Схема подключения звукового датчика к свету
Обновлено: 07.07.2024
Не хотите добавить в свой следующий проект возможность слышать? Эти звуковые датчики недороги, просты во взаимодействии и способны обнаруживать звуки голоса, хлопки или стук в дверь. Вы можете использовать их для различных проектов, реагирующих на звуки, например, чтобы активировать освещение.
Взаимодействие Arduino с датчиком звука и управление устройствами с помощью хлопков
Вы знаете, как работают электретные микрофоны?
Внутри микрофона находится тонкая диафрагма, которая на самом деле представляет собой одну из пластин конденсатора. Вторая пластина – это задняя стенка, которая расположена близко к диафрагме и параллельна ей.
Рисунок 1 – Работа электретного микрофона
Когда вы говорите в микрофон, звуковые волны, создаваемые вашим голосом, ударяют диафрагму, заставляя ее вибрировать.
Когда в ответ на звук диафрагма начинает вибрировать, по мере того, как пластины становятся ближе друг к другу или дальше друг от друга, начинает изменяться и емкость.
При изменениях емкости изменяется и напряжение на пластинах, что позволяет измерить амплитуду звука.
Обзор аппаратного обеспечения
Звуковой датчик представляет собой небольшую плату, которая объединяет микрофон (50 Гц – 10 кГц) и схему обработки для преобразования звуковых волн в электрические сигналы.
Этот электрический сигнал подается на встроенный высокоточный компаратор LM393 для его оцифровки и выводится на выход (вывод OUT).
Рисунок 2 – Регулировка чувствительности датчика звука и компаратора
Для регулировки чувствительности выходного сигнала модуль содержит встроенный потенциометр.
С помощью этого потенциометра вы можете установить пороговое значение. Таким образом, когда амплитуда звука превысит это пороговое значение, модуль выдаст низкий логический уровень, в остальных случаях будет выдаваться высокий логический уровень.
Эта настройка очень полезна, когда вы хотите запустить какое-то действие при достижении определенного порога. Например, когда амплитуда звука пересекает пороговое значение (при обнаружении стука), вы можете активировать реле для управления освещением. Вот вам идея!
Совет: поворачивайте движок потенциометра против часовой стрелки, чтобы увеличить чувствительность, и по часовой стрелке, чтобы ее уменьшить.
Рисунок 3 – Светодиодные индикаторы питания и состояния
Помимо этого, модуль имеет два светодиода. Индикатор питания загорится, когда на модуль подается напряжение питания. Светодиод состояния загорится, когда на цифровом выходе будет низкий логический уровень.
Распиновка звукового датчика
У данного датчика звука только три вывода:
Рисунок 4 – Распиновка модуля звукового датчика
Вывод VCC подает питание на датчик. Рекомендуется питать датчик напряжением от 3,3 до 5 В.
GND для подключения земли.
Вывод OUT выдает высокий логический уровень, когда тихо, и низкий логический уровень, когда обнаруживается звук. Вы можете подключить его к любому цифровому выводу Arduino или напрямую к 5-вольтовому реле или другому подобному устройству.
Подключение звукового датчика с Arduino
Давайте подключим звуковой датчик к Arduino. Подключение довольно простое. Для начала подключите вывод VCC на модуле к выводу 5V на Arduino, а вывод GND на модуле – к выводу GND Arduino. Теперь подключите вывод OUT к цифровому выводу 7 на Arduino. Вот и всё!
На следующем рисунке показана схема соединений.
Рисунок 5 – Подключение датчика звука к Arduino
Калибровка датчика звука
Для получения точных показаний с вашего звукового датчика, рекомендуется сначала его откалибровать.
Для калибровки цифрового выхода (OUT) модуль содержит встроенный потенциометр.
Поворачивая движок потенциометра, вы можете установить пороговое значение. Таким образом, когда уровень звука превышает пороговое значение, светодиод статуса загорается, а на цифровой выход (OUT) выдается низкий логический уровень.
Теперь, чтобы откалибровать датчик, хлопайте рядом с микрофоном и подстраивайте потенциометр, пока вы не увидите, что светодиод состояния на модуле мигает в ответ на ваши хлопки.
Теперь ваш датчик откалиброван и готов к использованию.
Простой пример: обнаружение звука
Теперь, когда всё подключено, вам понадобится скетч, чтобы проверить эту схему в работе.
Если всё в порядке, то при обнаружении хлопка вы должны увидеть вывод в мониторе последовательного порта, похожий на приведенный ниже.
Рисунок 6 – Вывод работы скетча обнаружения хлопков
Объяснение
Скетч начинается с объявления вывода Arduino, к которому подключен вывод OUT датчика.
Затем мы определяем переменную с именем lastEvent , которая хранит время с момента обнаружения хлопка. Это поможет нам устранить ложные срабатывания.
В функции setup() мы определяем сигнальный вывод, к которому подключен датчик, как входной. А также настраиваем последовательную связь с компьютером.
В функции loop() мы сначала читаем состояние цифрового вывода датчика.
Когда датчик обнаруживает какой-либо звук, достаточно громкий, чтобы пересечь пороговое значение, логический уровень выходного сигнала становится низким. Но мы должны убедиться, что звук вызван хлопками, а не случайным фоновым шумом. Итак, мы ждем 25 миллисекунд. Если логический уровень на выводе остается низким в течение более 25 миллисекунд, мы заявляем, что обнаружен хлопок.
Управление устройствами с помощью хлопков
В нашем следующем проекте мы будем использовать звуковой датчик в качестве «детектора хлопков», который включает устройства, питающиеся от сети переменного тока, хлопком в ладоши.
В данном проекте для управления питанием устройств используется одноканальный модуль реле, который будет коммутировать переменное напряжение сети 220 В.
Схема соединений
Схема соединений в этом проекте очень проста.
Предупреждение:
Данная схема взаимодействует с ВЫСОКИМ переменным напряжением сети 220 В. Неправильное подключение или использование может привести к серьезным травмам или смерти. Поэтому данный проект предназначен для людей, имеющих опыт работы и знающих о мерах техники безопасности при работе с высоким переменным напряжением.
Сначала необходимо подать питание на датчик и модуль реле. Подключите их выводы VCC к выводу 5V на Arduino, и выводы GND к выводу GND на Arduino.
Затем подключите выходной вывод (OUT) звукового датчика к цифровому выводу 7 на Arduino, а управляющий вывод (IN) на модуле реле к цифровому выводу 8 Arduino.
Вам также необходимо поместить модуль реле в линию питания устройства, которым вы хотите управлять. Вам придется разрезать один провод в кабеле питания и подключить один конец отрезанного провода (идущий от вилки) к выводу COM (общий) модуля реле, а другой к выводу NO (нормально разомкнутый).
Схема соединений показана на следующем рисунке.
Рисунок 7 – Схема подключения датчика звука и модуля реле к плате Arduino
Код Arduino
Ниже приведен скетч для управления устройствами с помощью хлопков.
После того, как вы загрузили программу в Arduino, и всё включили, датчик должен включать или выключать управляемое устройство каждый раз, когда вы хлопаете.
Объяснение
Если вы сравните этот скетч с предыдущим, вы заметите много общего, кроме нескольких вещей.
В начале мы объявляем вывод Arduino, к которому подключен вывод управления реле (IN). Мы также определили новую переменную relayState для хранения состояния реле.
В функции setup() мы настраиваем вывод relayPin как выходной.
Исправление проблем
Если датчик звука работает неправильно, попробуйте выполнить следующие действия.
Читайте также: