In diesem Projekt werden wir eine Clapper-Schaltung nach dem Konzept der ADC (Analog-Digital-Wandlung) in ARDUINO UNO herstellen. Wir werden ein MIC und Uno verwenden, um den Sound zu erfassen und eine Antwort auszulösen. Dieser Clap ON Clap OFF-Schalter schaltet das Gerät grundsätzlich ein oder aus, indem der Clap Sound als Schalter verwendet wird. Wir haben zuvor einen Clap-Schalter und einen Clap-ON-Clap-OFF-Schalter unter Verwendung des 555-Timer-IC gebaut.
Beim Klatschen tritt am MIC ein Spitzensignal auf, das viel höher als normal ist. Dieses Signal wird dem Verstärker über ein Hochpassfilter zugeführt. Dieses verstärkte Spannungssignal wird dem ADC zugeführt, der diese Hochspannung in eine Zahl umwandelt. Es wird also einen Höhepunkt in der ADC-Lesung der UNO geben. Bei dieser Spitzenerkennung schalten wir bei jedem Klatschen eine LED auf der Platine um. Dieses Projekt wurde unten ausführlich erläutert.
MIC oder Mikrofon ist ein Schallsensor, der im Grunde genommen Schallenergie in elektrische Energie umwandelt. Mit diesem Sensor haben wir also Schall als Spannungsänderung. Wir nehmen normalerweise Ton über dieses Gerät auf oder erfassen ihn. Dieser Schallkopf wird in allen Mobiltelefonen und Laptops verwendet. Ein typisches MIC sieht aus wie:
Bestimmung der Polarität des Kondensatormikrofons:
MIC hat zwei Anschlüsse, einer ist positiv und einer ist negativ. Die Mikrofonpolarität kann mit einem Multimeter ermittelt werden. Nehmen Sie die positive Sonde des Multi-Meters (versetzen Sie das Messgerät in den DIODE TESTING-Modus) und verbinden Sie es mit einem Anschluss des MIC und die negative Sonde mit dem anderen Anschluss des MIC. Wenn Sie die Messwerte auf dem Bildschirm erhalten, befindet sich der Pluspol (MIC) am Minuspol des Multimeters. Oder Sie finden die Anschlüsse einfach, indem Sie sie betrachten. Der Minuspol hat zwei oder drei Lötleitungen, die mit dem Metallgehäuse des Mikrofons verbunden sind. Diese Konnektivität vom Minuspol zum Metallgehäuse kann auch mit einem Durchgangsprüfer getestet werden, um den Minuspol herauszufinden.
Erforderliche Komponenten:
Hardware:
ARDUINO UNO, Netzteil (5V), Kondensatormikrofon (oben erklärt)
2N3904 NPN-Transistor,
100nF Kondensatoren (2 Stück), ein 100uF Kondensator,
1KΩ Widerstand, 1MΩ Widerstand, 15KΩ Widerstand (2 Stück), eine LED,
Und Steckbrett & Verbindungsdrähte.
Software: Arduino IDE - Arduino jede Nacht.
Schaltplan und Funktionserklärung:
Das Schaltbild der Klappenschaltung ist in der folgenden Abbildung dargestellt:
Wir haben die Arbeit in vier Teile unterteilt: Filtration, Verstärkung, Analog-Digital-Wandlung und Programmierung zum Umschalten der LED
Immer wenn Ton zu hören ist, nimmt der MIC ihn auf und wandelt ihn in eine Spannung um, die linear zur Schallgröße ist. Für einen höheren Klang haben wir also einen höheren Wert und für einen niedrigeren Klang haben wir einen niedrigeren Wert. Dieser Wert wird zuerst dem Hochpassfilter zur Filtration zugeführt. Dann wird dieser gefilterte Wert dem Transistor zur Verstärkung zugeführt und der Transistor liefert den verstärkten Ausgang am Kollektor. Dieses Kollektorsignal wird dem ADC0-Kanal der UNO zur Analog-Digital-Wandlung zugeführt. Und schließlich ist Arduino so programmiert, dass die an PIN 7 von PORTD angeschlossene LED jedes Mal umgeschaltet wird, wenn der ADC-Kanal A0 einen bestimmten Pegel überschreitet.
