Trong dự án này, chúng tôi sẽ tạo mạch Clapper bằng cách sử dụng khái niệm ADC (Chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số) trong ARDUINO UNO. Chúng tôi sẽ sử dụng MIC và Uno để cảm nhận âm thanh và kích hoạt phản hồi. Công tắc Clap ON Clap OFF này về cơ bản sẽ BẬT hoặc TẮT thiết bị bằng cách sử dụng âm thanh vỗ tay làm công tắc. Trước đây chúng tôi đã chế tạo công tắc Clap và công tắc Clap ON Clap OFF, sử dụng IC hẹn giờ 555.
Khi vỗ tay sẽ có tín hiệu đỉnh tại MIC cao hơn nhiều so với bình thường, tín hiệu này được đưa đến bộ khuếch đại, thông qua Bộ lọc thông cao. Tín hiệu điện áp khuếch đại này được đưa đến ADC, bộ chuyển đổi điện áp cao này thành một số. Vì vậy, sẽ có một đỉnh cao trong việc đọc ADC của UNO. Trong lần phát hiện cao điểm này, chúng tôi sẽ bật một đèn LED trên bảng, trên mỗi lần vỗ tay. Dự án này đã được giải thích chi tiết dưới đây.
MIC hay Microphone là một bộ chuyển đổi cảm biến âm thanh, về cơ bản chuyển đổi năng lượng âm thanh thành năng lượng điện, vì vậy với cảm biến này, chúng ta có âm thanh là điện áp thay đổi. Chúng tôi thường ghi lại hoặc cảm nhận âm thanh thông qua thiết bị này. Bộ chuyển đổi này được sử dụng trong tất cả điện thoại di động và máy tính xách tay. Một MIC điển hình trông giống như,
Xác định cực của Mic ngưng tụ:
MIC có hai thiết bị đầu cuối một là cực dương và một đầu cuối là cực âm. Cực tính của micrô có thể được tìm thấy bằng Máy đo đa năng. Lấy đầu dò dương của Multi-Meter (đặt máy đo ở chế độ KIỂM TRA DIODE) và kết nối nó với một đầu cuối của MIC và đầu dò âm với đầu cuối khác của MIC. Nếu bạn nhận được kết quả đọc trên màn hình thì đầu cực dương (MIC) ở đầu cực âm của Máy đo đa năng. Hoặc bạn có thể đơn giản tìm các đầu cực bằng cách nhìn vào đó, đầu cực âm có hai hoặc ba đường hàn, nối với vỏ kim loại của mic. Kết nối này, từ đầu cuối âm đến vỏ kim loại của nó cũng có thể được kiểm tra bằng cách sử dụng máy kiểm tra tính liên tục, để tìm ra đầu cuối âm.
Các thành phần bắt buộc:
Phần cứng:
ARDUINO UNO, nguồn điện (5v), mic ngưng tụ (giải thích ở trên)
Bóng bán dẫn 2N3904 NPN,
Tụ điện 100nF (2 cái), một tụ điện 100uF,
Điện trở 1K Ω, điện trở 1MΩ, điện trở 15KΩ (2 miếng), một đèn LED,
Và Breadboard & Dây kết nối.
Phần mềm: Arduino IDE - Arduino nightly.
Sơ đồ mạch và giải thích hoạt động:
Các sơ đồ mạch của mạch lươi được hiển thị ở bên dưới hình:
Chúng tôi đã chia công việc thành 4 phần, đó là: Lọc, Khuếch đại, Chuyển đổi tương tự-kỹ thuật số và lập trình để bật tắt đèn LED
Bất cứ khi nào có âm thanh, MIC nhận nó và chuyển nó thành điện áp, tuyến tính với độ lớn của âm thanh. Vì vậy, đối với âm thanh cao hơn, chúng tôi có giá trị cao hơn và đối với âm thanh thấp hơn chúng tôi có giá trị thấp hơn. Giá trị này đầu tiên được đưa vào Bộ lọc thông cao để lọc. Sau đó, giá trị được lọc này được đưa đến bóng bán dẫn để khuếch đại và bóng bán dẫn cung cấp đầu ra khuếch đại tại bộ thu. Tín hiệu bộ thu này được đưa đến kênh ADC0 của UNO, để chuyển đổi từ Analog sang Digital. Và cuối cùng, Arduino được lập trình để bật tắt đèn LED, được kết nối tại PIN 7 của PORTD, mỗi khi kênh ADC A0 vượt quá một mức cụ thể.
