Pershendetje miq. Sot do të ndërtojmë një sensor analog zëri që do të funksionojë në mënyrë perfekte me mikrokontrolluesit, Arduino dhe pajisje të tjera të ngjashme. Për sa i përket karakteristikave dhe kompaktësisë së tij, ai nuk është absolutisht inferior ndaj homologëve të tij kinezë dhe mund të përballojë detyrën në mënyrë të përsosur.
Pra, le të fillojmë. Së pari ju duhet të vendosni për komponentët dhe qarkun. Parimi i funksionimit të qarkut është i thjeshtë: një sinjal i dobët nga mikrofoni përforcohet dhe dërgohet në pinin analog të Arduino. Si përforcues do të përdor një përforcues operacional (krahasues). Ai siguron fitim shumë më të lartë në krahasim me një transistor konvencional. Në rastin tim, ky krahasues do të jetë çipi LM358, ai mund të gjendet fjalë për fjalë kudo. Dhe është mjaft e lirë.
Nëse nuk keni mundur të gjeni saktësisht LM358, atëherë mund ta zëvendësoni atë me ndonjë përforcues tjetër të përshtatshëm operacional. Për shembull, krahasuesi i treguar në foto ishte vendosur në tabelën e amplifikatorit të sinjalit të marrësit infra të kuqe në televizor.
Tani le të shohim qarkun e sensorit.
Përveç op-amp, do të na duhen edhe disa komponentë të disponueshëm.
Mikrofoni më i zakonshëm. Nëse polariteti i mikrofonit nuk tregohet, atëherë thjesht shikoni kontaktet e tij. Kablloja negative shkon gjithmonë në trup, dhe në qark, në përputhje me rrethanat, ajo është e lidhur me "tokën".
Më pas na duhet një rezistencë 1 kOhm.
Tre rezistorë 10 kOhm.
Dhe një tjetër rezistencë me një vlerë nominale prej 100 kOhm - 1 MOhm.
Në rastin tim, një rezistencë 620 kOhm u përdor si "mesatarja e artë".
Por në mënyrë ideale ju duhet të përdorni një rezistencë të ndryshueshme të vlerës së duhur. Për më tepër, siç kanë treguar eksperimentet, një vlerë nominale më e lartë vetëm rrit ndjeshmërinë e pajisjes, por në të njëjtën kohë shfaqet më shumë "zhurmë".
Komponenti tjetër është një kondensator 0,1 µF. Është shënuar "104".
Dhe një kondensator më shumë, 4,7 µF.
Tani le të kalojmë në montim. Unë montova qarkun duke përdorur montimin në mur.
Asambleja ka përfunduar. E instalova qarkun në një strehë që bëra nga një copë e vogël tubi plastik.
Le të kalojmë në testimin e pajisjes. Unë do ta lidh atë me një bord Arduino UNO. Shkoni te mjedisi i zhvillimit të Arduino dhe hapni shembullin AnalogReadSerial në seksionin Bazat.
void setup() ( Serial.begin(9600);//lidhni lidhjen serike me një frekuencë prej 9600 baud) void loop() ( int sensorValue = analogRead(A0); /*lexoni vlerën nga pini analog zero dhe ruajeni atë në variablin sensorValue*/ Serial.println(sensorValue) //jato vlerën e vonesës së portit (1);
Para se të ngarkoni në tabelë, ndryshoni vonesën në 50 milisekonda dhe ngarkoni. Pas kësaj, ne bëjmë një pambuk provë dhe monitorojmë leximet. Në momentin e duartrokitjes ata kërcejnë, përpiquni të mbani mend përafërsisht këtë vlerë dhe kthehen në skicë.
Shtoni disa rreshta në skicë.
nëse (Vlera e sensorit > X) (Serial.print ("CLAP"); vonesë (1000); )
Në vend të "X", futni të njëjtën vlerë, ngarkojeni dhe duartrokitni përsëri. Vazhdoni në këtë mënyrë derisa të zgjidhni vlerën optimale të përgjigjes. Nëse vlera është shumë e lartë, kushti do të plotësohet vetëm kur duartrokisni në një distancë shumë të afërt. Nëse vlera është shumë e ulët, kushti do të plotësohet me zhurmën më të vogël ose zhurmën e hapave.
