Robot dövrəsi üçün səs sensoru. Toxunma və səs sensorları

Salam dostlar. Bu gün biz mikrokontrollerlər, Arduino və digər oxşar cihazlarla mükəmməl işləyəcək analoq səs sensoru quracağıq. Öz xüsusiyyətlərinə və yığcamlığına görə, o, çinli həmkarlarından tamamilə geri qalmır və işin öhdəsindən mükəmməl gələ bilər.

Beləliklə, başlayaq. Əvvəlcə komponentlər və dövrə haqqında qərar verməlisiniz. Dövrənin işləmə prinsipi sadədir: mikrofondan zəif siqnal gücləndirilir və Arduino-nun analoq pininə göndərilir. Gücləndirici olaraq əməliyyat gücləndiricisindən (müqayisəli) istifadə edəcəyəm. Adi tranzistorla müqayisədə daha yüksək qazanc təmin edir. Mənim vəziyyətimdə bu müqayisəçi LM358 çipi olacaq, onu hər yerdə tapmaq olar. Və olduqca ucuzdur.

Əgər tam olaraq LM358 tapa bilmirsinizsə, onu hər hansı digər uyğun əməliyyat gücləndiricisi ilə əvəz edə bilərsiniz. Məsələn, fotoşəkildə göstərilən müqayisə cihazı televizordakı infraqırmızı qəbuledicinin siqnal gücləndirici lövhəsində yerləşirdi.

İndi sensorun dövrəsinə baxaq.

Op-ampa əlavə olaraq bir neçə daha asan əldə edilə bilən komponentlərə ehtiyacımız olacaq.

Ən çox yayılmış mikrofon. Mikrofonun polaritesi göstərilmirsə, sadəcə onun kontaktlarına baxın. Mənfi kabel həmişə gövdəyə gedir və dövrədə, müvafiq olaraq, "torpaq" ilə bağlıdır.

Sonra bizə 1 kOhm rezistor lazımdır.

Üç 10 kOhm rezistor.

Və nominal dəyəri 100 kOhm olan daha bir rezistor - 1 MOhm.

Mənim vəziyyətimdə "qızıl orta" olaraq 620 kOhm rezistor istifadə edilmişdir.

Ancaq ideal olaraq uyğun dəyərdə dəyişən bir rezistordan istifadə etməlisiniz. Üstəlik, təcrübələr göstərdiyi kimi, daha yüksək nominal dəyər yalnız cihazın həssaslığını artırır, eyni zamanda daha çox "səs" görünür.

Növbəti komponent 0,1 µF kondansatördür. "104" qeyd olunur.

Və daha bir kondansatör, 4,7 µF.

İndi montaja keçək. Divar montajından istifadə edərək dövrəni yığdım.

Montaj tamamlandı. Mən dövrəni kiçik bir plastik boru parçasından hazırladığım korpusa quraşdırdım.
Cihazı sınaqdan keçirməyə davam edək. Mən onu Arduino UNO lövhəsinə bağlayacağam. Arduino inkişaf mühitinə keçin və Əsaslar bölməsində AnalogReadSerial nümunəsini açın.
void setup() ( Serial.begin(9600);//Serial əlaqəni 9600 baud tezliyində birləşdirin) void loop() ( int sensorValue = analogRead(A0); /*sıfır analoq pinindən dəyəri oxuyun və yadda saxlayın sensorValue dəyişəninə*/ Serial.println(sensorValue); //port gecikməsinə dəyəri çıxarın(1); //sabitləşmə üçün bir millisaniyə gözləyin)
Lövhəyə yükləməzdən əvvəl gecikməni 50 millisaniyəyə dəyişdirin və yükləyin. Bundan sonra test pambığı düzəldirik və oxunuşlara nəzarət edirik. Əl çalma anında tullanır, bu dəyəri təxmini xatırlamağa çalışır və eskizə qayıdırlar.
Eskizə bir neçə sətir əlavə edin.
əgər (sensorValue > X)( Serial.print ("CLAP"); gecikmə (1000); )
“X” əvəzinə eyni dəyəri daxil edin, yükləyin və yenidən əl çalın. Optimal cavab dəyərini seçənə qədər bu şəkildə davam edin. Dəyər çox yüksək olarsa, şərt yalnız çox yaxın məsafədə əl çaldıqda yerinə yetiriləcəkdir. Dəyər çox aşağı olarsa, ən kiçik səs-küy və ya ayaq səsləri ilə şərt yerinə yetiriləcəkdir.

