniesienia na domyślne, więc możemy odczytać wartość z kanału 0 przetwornika ADC, bezpośrednio wywołując funkcję „analogRead (pin);”, tutaj „pin” oznacza pin, do którego podłączyliśmy sygnał analogowy, w w tym przypadku będzie to „A0”. Wartość z ADC można przyjąć jako liczbę całkowitą jako „int sensorValue = analogRead (A0); ”, Za pomocą tej instrukcji wartość z ADC zostaje zapisana jako liczba całkowita„ sensorValue ”. Teraz mamy wartość tranzystora w postaci cyfrowej w pamięci UNO.
4. Zaprogramuj Arduino, aby przełączał diodę LED na każdym klapie:
W normalnych przypadkach MIC zapewnia normalne sygnały, więc mamy normalne wartości cyfrowe w UNO, ale po klaskaniu tam piku dostarczonego przez MIC, z tym mamy szczytową wartość cyfrową w UNO, możemy zaprogramować UNO, aby przełączał dioda LED WŁĄCZA SIĘ i WYŁĄCZA, gdy występuje szczyt Tak więc przy pierwszym klaśnięciu dioda LED włącza się i pozostaje włączona. Po drugim klaśnięciu dioda gaśnie i pozostaje zgaszona do następnego klaśnięcia. Dzięki temu mamy obwód klapy. Sprawdź kod programu poniżej.