Këtu do të shqyrtojmë sensorët e zërit dhe prekjes, të përdorura më shpesh si pjesë e sistemeve të alarmit.
Moduli i sensorit të prekjes KY-036
Moduli është në thelb një buton me prekje. Siç e kupton autori, parimi i funksionimit të pajisjes bazohet në faktin se duke prekur kontaktin e sensorit, një person bëhet një antenë për marrjen e ndërhyrjeve në frekuencën e një rrjeti AC shtëpiake. Këto sinjale i dërgohen krahasuesit LM393YD
Dimensionet e modulit janë 42 x 15 x 13 mm, pesha 2.8 g, pllaka e modulit ka një vrimë montimi me diametër 3 mm. Fuqia tregohet me LED L1.
Kur ndizet sensori, LED L2 ndizet (pulson). Konsumi aktual është 3,9 mA në modalitetin e gatishmërisë dhe 4,9 mA kur aktivizohet.
Nuk është plotësisht e qartë se cili prag i ndjeshmërisë së sensorit duhet të rregullohet nga një rezistencë e ndryshueshme. Këto module me krahasuesin LM393YD janë standarde dhe në to janë ngjitur sensorë të ndryshëm, duke marrë kështu module për qëllime të ndryshme. Terminalet e energjisë "G" - tela e përbashkët, "+" - furnizimi me energji +5V. Ekziston një nivel i ulët logjik në hyrjen dixhitale "D0" kur sensori aktivizohet, pulset me një frekuencë prej 50 Hz shfaqen në dalje. Në pin "A0" ka një sinjal të përmbysur në lidhje me "D0". Në përgjithësi, moduli funksionon në mënyrë diskrete, si një buton, i cili mund të verifikohet duke përdorur programin LED_with_button.
Sensori i prekjes ju lejon të përdorni çdo sipërfaqe metalike si një buton kontrolli, mungesa e pjesëve lëvizëse duhet të ketë një efekt pozitiv në qëndrueshmëri dhe besueshmëri.
Moduli i sensorit të zërit KY-037
Moduli duhet të aktivizohet nga tinguj, volumi i të cilëve tejkalon një kufi të caktuar. Elementi i ndjeshëm i modulit është një mikrofon që funksionon së bashku me një krahasues në çipin LM393YD.
Dimensionet e modulit janë 42 x 15 x 13 mm, pesha 3.4 g, e ngjashme me rastin e mëparshëm, pllaka e modulit ka një vrimë montimi me diametër 3 mm. Fuqia tregohet me LED L1. Terminalet e energjisë "G" - tela e përbashkët, "+" - furnizimi me energji +5V.
Konsumi aktual është 4,1 mA në modalitetin e gatishmërisë dhe 5 mA kur aktivizohet.
Në pin "A0" tensioni ndryshon në përputhje me nivelin e volumit të sinjaleve të marra nga mikrofoni me rritjen e vëllimit, leximet ulen, kjo mund të verifikohet duke përdorur programin AnalogInput2;
Ekziston një nivel i ulët logjik në hyrjen dixhitale "D0" kur tejkalohet pragu i specifikuar, niveli i ulët ndryshon në i lartë. Pragu i përgjigjes mund të rregullohet me një rezistencë të ndryshueshme. Në këtë rast, LED L2 ndizet. Me një tingull të fortë të mprehtë, ka një vonesë prej 1-2 s gjatë kthimit.
Në përgjithësi, një sensor i dobishëm për organizimin e një shtëpie inteligjente ose një sistemi alarmi.
Moduli i sensorit të zërit KY-038
Në pamje të parë, moduli duket i ngjashëm me atë të mëparshëm. Elementi i ndjeshëm i modulit është mikrofoni, duhet theksuar se nuk ka shumë informacione për këtë modul në rrjet.