Burada ən çox həyəcan sistemlərinin bir hissəsi kimi istifadə olunan səs və toxunma sensorlarını nəzərdən keçirəcəyik.

Sensor modulu KY-036

Modul əslində toxunma düyməsidir. Müəllifin başa düşdüyü kimi, cihazın iş prinsipi sensorun kontaktına toxunaraq bir insanın məişət AC şəbəkəsinin tezliyində müdaxilə qəbul etmək üçün antenaya çevrilməsinə əsaslanır. Bu siqnallar LM393YD müqayisə aparatına göndərilir

Modulun ölçüləri 42 x 15 x 13 mm, çəkisi 2,8 q, modul lövhəsində 3 mm diametrli montaj çuxuru var. Güc LED L1 ilə göstərilir.

Sensor işə salındıqda LED L2 yanır (yanıb-sönür). Gözləmə rejimində cərəyan istehlakı 3,9 mA, işə salındıqda isə 4,9 mA təşkil edir.

Sensorun hansı həssaslıq həddinin dəyişən bir rezistor tərəfindən tənzimlənməsi tamamilə aydın deyil. LM393YD komparatoru olan bu modullar standartdır və onlara müxtəlif sensorlar lehimlənir, beləliklə, müxtəlif məqsədlər üçün modullar əldə edilir. Güc terminalları "G" - ümumi naqil, "+" - +5V enerji təchizatı. “D0” rəqəmsal girişində aşağı məntiq səviyyəsi var, sensor işə salındıqda çıxışda 50 Hz tezliyi olan impulslar görünür. "A0" pinində "D0" ilə müqayisədə tərsinə çevrilmiş bir siqnal var. Ümumiyyətlə, modul LED_with_button proqramı ilə yoxlanıla bilən düymə kimi diskret işləyir.

Toxunma sensoru istənilən metal səthi idarəetmə düyməsi kimi istifadə etməyə imkan verir, hərəkət edən hissələrin olmaması dayanıqlığa və etibarlılığa müsbət təsir göstərməlidir.

Səs sensoru modulu KY-037

Modul səsi müəyyən edilmiş həddi aşan səslərlə işə salınmalıdır. Modulun həssas elementi LM393YD çipində komparatorla birlikdə işləyən mikrofondur.

Modulun ölçüləri 42 x 15 x 13 mm, çəkisi 3,4 q, əvvəlki vəziyyətə bənzəyir, modul lövhəsində 3 mm diametrli montaj çuxuru var. Güc LED L1 ilə göstərilir. Güc terminalları "G" - ümumi naqil, "+" - +5V enerji təchizatı.

Gözləmə rejimində cərəyan istehlakı 4,1 mA, işə salındıqda isə 5 mA təşkil edir.

"A0" pinində gərginlik mikrofonun qəbul etdiyi siqnalların səs səviyyəsinə uyğun olaraq dəyişir; səs səviyyəsi artdıqca oxunuşlar azalır, bunu AnalogInput2 proqramı ilə yoxlamaq olar.

“D0” rəqəmsal girişində aşağı məntiq səviyyəsi var, göstərilən həddi aşdıqda aşağı səviyyə yüksək səviyyəyə keçir. Cavab həddi dəyişən bir rezistorla tənzimlənə bilər. Bu halda LED L2 yanır. Kəskin yüksək səslə, geriyə keçid zamanı 1-2 s gecikmə var.

Ümumiyyətlə, ağıllı ev və ya siqnalizasiya sisteminin təşkili üçün faydalı sensor.

Səs sensoru modulu KY-038

İlk baxışdan modul əvvəlkinə bənzəyir. Modulun həssas elementi mikrofondur, qeyd etmək lazımdır ki, şəbəkədə bu modul haqqında çox məlumat yoxdur.

Modul ölçüləri 40 x 15 x 13 mm, çəkisi 2,8 q, əvvəlki vəziyyətə bənzəyir, modul lövhəsində 3 mm diametrli montaj çuxuru var. Güc LED L1 ilə göstərilir. Güc terminalları "G" - ümumi naqil, "+" - +5V enerji təchizatı.

Qamış açarı işə salındıqda, LED L2 yanır. Gözləmə rejimində cərəyan istehlakı 4,2 mA, işə salındıqda isə 6 mA-a qədərdir.