1. Filtration:
Zunächst werden wir kurz auf den RC- Hochpassfilter eingehen, mit dem die Geräusche herausgefiltert wurden. Es ist einfach zu entwerfen und besteht aus einem einzelnen Widerstand und einem einzelnen Kondensator. Für diese Schaltung brauchen wir nicht viele Details, deshalb werden wir es einfach halten. Ein Hochpassfilter lässt Signale mit hoher Frequenz von Eingang zu Ausgang durch, mit anderen Worten, das Eingangssignal erscheint am Ausgang, wenn die Signalfrequenz höher als die vom Filter vorgeschriebene Frequenz ist. Im Moment müssen wir uns nicht um diese Werte kümmern, da wir hier keinen Audioverstärker entwerfen. In der Schaltung ist ein Hochpassfilter dargestellt.
Nach diesem Filter wird dem Transistor ein Spannungssignal zur Verstärkung zugeführt.
2. Verstärkung:
Die Spannung von MIC ist sehr niedrig und kann nicht für ADC (Analog-Digital-Wandlung) an UNO weitergeleitet werden. Daher entwerfen wir einen einfachen Verstärker mit einem Transistor. Hier haben wir einen einzelnen Transistorverstärker zur Verstärkung der MIC-Spannungen entwickelt. Dieses verstärkte Spannungssignal wird weiter dem ADC0-Kanal von Arduino zugeführt.
3. Analog-Digital-Wandlung:
ARDUINO verfügt über 6 ADC-Kanäle. Unter diesen können einige oder alle als Eingänge für die analoge Spannung verwendet werden. Der UNO-ADC hat eine Auflösung von 10 Bit (also die ganzzahligen Werte von (0- (2 ^ 10) 1023)). Dies bedeutet, dass Eingangsspannungen zwischen 0 und 5 Volt auf ganzzahlige Werte zwischen 0 und 1023 abgebildet werden (5/1024 = 4,9 mV) pro Einheit.
Damit die UNO ein analoges Signal in ein digitales Signal umwandeln kann, müssen wir den ADC-Kanal von ARDUINO UNO mit Hilfe der folgenden Funktionen verwenden:
1. analogRead (Pin); 2. analogReference ();
UNO ADC-Kanäle haben einen Standardreferenzwert von 5V. Dies bedeutet, dass wir für die ADC-Wandlung an jedem Eingangskanal eine maximale Eingangsspannung von 5 V angeben können. Da einige Sensoren Spannungen von 0 bis 2,5 V liefern, erhalten wir bei einer 5-V-Referenz eine geringere Genauigkeit, sodass wir eine Anweisung haben, mit der wir diesen Referenzwert ändern können. Zum Ändern des Referenzwerts haben wir also "analogReference ();"
In unserer Schaltung haben wir diese Referenzspannung auf den Standardwert belassen, damit wir den Wert vom ADC-Kanal 0 lesen können, indem wir direkt die Funktion „analogRead (Pin);“ aufrufen. Hier steht „Pin“ für den Pin, an den wir das analoge Signal angeschlossen haben In diesem Fall wäre es "A0". Der Wert von ADC kann als „int sensorValue = analogRead (A0)“ in eine Ganzzahl übernommen werden. ”, Durch diesen Befehl wird der Wert vom ADC in der Ganzzahl“ sensorValue ”gespeichert. Jetzt haben wir den Transistorwert in digitaler Form im Speicher von UNO.
4. Programmieren Sie Arduino so, dass die LED bei jedem Klatschen umgeschaltet wird:
Unter normalen Umständen liefert die MIC normale Signale und so haben wir normale digitale Werte in der UNO, aber wenn wir dort auf eine von der MIC bereitgestellte Spitze klatschen, können wir die UNO so programmieren, dass sie umschaltet eine LED EIN und AUS, wenn es eine Spitze gibt. Beim ersten Klatschen leuchtet die LED auf und bleibt an. Beim zweiten Klatschen erlischt die LED und bleibt bis zum nächsten Klatschen ausgeschaltet. Damit haben wir die Klöppelschaltung. Überprüfen Sie den folgenden Programmcode.