Schallmesser - Arduino - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

In diesem Instructable zeige ich, wie man ein Schallmessgerät mit einem Arduino und einigen weiteren Komponenten herstellt.

Dies ist ein Schulprojekt, das ich vor kurzem durchgeführt habe und für das ich ein Jahr gebraucht habe. Es basiert auf der Konstruktion eines Schallmessers, der den Schallpegel in Dezibel registriert. Ziel war es, die Lärmbelästigung hervorzuheben, eine Art von Umweltverschmutzung, die weniger bekannt ist, uns aber in unserem täglichen Leben ständig beeinträchtigt.

Schritt 1: Zubehör

Elektronik:

• 1 - Arduino MEGA 2560
• 1 - SparkFun-Sounddetektor
• 1 - MicroSD-Kartenmodul
• 1 - Standard-Protoboard
• 1 - Neopixel-LED-Streifen
• 1 - LCD (20X4)
• 1 - RTC DS3231 (Echtzeituhr)
• 1 - Sieben-Grad-Anzeige
• 2 - 9V Batterien
• 1 - Abwärtswandler
• 12 - 220 Ω Widerstand
• 1 - 470 Ω Widerstand
• Kabel
• 2 - Schalter
• 1 - 1000 μF Kondensator

3d Drucken:

• Anet A8
• Bq Schwarz PLA

Montage/Werkzeuge:

• Heißkleber + Heißklebepistole
• Sekundenkleber
• Schrauben 3mm x verschiedene Längen
• Doppelseitiges Klebeband
• Lötkolben + Schrumpfschläuche
• Schraubenzieher
• Isolierband

Schritt 2: Schaltplan

In diesem Bild sehen Sie das Diagramm der Schaltung, das in Fritzing erstellt wurde. Ich habe versucht, einen schematischen Schaltplan zu erstellen, aber ich habe ihn ein wenig durcheinander gebracht, also habe ich diesen "visueller" gemacht, obwohl ich es noch einmal versuchen möchte.

Ich werde versuchen, es zu erklären.

Zuallererst ist das Arduino MEGA das Gehirn des Soundmeters, es hat den Code, der jede Komponente steuert. Die rote Platine ist der SparkFun Sound Detector, der die Amplitude der Wellen misst, später in dB umgerechnet. Diese Messwerte werden auf der MicroSD-Karte mit Tag und Uhrzeit (RTC-Modul) gespeichert und in der 7-Segment-Anzeige angezeigt.

Wir haben auch einen Neopixel-LED-Streifen, bestehend aus 37 einzeln angesteuerten LEDs, die je nach Dezibel-Werten in verschiedenen Farben leuchten, im LCD erklärt (siehe Bild oben).

• Rot: über 120 dB, was die Schmerzgrenze ist.
• Gelb: zwischen 65 und 120 dB.
• Grün: über 30 dB, das ist das Minimum, das das Schallmessgerät erkennen kann.

Dies war so konzipiert, dass es einer Ampel ähnelt und ursprünglich nur mit 3 LEDs geplant war (ich dachte sogar an eine einzelne RGB-LED, aber es war ästhetisch nicht angenehm). Dieser Neopixel-LED-Streifen wird mit einer 9V-Batterie betrieben, aber da er nur 5V benötigt, habe ich einen Buck-Konverter verwendet, um die Spannung mit einem 1000-μF-Kondensator und einem 470--Widerstand zu senken, um die LEDs nicht zu verbrennen.

Der Rest der Komponenten, einschließlich des Arduino, wurde von einer weiteren 9V-Batterie gespeist.

Es gibt auch zwei Schalter: einen für die Hauptelektronik (Arduino usw.) und den anderen nur für den LED-Streifen, falls ich nicht möchte, dass sie aufleuchten.

HINWEIS: Im Diagramm ist ein winziges Protoboard vorhanden, um die Verbindungen zu erleichtern, aber im Build habe ich keins verwendet.