Dimensionet e modulit janë 40 x 15 x 13 mm, pesha 2.8 g, e ngjashme me rastin e mëparshëm, pllaka e modulit ka një vrimë montimi me diametër 3 mm. Treguesi i fuqisë sigurohet nga LED L1. Terminalet e energjisë "G" - tela e përbashkët, "+" - furnizimi me energji +5V.
Kur aktivizohet çelësi i kallamit, LED L2 ndizet. Konsumi aktual është 4,2 mA në modalitetin e gatishmërisë dhe deri në 6 mA kur aktivizohet.
Në pin "A0", kur rritet niveli i volumit, leximet rriten (u përdor programi AnalogInput2).
Ekziston një nivel i ulët logjik në pin "D0" kur sensori aktivizohet, ai ndryshon në të lartë. Pragu i përgjigjes rregullohet duke përdorur një rezistencë prerëse (duke përdorur programin LED_with_button).
Ky sensor praktikisht nuk është i ndryshëm nga ai i mëparshmi, por këmbyeshmëria e tyre nuk është gjithmonë e mundur, sepse Kur ndryshon niveli i volumit, natyra e ndryshimit të nivelit bën që tensioni në daljen analoge të ndryshojë.
konkluzionet
Kjo përfundon rishikimin e një grupi të madh sensorësh të ndryshëm për platformën harduerike Arduino. Në përgjithësi, ky grup i bëri një përshtypje të përzier autorit. Kompleti përfshin sensorë mjaft kompleksë dhe dizajne shumë të thjeshta. Dhe nëse, nëse ka rezistorë kufizues të rrymës, tregues LED, etj. në tabelë, autori është i gatshëm të pranojë dobinë e moduleve të tilla, atëherë një pjesë e vogël e moduleve është një element i vetëm radio në tabelë. Pse nevojiten module të tilla mbetet e paqartë (me sa duket, montimi në dërrasa standarde i shërben qëllimit të unifikimit). Në përgjithësi, kompleti është një mënyrë e mirë për t'u njohur me shumicën e sensorëve të zakonshëm të përdorur në projektet Arduino.
Lidhje të dobishme
- http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-kasaniya
- http://www.zi-zi.ru/module/module-ky036
- http://robocraft.ru/blog/arduino/57.html
- http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-zvuka
- http://www.zi-zi.ru/module/module-ky037
- http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-zvuka_
- http://smart-boards.ml/module-audiovideo-4.php
Diagrami i një sensori akustik në dizajnet e radios amatore
Në skemën e parë të konsideruar, një sensor i tipit akustik është montuar në bazë të një emituesi piezoelektrik të zërit dhe i përgjigjet dridhjeve të ndryshme në sipërfaqen ku mbështetet. Baza e modeleve të tjera është një mikrofon standard.
Ky sensor do të jetë efektiv nëse sipërfaqja që monitoron është një përcjellëse e mirë e valëve akustike (metal, qeramikë, qelq, etj.). Transformuesi akustik në këtë dizajn radio amator është një emetues tipik piezoelektrik i zërit nga një multimetër kinez i tipit M830. Është një kuti plastike e rrumbullakosur që strehon një pllakë bronzi. Në sipërfaqen e tij përballë trupit ka një element piezoelektrik, ana e jashtme e të cilit është e veshur me argjend. Telat dalin nga sipërfaqja e argjendtë dhe nga pllaka bronzi. Sensori duhet të instalohet në sipërfaqen e kontrolluar në mënyrë që trupi i tij plastik të jetë në kontakt të mirë me sipërfaqen e kontrolluar. Kur instaloni një transduktor akustik në xhami, për të rritur ndjeshmërinë, mund të hiqni emetuesin nga kutia dhe ta lidhni atë në mënyrë që sipërfaqja e tij e lëmuar prej bronzi të shtypet kundër xhamit.
