En aquest projecte farem un circuit Clapper utilitzant el concepte ADC (Analog to Digital Conversion) a ARDUINO UNO. Utilitzarem un MIC i l’Uno per detectar el so i provocar una resposta. Aquest interruptor Clap ON Clap OFF bàsicament engega o apaga el dispositiu mitjançant el so de clap, com a interruptor. Prèviament, hem creat l'interruptor Clap i l'interruptor Clap ON Clap OFF, mitjançant el temporitzador 555 IC
Quan aplaudeix, hi haurà un senyal de pic al MIC que és molt superior al normal, aquest senyal s’alimenta a l’amplificador, tot i que es tracta d’un filtre de pas alt. Aquest senyal de tensió amplificada s’alimenta a ADC, que converteix aquesta alta tensió en un nombre. Així doncs, hi haurà un pic en la lectura ADC de l’ONU. En aquesta detecció de pic, canviarem un LED a la placa, a cada palma. A continuació s’explica detalladament aquest projecte.
El MIC o micròfon és un transductor de detecció de so, que bàsicament converteix l’energia sonora en energia elèctrica, de manera que amb aquest sensor tenim un so que canvia de voltatge. Normalment enregistrem o detectem so mitjançant aquest dispositiu. Aquest transductor s’utilitza en tots els telèfons mòbils i portàtils. Un MIC típic sembla:
Determinació de la polaritat del micròfon de condensador:
El MIC té dos terminals, un és positiu i un altre és negatiu. La polaritat del micròfon es pot trobar mitjançant un multímetre. Agafeu la sonda positiva de Multi-Meter (poseu-la en mode DIODE TESTING) i connecteu-la a un terminal de MIC i la sonda negativa a l’altre terminal de MIC. Si obteniu les lectures a la pantalla, el terminal positiu (MIC) es troba en el terminal negatiu del multímetre. O simplement podeu trobar els terminals mirant-lo, el terminal negatiu té dues o tres línies de soldadura, connectades a la caixa metàl·lica del micròfon. Aquesta connectivitat, des del terminal negatiu fins a la seva carcassa metàl·lica, també es pot provar mitjançant un provador de continuïtat per esbrinar el terminal negatiu.
Components necessaris:
Maquinari:
ARDUINO UNO, font d'alimentació (5v), un micro de condensador (explicat anteriorment)
2N3904 transistor NPN,
Condensadors 100nF (2 peces), un condensador 100uF,
1K Ω, 1MΩ, 15KΩ (2 peces), un LED,
I Taula de pa i cables de connexió.
Programari: Arduino IDE - Arduino cada nit.
Diagrama del circuit i explicació de treball:
El diagrama del circuit del circuit de claque es mostra a la figura següent:
Hem dividit el treball en quatre parts, és a dir: Filtració, Amplificació, conversió analògica-digital i programació per alternar el LED
Sempre que hi ha so, el MIC el capta i el converteix en voltatge, lineal a la magnitud del so. Per tant, per a un so més alt tenim un valor més alt i per a un so més baix, tenim un valor més baix. Aquest valor primer s’introdueix al filtre de pas alt per filtrar-lo. A continuació, aquest valor filtrat s’alimenta al transistor per amplificar-lo i el transistor proporciona la sortida amplificada al col·lector. Aquest senyal de col·lector s’alimenta al canal ADC0 de l’ONU per a la conversió analògica a digital. I, finalment, Arduino està programat per canviar el LED, connectat al PIN 7 de PORTD, cada vegada que el canal ADC A0 va més enllà d’un nivell concret.
1. Filtració:
En primer lloc, parlarem breument sobre el filtre de pas elevat RC, que s’ha utilitzat per filtrar els sorolls. És fàcil de dissenyar i consta d'una sola resistència i un únic condensador. Per a aquest circuit no necessitem gaire detall, així que ho farem senzill. Un filtre de pas alt permet senyals de pas d’alta freqüència d’entrada a sortida, és a dir, el senyal d’entrada apareix a la sortida si la freqüència del senyal és superior a la freqüència prescrita pel filtre. De moment, no ens hem de preocupar d’aquests valors perquè aquí no dissenyem un amplificador d’àudio. Al circuit es mostra un filtre de pas alt.
Després d’aquest filtre, el senyal de tensió s’alimenta al transistor per amplificar-lo.
2. Amplificació:
El voltatge del MIC és molt baix i no es pot alimentar a UNO per ADC (conversió analògica a digital), de manera que dissenyem un amplificador senzill mitjançant un transistor. Aquí hem dissenyat un amplificador de transistor únic per amplificar les tensions MIC. Aquest senyal de tensió amplificada s’alimenta al canal ADC0 d’Arduino.
3. Conversió analògica a digital:
ARDUINO té 6 canals ADC. Entre tots, es pot utilitzar qualsevol o totes com a entrades de tensió analògica. L’ADN UNO té una resolució de 10 bits (per tant, els valors enters de (0- (2 ^ 10) 1023)). Això vol dir que maparà les tensions d’entrada entre 0 i 5 volts en valors enters entre 0 i 1023. Així doncs, per a cada (5/1024 = 4,9 mV) per unitat.
Ara, perquè l’ONU converti el senyal analògic en senyal digital, hem d’utilitzar el canal ADC d’ARDUINO UNO, amb l’ajut de les funcions següents:
1. analogRead (pin); 2. analogReference ();
Els canals UNO ADC tenen un valor de referència per defecte de 5V. Això significa que podem donar una tensió màxima d'entrada de 5V per a la conversió ADC en qualsevol canal d'entrada. Com que alguns sensors proporcionen tensions de 0-2,5 V, de manera que amb una referència de 5 V, obtenim una precisió menor, de manera que tenim una instrucció que ens permet canviar aquest valor de referència. Per tant, per canviar el valor de referència tenim "analogReference ();"
Al nostre circuit, hem deixat aquest voltatge de referència al valor per defecte, de manera que podem llegir el valor del canal ADC 0 trucant directament a la funció “analogRead (pin);”, aquí “pin” representa el pin on hem connectat el senyal analògic, a en aquest cas seria "A0". El valor de l'ADC es pot prendre en un enter com a "int sensorValue = analogRead (A0); ”, Mitjançant aquesta instrucció, el valor d’ADC s’emmagatzema a l’enter“ sensorValue ”. Ara tenim el valor del transistor en forma digital, a la memòria de l’ONU.
4. Programa Arduino per alternar el LED de cada Clap:
En casos normals, el MIC proporciona senyals normals i, per tant, tenim valors digitals normals a l’ONU, però quan aplaudim un pic proporcionat pel MIC, amb això tenim un valor digital màxim a l’ONU, podem programar l’ONU per canviar un LED ON i OFF sempre que hi hagi un pic. Així doncs, al primer cop, el LED s’encén i es manté encès. En el segon clap, el LED s'apaga i es queda apagat fins al següent clap. Amb això tenim el circuit de claque. Consulteu el codi del programa a continuació.