"A0" pinində səs səviyyəsi artdıqda oxunuşlar artır (AnalogInput2 proqramı istifadə edilmişdir).

“D0” pinində aşağı məntiq səviyyəsi var, sensor işə salındıqda yüksək səviyyəyə keçir. Cavab həddi kəsmə rezistorundan istifadə etməklə tənzimlənir (LED_with_button proqramından istifadə etməklə).

Bu sensor həqiqətən əvvəlkindən praktiki olaraq fərqlənmir, lakin onların dəyişdirilməsi həmişə mümkün deyil, çünki Səs səviyyəsi dəyişdikdə, səviyyə dəyişikliyinin xarakteri analoq çıxışda gərginliyin fərqli olmasına səbəb olur.

nəticələr

Bu, Arduino aparat platforması üçün müxtəlif sensorların böyük dəstinin nəzərdən keçirilməsini yekunlaşdırır. Ümumiyyətlə, bu dəst müəllifdə qarışıq təəssürat yaratdı. Dəstə həm olduqca mürəkkəb sensorlar, həm də çox sadə dizaynlar daxildir. Və əgər lövhədə cərəyanı məhdudlaşdıran rezistorlar varsa, LED göstəriciləri və s. müəllif belə modulların faydalılığını etiraf etməyə hazırdır, onda modulların kiçik bir hissəsi lövhədə tək radio elementidir. Bu cür modullara niyə ehtiyac duyulduğu aydın deyil (görünür, standart lövhələrə montaj birləşmə məqsədinə xidmət edir). Ümumiyyətlə, dəst Arduino layihələrində istifadə olunan ümumi sensorların əksəriyyəti ilə tanış olmaq üçün yaxşı bir yoldur.

faydalı bağlantılar

1. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-kasaniya
2. http://www.zi-zi.ru/module/module-ky036
3. http://robocraft.ru/blog/arduino/57.html
4. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-zvuka
5. http://www.zi-zi.ru/module/module-ky037
6. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-zvuka_
7. http://smart-boards.ml/module-audiovideo-4.php

Evdə hazırlanmış sensorlar

Şəkildə. Şəkil 1 zəif siqnal gücləndiricisi üçün bir cihazı göstərir. Cihaz pnp keçiriciliyinin iki oxşar silikon tranzistorunda həyata keçirilir, bu da yüksək qazanc əldə edir (cərəyanda 80-100). Səs VM1 mikrofonuna tətbiq edildikdə, alternativ siqnal VT1 tranzistorunun bazasına daxil olur və onunla gücləndirilir. Mənfi kənarı olan periferik və ya aktuator cihazlarını idarə edən çıxış siqnalı VT2 tranzistorunun kollektorundan çıxarılır.

Bipolyar tranzistorlardan istifadə edən həssas akustik sensorun elektrik dövrəsi

Oksid kondansatörü C1 enerji təchizatı gərginliyinin dalğalanmasını hamarlayır. Rezistor rəy R4 kiçik siqnal gücləndiricisini özünü həyəcanlandırmadan qoruyur.

Transistor VT2-nin çıxış cərəyanı 5 V işləmə gərginliyi və 15...20 mA işləmə cərəyanı olan aşağı güclü elektromaqnit rölesini idarə etməyə imkan verir. Akustik sensorun uzadılmış dövrəsi Şəkildə göstərilmişdir. 3.9. Əvvəlki dövrədən fərqli olaraq, qazancın tənzimlənməsi və çıxış siqnalının çevrilməsi üçün əlavə imkanlara malikdir.

Təkmil Akustik Sensor Dövrü

VM1 mikrofonundan zəif siqnalların qazancı dəyişən rezistor R6 istifadə edərək tənzimlənir (bax. Şəkil 2). Bu rezistorun müqaviməti nə qədər aşağı olarsa, tranzistor VT1-də tranzistor mərhələsinin qazancı bir o qədər çox olar. Tövsiyə olunan qurğunun istismarında uzunmüddətli təcrübə ilə R6 rezistorunun müqaviməti sıfıra bərabər olduqda, kaskadın özünü həyəcanlandırmasının mümkün olduğunu müəyyən etmək mümkün oldu. Bunun qarşısını almaq üçün 100-200 Ohm müqaviməti olan başqa bir məhdudlaşdırıcı rezistor R6 ilə ardıcıl olaraq bağlanır.