Kur ekspozohet ndaj sipërfaqes me të cilën është në kontakt konverteri B1, në të krijohen lëkundje elektrike, të cilat amplifikohen nga para-amplifikuesi dhe shndërrohen në impulse logjike nga krahasuesi në op-amp A1. Ndjeshmëria e pajisjes rregullohet duke akorduar rezistencën R3. Nëse voltazhi i gjeneruar që shfaqet në konvertues tejkalon pragun e ndjeshmërisë së op-amp. Në daljen e tij, formohen impulse logjike që janë kaotike në natyrë.
Pajisja logjike është ndërtuar në mikromontazhin K561LA9. Zbatimi i qarkut është një qark tipik me një shkrepje RS, me bllokim të hyrjes. Kur voltazhi aplikohet nga burimi i energjisë, këmbëza kalon në gjendjen e vetme dhe mbetet imun ndaj pulseve hyrëse për aq kohë sa kondensatori C2 është duke u ngarkuar përmes rezistencës R6. Pasi ky kapacitet të ketë përfunduar karikimin, këmbëza do të shkyçet.
Me ardhjen e pulsit të parë nga sensori akustik, këmbëza kalon në gjendjen zero. Ndërprerësi i tranzistorit VT1-VT2 zhbllokon dhe lidh ngarkesën e stafetës ose sirenën nga sistemi i alarmit të sigurisë. (Ngarkesa lidhet paralelisht me diodën VD2). Kjo fillon të ngarkojë kapacitetin C3 përmes rezistorit R13. Ndërsa ky karikim po vazhdon, këmbëza mbahet në gjendje zero. Më pas, rivendoset në "single" dhe ngarkesa fiket.
Për të parandaluar qarkullimin e qarkut për shkak të dridhjeve të tij akustike të krijuara nga sirena, ekziston një zinxhir C4-R11 që do të bllokojë hyrjen e pajisjes logjike dhe do ta hapë atë vetëm pas një intervali të shkurtër kohor pasi të shkëputni ngarkesën. Mund të bllokoni qarkun logjik duke shtypur çelësin S1. Struktura do të kthehet në modalitetin e funksionimit 10 sekonda pas lëshimit të çelësit S1. Tensioni i furnizimit U p duhet të jetë në intervalin 5-15 Volt.
Sensori akustik i bazuar në mikrofon |
Para-amplifikimi i sinjalit ndodh në anën e majtë të qarkut. Lloji VT1 KT361 ose analogu i tij më modern, në bazën e të cilit sinjali nga mikrofoni M1 kalon përmes kapacitetit C2, i cili, së bashku me rezistencën R4, formon një përforcues mikrofoni me një fazë. Transistori VT2 i tipit KT315 është një ndjekës tipik emetues dhe kryen funksionin e një ngarkese dinamike të fazës së parë. Rryma e konsumuar prej tij nuk duhet të kalojë 0,4-0,5 mA.
Përforcimi i mëtejshëm i sinjalit kryhet nga një mikroqark DA1 i tipit KR1407UD2 me konsum të ulët të rrymës. Është i lidhur sipas një qarku përforcues diferencial. Prandaj, ndërhyrja e modalitetit të përbashkët e shkaktuar në telat lidhës është shtypur në mënyrë të përkryer. Faktori i përbashkët i refuzimit të modalitetit për tensionet e hyrjes është 100 dB. Sinjali i marrë nga rezistencat e ngarkesës R6 dhe R7 ndjek përmes kondensatorëve C3 dhe C4 në hyrjet invertuese dhe jo-invertuese të op-amp DA1. Faktori i amplifikimit të sinjalit mund të rregullohet duke ndryshuar vlerat e rezistencave R8 dhe R9. Rezistorët R10, R11 dhe kapaciteti C5 krijojnë një pikë të mesme artificiale në të cilën voltazhi është i barabartë me gjysmën e tensionit të furnizimit me energji elektrike. Duke përdorur rezistencën R13 ne vendosëm konsumin aktual të kërkuar të mikroqarkut.
