Sonómetro - Arduino: 10 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

En este Instructable, mostraré cómo hacer un medidor de sonido usando un Arduino y algunos componentes más.

Este es un proyecto escolar que hice recientemente y me tomó un año completarlo, se basa en la construcción de un Sonómetro que registra los niveles de sonido en decibelios. El objetivo era destacar la contaminación acústica, un tipo de contaminación menos conocida, pero que nos afecta constantemente en nuestro día a día.

Paso 1: Suministros

Electrónica:

• 1 - Arduino MEGA 2560
• 1 - Detector de sonido SparkFun
• 1 - Módulo de tarjeta MicroSD
• 1 - Protoboard estándar
• 1 - Tira de LED Neopixel
• 1 - LCD (20X4)
• 1 - RTC DS3231 (reloj de tiempo real)
• 1 - Pantalla de siete grados
• 2 - Baterías de 9V
• 1 - Convertidor Buck
• Resistencia de 12 - 220 Ω
• 1 - Resistencia de 470 Ω
• Cables
• 2 - Interruptores
• 1 - Condensador de 1000 μF

Impresión 3d:

• Anet A8
• PLA Negro Bq

Montaje / herramientas:

• Pegamento caliente + pistola de pegamento caliente
• Super pegamento
• Tornillos de 3 mm x varias longitudes
• Cinta de dos lados
• Soldador + Tubos termorretráctiles
• Destornillador
• Cinta eléctrica

Paso 2: diagrama de circuito

En esta imagen se puede ver el diagrama del circuito, realizado en Fritzing. Intenté crear un diagrama de circuito esquemático, pero lo estropeé un poco, así que terminé haciendo este más "visual", aunque quiero intentarlo de nuevo.

Intentaré explicarlo.

En primer lugar, el Arduino MEGA es el cerebro del medidor de sonido, tiene el código que controla cada componente. El PCB rojo es el SparkFun Sound Detector que lee la amplitud de las ondas, luego convertidas a dB. Estas medidas se almacenan en la Tarjeta MicroSD junto con el día y a qué hora fueron tomadas (Módulo RTC), también se muestran en la pantalla de siete segmentos.

También tenemos una tira de LED Neopixel, que consta de 37 LED controlados individualmente, que se iluminan en diferentes colores según las lecturas de decibelios, explicadas en la pantalla LCD (ver imagen arriba).

• Rojo: por encima de 120 dB, que es el umbral de dolor.
• Amarillo: entre 65 y 120 dB.
• Verde: por encima de 30 dB, que es el mínimo que puede detectar el sonómetro.

Este fue diseñado para parecerse a un semáforo y originalmente estaba planeado para ser solo 3 LED (incluso pensé en un solo LED RGB, pero no era estéticamente agradable). Esta tira de LED de Neopixel funciona con una batería de 9V pero, como solo necesita 5V, utilicé un convertidor Buck para bajar el voltaje con un capacitor de 1000 μF y una resistencia de 470 Ω para no quemar los LED.

El resto de los componentes, incluido el Arduino, funcionaban con otra batería de 9V.

También hay dos interruptores: uno para la electrónica principal (Arduino, etc.) y el otro solo para la tira de LED, por si no quiero que se enciendan.

NOTA: En el diagrama para que sea más fácil ver las conexiones, hay un pequeño protoboard, pero en la construcción no usé uno.

Paso 3: ¡Código

"loading =" perezoso"

Tengo mi Anet A8 desde hace unos 4 años (ME ENCANTA) y siempre he usado TinkerCAD, que es un programa CAD gratuito en línea que te permite diseñar lo que quieras. Es muy intuitivo y aprendí jugando (Internet es una gran cantidad de información, aprendí a codificar y hacer proyectos con Arduino gracias a él y al increíble foro de Arduino. Pero también todo lo que ahora tengo de las impresoras 3D. Por eso decidí hacer esta publicación y compartir mi experiencia).

Para este proyecto, cambié a Fusion 360 porque TinkerCAD tiene algunas limitaciones de diseño, originalmente obtuve Fusion antes de pensar en el proyecto porque se podía conseguir para los aficionados (realmente genial si solo lo usas de vez en cuando para diseñar tus pequeñas creaciones), aunque no lo usé hasta que decidí crear el Sonómetro.

Gracias al conocimiento básico que tenía de mis aventuras anteriores de TinkerCAD aprendí rápidamente los conceptos básicos y creé la primera versión del caso (ver primera imagen), me gustó y lo usé para ver cómo funcionaba el Sonómetro y algunos experimentos (prueba y error). Pero pensé que podría diseñar uno más atractivo, así que creé la versión 2 (y la última), la carcasa negra y con curvas.

En este último diseño he mejorado algunas cosas para hacerlo más funcional y bonito:

• Reducido el tamaño
• Tira de LED Neopixel
• Mejor organizacion
• Patten moleteado para quitar fácilmente la parte superior.
• Filamento negro (más elegante;))

Ambos están divididos en piezas para caber en la cama Anet A8. En la versión 2 hay 26 piezas, y puedes quitarle la tapa y ver las tripas de la máquina, también la diseñé para no tener que desenroscar el Arduino al conectarlo a la computadora.