1. Lọc:
Trước hết chúng ta sẽ nói sơ qua về RC High Pass Filter, bộ lọc này được sử dụng để lọc các tạp âm. Nó dễ thiết kế và bao gồm một điện trở duy nhất và một tụ điện. Đối với mạch này, chúng tôi không cần nhiều chi tiết, vì vậy chúng tôi sẽ giữ nó đơn giản. Một bộ lọc thông cao cho phép các tín hiệu có tần số cao đi từ đầu vào đến đầu ra, hay nói cách khác là tín hiệu đầu vào xuất hiện ở đầu ra nếu tần số của tín hiệu cao hơn tần số quy định của bộ lọc. Hiện tại, chúng ta không cần phải lo lắng về những giá trị này vì ở đây chúng ta không thiết kế bộ khuếch đại âm thanh. Một bộ lọc thông cao được hiển thị trong mạch.
Sau bộ lọc này, tín hiệu điện áp được đưa đến bóng bán dẫn để khuếch đại.
2. Khuếch đại:
Điện áp của MIC rất thấp và không thể được cấp cho UNO để ADC (Chuyển đổi từ tương tự sang kỹ thuật số), vì vậy đối với điều này chúng tôi thiết kế một bộ khuếch đại đơn giản sử dụng bóng bán dẫn. Ở đây chúng tôi đã thiết kế một bộ khuếch đại bóng bán dẫn duy nhất để khuếch đại điện áp MIC. Tín hiệu điện áp khuếch đại này được tiếp tục đưa đến kênh ADC0 của Arduino.
3. Chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số:
ARDUINO có 6 kênh ADC. Trong số đó, bất kỳ một hoặc tất cả chúng đều có thể được sử dụng làm đầu vào cho điện áp tương tự. UNO ADC có độ phân giải 10 bit (vì vậy các giá trị nguyên từ (0- (2 ^ 10) 1023)). Điều này có nghĩa là nó sẽ ánh xạ điện áp đầu vào từ 0 đến 5 vôn thành các giá trị nguyên từ 0 đến 1023. Vì vậy, với mọi (5/1024 = 4,9mV) trên mỗi đơn vị.
Bây giờ, để UNO chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu kỹ thuật số, chúng ta cần sử dụng Kênh ADC của ARDUINO UNO, với sự trợ giúp của các chức năng dưới đây:
1. analogRead (pin); 2. analogReference ();
Các kênh UNO ADC có giá trị tham chiếu mặc định là 5V. Điều này có nghĩa là chúng tôi có thể cung cấp điện áp đầu vào tối đa là 5V để chuyển đổi ADC ở bất kỳ kênh đầu vào nào. Vì một số cảm biến cung cấp điện áp từ 0-2,5V, vì vậy với tham chiếu 5V, chúng tôi nhận được độ chính xác thấp hơn, vì vậy chúng tôi có một hướng dẫn cho phép chúng tôi thay đổi giá trị tham chiếu này. Vì vậy, để thay đổi giá trị tham chiếu, chúng ta có "analogReference ();"
Trong mạch của chúng tôi, chúng tôi đã để điện áp tham chiếu này về mặc định, vì vậy chúng tôi có thể đọc giá trị từ kênh ADC 0, bằng cách gọi trực tiếp hàm “analogRead (pin);”, ở đây “pin” đại diện cho chân mà chúng tôi đã kết nối tín hiệu tương tự, trong trường hợp này nó sẽ là "A0". Giá trị từ ADC có thể được lấy thành một số nguyên như “int sensorValue = analogRead (A0); ”, Bằng lệnh này, giá trị từ ADC được lưu trữ trong số nguyên“ sensorValue ”. Bây giờ, chúng ta có giá trị bóng bán dẫn ở dạng kỹ thuật số, trong bộ nhớ của UNO.
4. Lập trình Arduino để chuyển đổi đèn LED trên mỗi lần vỗ tay:
Trong các trường hợp bình thường, MIC cung cấp tín hiệu bình thường và do đó chúng tôi có các giá trị kỹ thuật số bình thường trong UNO, nhưng khi vỗ tay vào đó một đỉnh do MIC cung cấp, với điều này, chúng tôi có giá trị kỹ thuật số cao nhất trong UNO, chúng tôi có thể lập trình UNO để chuyển đổi đèn LED BẬT và TẮT bất cứ khi nào có đỉnh. Vì vậy, lần đầu tiên vỗ tay, đèn LED sẽ BẬT và vẫn BẬT. Trong lần vỗ tay thứ hai, đèn LED TẮT và vẫn TẮT cho đến lần vỗ tay tiếp theo. Với điều này, chúng ta có mạch kẹp. Kiểm tra mã chương trình bên dưới.