Sensori akustik i tranzistorit |
Figura më poshtë tregon një qark të një sensori të thjeshtë, shumë të ndjeshëm të zërit që kontrollon një ngarkesë duke përdorur një stafetë. Një mikrofon elektrik përdoret në zhvillim kur përdorni ECM, kërkohet një rezistencë R1 me një rezistencë prej 2.2 kOhm deri në 10 kOhm. Dy transistorët e parë bipolarë përfaqësojnë një përforcues para-mikrofon, R4 C7 në këtë qark eliminon paqëndrueshmërinë e amplifikatorit.
Pas amplifikatorit në BC182B, sinjali akustik dërgohet në një ndreqës duke përdorur diodat 1N4148 dhe kondensatorin C5, voltazhi konstant që rezulton pasi ndreqësi kontrollon funksionimin e transistorit BC212B, i cili nga ana tjetër kontrollon stafetën.
Opsioni 2
Qarku është i thjeshtë dhe nuk kërkon rregullim, disavantazhet përfshijnë si më poshtë: releja reagon ndaj çdo tingulli të lartë, veçanërisht në frekuenca të ulëta. Për më tepër, funksionimi i paqëndrueshëm i strukturës u vu re në temperatura nën zero.
CMA-4544PF-W ose të ngjashme;
1 Kapsula elektrik mikrofon CMA-4544PF-W
Ne do të përdorim një modul të gatshëm që përmban një mikrofon, si dhe instalimet elektrike minimale të nevojshme. Ju mund të blini një modul të tillë.
2 Diagrami i lidhjes mikrofon në Arduino
Moduli përmban një mikrofon elektrik që kërkon energji nga 3 deri në 10 volt. Polariteti gjatë lidhjes është i rëndësishëm. Le ta lidhim modulin sipas një diagrami të thjeshtë:
- dalja "V" e modulit - furnizimi me energji elektrike deri në +5 volt,
- kunja "G" - në GND,
- pin "S" - në portin analog "A0" të Arduino.
3 Skicë për lexim leximi mikrofon elektrik
Le të shkruajmë një program për Arduino që do të lexojë leximet nga mikrofoni dhe do t'i nxjerrë ato në portën serike në milivolt.
Const int micPin = A0; // vendosni pinin ku është lidhur mikrofoni konfigurimi i zbrazët () ( Seriali.fillim(9600); // inicializimi i sekuencës port } void loop() ( int mv = analogLeximi (micPin) * 5.0 / 1024.0 * 1000.0; // vlerat në milivolt Serial.println(mv); // dalje në port }
Pse mund t'ju duhet të lidhni një mikrofon me Arduino? Për shembull, për të matur nivelet e zhurmës; për të kontrolluar robotin: ndiqni duartrokitjen ose ndaloni. Disa madje arrijnë të "stërvitin" Arduino për të zbuluar tinguj të ndryshëm dhe kështu të krijojnë kontroll më inteligjent: roboti do të kuptojë komandat "Stop" dhe "Go" (si, për shembull, në artikullin "Njohja e zërit duke përdorur Arduino").
4 "Ekualizues" në Arduino
Le të mbledhim një lloj barazuesi të thjeshtë sipas diagramit të bashkangjitur.
5 Skicë"barazues"
Le ta modifikojmë pak skicën. Le të shtojmë LED dhe pragje për funksionimin e tyre.
Const int micPin = A0; const int gPin = 12; const int yPin = 11; konst int rPin = 10; konfigurimi i zbrazët () ( Seriali.fillim(9600); pinMode (gPin, OUTPUT); pinMode (yPin, OUTPUT); pinMode (rPin, OUTPUT); } void loop() ( int mv = analogLeximi (micPin) * 5.0 / 1024.0 * 1000.0; // vlerat në milivolt Serial.println(mv); // dalja në port /* Pragjet e përgjigjes LED janë rregulluar nga ju në mënyrë eksperimentale: */ nëse (mv )
Barazuesi është gati! Provoni të flisni në mikrofon dhe shikoni LED-të të ndizen kur ndryshoni volumin e të folurit.