Detalles

Este diseño tiene algunos detalles que quiero destacar:

1. El diseño moleteado Para agregar más agarre y ayudar a levantar la parte superior (tercera imagen). También oculté la entrada de cables LED cubriéndola con cinta aislante.
2. Tarjeta SD que tiene una ranura para que sea más fácil levantarla (4ª imagen).
3. Guía Para ayudar a mantener la parte superior en su lugar, diseñé una guía triangular (quinta imagen).
4. La protuberancia adhesiva de silicona se detiene debajo de la pieza inferior.

Paso 5: Impresión 3D

Ambas versiones tardaron mucho en imprimirse.

Hablaré de la versión final. Usé la cortadora Cura y mis parámetros fueron:

• La mayoría de las piezas no necesitan soportes.
• Usé una falda en algunos de ellos porque eran altos o pequeños, para ayudarlos a pegarse a la cama.
• Temperatura = 205º
• Cama = 60º
• Ventilador si
• 0,2 mm
• Velocidad = 35 mm / s aprox. (depende de la pieza). Aunque la primera capa es de 30 m / s.
• Relleno 10 - 15% (también depende de la pieza).

Una de las imágenes muestra algunas de las piezas.

Paso 6: Montaje

En las imágenes se aprecia la diferencia en cuanto a organización.

Como siempre, me centraré en la versión final, la negra. Desafortunadamente, no tengo ninguna imagen de la construcción, pero espero que estas imágenes muestren cómo está todo configurado.

Ambas baterías tienen dos compartimentos para sujetarlas y facilitar su reemplazo, las pegué con cinta adhesiva de doble cara. También usé conectores JTS (creo que ese es el nombre universal, porque hay varios tipos, pero también agregué una imagen de los que usé) también facilitan la extracción de las baterías.

Cubrí todos los lugares donde soldé con tubos termorretráctiles.

La pantalla LCD también se sujeta con cinta de doble cara. Y algunas partes se mantienen en su lugar con tornillos de 3 mm de diámetro y varias longitudes, excepto el Módulo MicroSD, que tenía orificios más pequeños, así que lo sostuve en su lugar con algunos que tenía colocados y eran del tamaño correcto.

Los interruptores y la pantalla de siete segmentos estaban envueltos en cinta aislante, por lo que no era necesario usar pegamento caliente o superpegamento porque encajaban en sus respectivos lugares.

Paso 7: Calibración

La mejor manera podría ser con otro medidor de sonido, pero no tengo uno, así que usé una aplicación en mi teléfono. Y esta fórmula física para obtener los decibelios.

Paso 8: Resultado

Entonces este es el resultado final de ambos casos. He adjuntado imágenes de ambos, pero todos los componentes de la primera versión están en la última, que es el resultado final real, pero no quiero olvidar el otro porque también fue parte del proceso de creación.

NOTA: Esta es una publicación que aún está en progreso, podría cambiar algunas cosas, como explicar más la calibración o agregar un video que muestre que funciona.

Paso 9: Conclusión

Medí algunos lugares con el medidor de sonido que construí para ver con cuánta contaminación acústica vivimos e hice algunos gráficos en Excel que muestran cómo fluctúa y los picos máximos y mínimos de dB.

1. Esto es en el cambio de clases en mi escuela.
2. En una fiesta interior en la víspera de Año Nuevo, noté que los decibeles más bajos estaban en el cambio de una canción.
3. En un cine viendo 1917. Sé en qué parte de la película está ese aumento de decibeles al principio, pero no diré nada, aunque no creo que sea un spoiler.

Nota: todas las medidas que se muestran se tomaron meses antes de la pandemia causada por la enfermedad COVID-19

Paso 10: Problemas encontrados

En la creación de este proyecto me enfrenté a algunos problemas de los que quiero hablar porque son parte de la creación de todos los creadores.

1. Código de la tira de LED de Neopixel: el mayor problema con el código fue la tira de LED y los retrasos de la animación, que afectaron a todos los programas (incluida la frecuencia de actualización de la pantalla de siete segmentos). Usé millis pero aún afectó todo, así que terminé saliendo con un código que hice que no afectó al resto de los componentes, pero la animación no comenzó en el primer LED, comenzaría en uno aleatorio (no lo hago) no sé por qué), pero todavía se ve genial. Busqué mucho y el problema de la animación de borrado de colores parece no tener solución.
2. Este no es un problema importante, el sensor SparkFun que compré no tenía encabezados, así que compré unos y los soldé, pero dificultan la colocación del sensor en la carcasa impresa en 3D. Pero, como no soy el mejor soldando, lo dejé así y está un poco fuera de lugar.
3. A la hora de montar la caja final encontré que era muy difícil colocar correctamente las curvas impresas en 3D de los lados así que diseñé otra pieza para colocarlas y pegarlas correctamente.

Supongo que soy perfeccionista (a veces es malo) pero creo que hay mucho margen de mejora.

También pensé en agregar un módulo Wi-Fi ESP8266 para acceder también a través de un teléfono, PC, etc. para ver las lecturas en lugar de apagar el medidor de sonido y tomar la tarjeta MicroSD.