Schritt 3: Code

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Ich habe mein Anet A8 jetzt seit ungefähr 4 Jahren (ICH LIEBE ES) und ich habe immer TinkerCAD verwendet, ein kostenloses Online-CAD-Programm, mit dem Sie entwerfen können, was Sie wollen! Es ist sehr intuitiv und ich habe durch Basteln gelernt (Das Internet ist fuuuulll an Informationen, ich habe dank ihm und dem erstaunlichen Arduino-Forum gelernt, zu programmieren und Projekte mit Arduino zu machen. Aber auch alles, was ich jetzt von 3D-Druckern habe. Deshalb habe ich mich entschieden, es zu machen diesen Beitrag und teile meine Erfahrungen).

Für dieses Projekt bin ich zu Fusion 360 gewechselt, weil TinkerCAD einige Designeinschränkungen hat. obwohl ich es nicht verwendet habe, bis ich mich entschied, das Sound Meter zu erstellen.

Dank des Grundwissens, das ich aus meinen vorherigen TinkerCAD-Abenteuern hatte, habe ich schnell die Grundlagen gelernt und die erste Version des Gehäuses erstellt (siehe erstes Bild), es hat mir gefallen und ich habe es verwendet, um zu sehen, wie das Soundmeter funktioniert und einige Experimente (Testversion) und Fehler). Aber ich dachte, ich könnte ein besser aussehendes Design entwerfen, also habe ich Version 2 (und die letzte) entworfen, das schwarze und kurvige Gehäuse.

In diesem letzten Design habe ich ein paar Dinge verbessert, um es funktionaler und schöner zu machen:

• Reduzierte die Größe
• Neopixel-LED-Streifen
• Bessere Organisation
• Rändelmuster zum einfachen Abnehmen des Oberteils.
• Schwarzes Filament (eleganter;))

Beide sind in Einzelteile unterteilt, um in das Anet A8 Bett zu passen. In Version 2 gibt es 26 Teile, und Sie können das Oberteil abnehmen und die Eingeweide der Maschine sehen. Ich habe es auch entworfen, um das Arduino beim Anschließen an den Computer nicht abschrauben zu müssen.

Einzelheiten

Dieses Design hat einige Details, die ich hervorheben möchte:

1. Das Rändel-Design Für mehr Halt und zum Anheben des Oberteils (3. Bild). Ich habe auch den Eingang von LED-Kabeln versteckt, die ihn mit Isolierband bedeckten.
2. SD-Karte hat eine Rille, um das Aufnehmen zu erleichtern (4. Bild).
3. Guide Um das Oberteil an Ort und Stelle zu halten, habe ich eine dreieckige Führung entworfen (5. Bild).
4. Silikon-Klebestopper unter dem Unterteil.

Schritt 5: 3D-Druck

Der Druck beider Versionen dauerte lange.

Ich werde über die endgültige Version sprechen. Ich habe den Cura-Slicer verwendet und meine Parameter waren:

• Die meisten Stücke brauchen keine Stützen
• Ich habe bei einigen von ihnen einen Rock getragen, weil sie groß oder klein waren, damit sie am Bett kleben blieben.
• Temperatur = 205º
• Bett = 60º
• Lüfter Ja
• 0,2 mm
• Geschwindigkeit = 35 mm/s ca. (je nach Stück). Obwohl die erste Schicht 30 m/s beträgt.
• Füllung 10 - 15% (es hängt auch vom Stück ab).

Eines der Bilder zeigt einige der Stücke.

Schritt 6: Montage

Auf den Bildern ist der Organisationsunterschied zu erkennen.

Wie immer konzentriere ich mich auf die endgültige Version, die schwarze. Leider habe ich keine Bilder vom Aufbau, aber ich hoffe, diese Bilder zeigen, wie alles aufgebaut ist.

Beide Batterien haben zwei Fächer, um sie zu halten und den Austausch zu erleichtern, ich habe sie mit doppelseitigem Klebeband verklebt. Ich habe auch JTS-Anschlüsse verwendet (ich denke, das ist der universelle Name, da es verschiedene Typen gibt, aber ich habe auch ein Bild von denjenigen hinzugefügt, die ich verwendet habe) sie erleichtern auch das Herausnehmen der Batterien.

Ich bedeckte alle Stellen, an denen ich mit Schrumpfschläuchen gelötet habe.