Vlerat e pragut pas të cilave ndizen LED-të përkatëse varen nga ndjeshmëria e mikrofonit. Në disa module, ndjeshmëria vendoset nga një rezistencë prerëse, por në modulin tim nuk është. Pragjet rezultuan të jenë 2100, 2125 dhe 2150 mV. Do t'ju duhet t'i përcaktoni vetë ato për mikrofonin tuaj.
Sensorë të bërë në shtëpi
Në Fig. Figura 1 tregon një pajisje për një përforcues të dobët të sinjalit. Pajisja zbatohet në dy transistorë silikoni të ngjashëm me përçueshmëri pnp, të cilët kanë një fitim të lartë (80-100 në rrymë). Kur zëri aplikohet në mikrofonin VM1, sinjali alternativ hyn në bazën e transistorit VT1 dhe përforcohet prej tij. Sinjali i daljes që kontrollon pajisjet periferike ose aktivizuese me një skaj negativ hiqet nga kolektori i tranzitorit VT2.
Qarku elektrik i një sensori akustik të ndjeshëm duke përdorur transistorë bipolarë
Kondensatori oksid C1 zbut valëzimin e tensionit të furnizimit me energji elektrike. Rezistenca e reagimit R4 mbron amplifikuesin e vogël të sinjalit nga vetë-ngacmimi.
Rryma e daljes së tranzistorit VT2 ju lejon të kontrolloni një stafetë elektromagnetike me fuqi të ulët me një tension operativ prej 5 V dhe një rrymë funksionimi prej 15...20 mA. Një qark i zgjatur i sensorit akustik është paraqitur në Fig. 3.9. Ndryshe nga qarku i mëparshëm, ai ka aftësi shtesë për rregullimin e fitimit dhe përmbysjen e sinjalit të daljes.
Qarku i avancuar i sensorit akustik
Fitimi i sinjaleve të dobëta nga mikrofoni VM1 rregullohet duke përdorur rezistencën e ndryshueshme R6 (shih Fig. 2). Sa më e ulët të jetë rezistenca e këtij rezistori, aq më i madh është fitimi i fazës së tranzitorit në transistorin VT1. Me praktikë afatgjatë në funksionimin e njësisë së rekomanduar, ishte e mundur të vërtetohej se kur rezistenca e rezistencës R6 është e barabartë me zero, vetë-ngacmimi i kaskadës është i mundur. Për të shmangur këtë, një tjetër rezistencë kufizuese me një rezistencë prej 100-200 Ohms është e lidhur në seri me R6.
Qarku elektrik i një sensori akustik me aftësinë për të përmbysur sinjalin e daljes dhe rregulluar fitimin
Diagrami tregon dy dalje nga të cilat hiqet sinjali i kontrollit për qarqet pasuese dhe komponentët elektronikë të terminalit. Nga pika "OUTPUT 1" hiqet një sinjal kontrolli me skaj negativ (i cili shfaqet kur zëri aplikohet në mikrofonin VM1). Nga pika "OUTPUT 2" ka një sinjal të anasjelltë (me një skaj pozitiv).
Falë përdorimit të transistorit me efekt në terren KP501A (VT2) si një përforcues i rrymës përfundimtare, pajisja zvogëlon konsumin e rrymës (në raport me qarkun e mëparshëm), dhe gjithashtu ka aftësinë për të kontrolluar një ngarkesë më të fuqishme, për shembull, një stafetë ekzekutive me një rrymë komutuese deri në 200 mA. Ky tranzitor mund të zëvendësohet me një KP501 me çdo indeks të shkronjave, si dhe me një transistor më të fuqishëm me efekt në terren të konfigurimit të duhur.
Këto dizajne të thjeshta nuk kanë nevojë të rregullohen. Të gjithë ata testohen kur fuqizohen nga i njëjti burim i stabilizuar me një tension prej 6 V. Konsumi aktual i dizajnit (duke përjashtuar konsumin e rrymës së stafetës) nuk i kalon 15 mA.