Das LCD wird auch mit etwas doppelseitigem Klebeband gehalten. Und einige Teile werden mit Schrauben mit 3 mm Durchmesser und verschiedenen Längen befestigt, mit Ausnahme des MicroSD-Moduls, das kleinere Löcher hatte, also hielt ich es mit einigen, die ich herumlag und die richtige Größe hatten, an Ort und Stelle.

Die Schalter und die Siebensegmentanzeige waren mit Isolierband umwickelt, sodass kein Heißkleber oder Sekundenkleber verwendet werden musste, da sie genau an ihren jeweiligen Stellen passten.

Schritt 7: Kalibrierung

Der beste Weg könnte mit einem anderen Schallmesser sein, aber ich hatte keinen, also habe ich eine App in meinem Telefon verwendet. Und diese fisische Formel, um die Dezibel zu erhalten.

Schritt 8: Ergebnis

Dies ist also das Endergebnis beider Fälle. Ich habe Bilder von beiden angehängt, aber alle Komponenten der ersten Version sind auf der letzten, was das eigentliche Endergebnis ist, aber ich möchte die andere nicht vergessen, da sie auch Teil des Erstellungsprozesses war.

HINWEIS: Dies ist ein noch in Arbeit befindlicher Beitrag. Ich könnte einige Dinge ändern, z. B. die Kalibrierung genauer erklären oder ein Video hinzufügen, das zeigt, wie es funktioniert.

Schritt 9: Fazit

Ich habe einige Orte mit dem von mir gebauten Schallmessgerät gemessen, um zu sehen, mit wie viel Lärmbelästigung wir leben, und ich habe einige Grafiken in Excel erstellt, die zeigen, wie sie schwankt und die maximalen und minimalen dB-Spitzen.

1. Das ist der Klassenwechsel an meiner Schule.
2. Bei einer Indoor-Party in der Silvesternacht ist mir aufgefallen, dass die niedrigsten Dezibel beim Wechsel eines Songs waren.
3. In einem Kino, das 1917 guckt. Ich weiß irgendwie, in welchem Teil des Films die Erhöhung der Dezibel am Anfang ist, aber ich werde nichts sagen, obwohl ich nicht denke, dass es ein Spoiler ist.

Hinweis: Jede gezeigte Maßnahme wurde Monate vor der durch die COVID-19-Krankheit verursachten Pandemie getroffen

Schritt 10: Aufgetretene Probleme

Bei der Erstellung dieses Projekts war ich mit einigen Problemen konfrontiert, über die ich sprechen möchte, da sie Teil jeder Macher-Kreation sind.

1. Neopixel-LED-Strip-Code: Das größte Problem mit dem Code war der LED-Strip und die Animationsverzögerungen, die sich auf die gesamten Programme auswirkten (einschließlich der Aktualisierungsrate der 7-Segment-Anzeige). Ich habe Millis verwendet, aber immer noch alles beeinflusst, also bin ich mit einem Code gegangen, den ich gemacht habe, der sich nicht auf die restlichen Komponenten auswirkte, aber die Animation startete nicht in der ersten LED, sondern in einer zufälligen (ich tue es nicht) Ich weiß nicht warum), aber es sieht trotzdem cool aus. Ich habe viel gesucht und das Problem der Colorwipe-Animation scheint unlösbar zu sein.
2. Dies ist kein großes Problem, der von mir gekaufte SparkFun-Sensor hatte keine Header, also habe ich einen gekauft und gelötet, aber sie behindern die Platzierung des Sensors im 3D-gedruckten Gehäuse. Aber da ich nicht der Beste im Löten bin, habe ich es so gelassen und ist etwas fehl am Platz.
3. Beim Zusammenbau des endgültigen Gehäuses fand ich es zu schwierig, die 3D-gedruckten Kurven der Seiten richtig zu platzieren, also entwarf ich ein weiteres Stück, um sie richtig zu platzieren und zu kleben.

Ich schätze, ich bin ein Perfektionist (manchmal ist es schlecht), aber ich denke, es gibt viel Raum für Verbesserungen.

Ich dachte auch darüber nach, ein ESP8266-WLAN-Modul hinzuzufügen, um auch über ein Telefon, einen PC usw. auf die Messwerte zuzugreifen, anstatt den Schallmesser auszuschalten und die MicroSD-Karte aufzunehmen.