Çıxış siqnalını çevirmək və qazancı tənzimləmək imkanı olan akustik sensorun elektrik dövrəsi

Diaqramda nəzarət siqnalının sonrakı dövrələr və terminal elektron komponentləri üçün çıxarıldığı iki çıxış göstərilir. "OUTPUT 1" nöqtəsindən mənfi kənarı olan idarəetmə siqnalı çıxarılır (bu, VM1 mikrofonuna səs tətbiq edildikdə görünür). "OUTPUT 2" nöqtəsindən tərs siqnal (müsbət kənar ilə) var.

Sahə effektli tranzistor KP501A (VT2) son cərəyan gücləndiricisi kimi istifadəsi sayəsində cihaz cərəyan istehlakını azaldır (əvvəlki dövrəyə nisbətən), həmçinin daha güclü bir yükü, məsələn, icra rölesini idarə etmək qabiliyyətinə malikdir. 200 mA-a qədər keçid cərəyanı ilə. Bu tranzistor istənilən hərf indeksi olan KP501 ilə, həmçinin müvafiq konfiqurasiyanın daha güclü sahə effektli tranzistoru ilə əvəz edilə bilər.

Bu sadə dizaynların düzəldilməsinə ehtiyac yoxdur. Onların hamısı 6 V gərginlikli eyni stabilləşdirilmiş mənbədən enerji verildikdə sınaqdan keçirilir. Dizaynın cari istehlakı (rele cərəyanının istehlakı istisna olmaqla) 15 mA-dan çox deyil.

Təsvir edilən dizayndan istifadə edərək, başqa bir otaqda və ya binada yerləşən mexanizmin işlək olub olmadığını müəyyən edə bilərsiniz. Əməliyyat haqqında məlumat mexanizmin özünün titrəməsidir. Dizayn olduqca sadədir və minimum hissələrdən ibarətdir.

Avtomatlaşdırma sistemlərində tez-tez bir cihazın və ya mexanizmin vəziyyətini sadəcə "yan - söndür" və ya "işləyən - işləmir" səviyyəsində müəyyən etmək lazımdır. Kifayət qədər real və aydın nümunə- bu mini qazanxanada nasosdur.

Nəzarət cihazı (nəzarətçi) ilə qazanın özü bir otaqda, digərində isə istilik sistemində təzyiq yaradan nasos yerləşə bilər. Və yalnız müxtəlif otaqlarda deyil, ümumiyyətlə qonşu binalarda.

Nəzarətçiyə nasosun işə salındığını və işlədiyini necə deyə bilərsiniz? Təbii ki, daha sadə sistemlər operatorun diqqətini cəlb etmək üçün nəzarətçi deyil, sadə və ucuz siqnaldan istifadə edə bilər.

Bunu etmək üçün bir neçə üsul var. Məsələn, nasosu işə salan bir başlanğıcın əlavə kontaktından istifadə edərək: kontakt bağlıdır, buna görə də nasos işləyir. Baxmayaraq ki, nədənsə işləməyə bilər. Bundan əlavə, başlanğıcda həmişə istifadə edilməmiş bir əlaqə yoxdur. Bu, bu sxemin başqa bir dezavantajıdır.

Bu üsula əlavə olaraq, bir cari sensordan istifadə edərək nasosun işləməsi haqqında bir siqnal ala bilərsiniz. Belə bir siqnal yuxarıda qeyd olunan kontaktdan daha obyektiv şəkildə cihazın işini bütövlükdə əks etdirəcəkdir. Bu metodun dezavantajı elektrik sürücüsünün dövrəsinə müdaxilə etməsidir.

Quraşdırmanın işini onun sxeminə müdaxilə etmədən necə idarə etmək olar? Sözügedən nasosun iş zamanı səs-küy və vibrasiya yaratdığını xatırlasanız, olduqca sadədir. Bir çox digər qurğular eyni xüsusiyyətlərə malikdir: elektromaqnitlər, güclü transformatorlar, elektrik sürücüsünün sadəcə mexaniki hissələri. Aşağıda təsvir edilən mexanizmin işləmə sensorunun işi bu “zərərli” xüsusiyyətlərə əsaslanır. Oxşar sensorlar motorla təchiz edilmiş cihazın vəziyyətini də izləyə bilər. daxili yanma və ya dizel.

Sensor vibrasiyadan səs-küydən daha çox istifadə edir, ona görə də onu quraşdırarkən, mexanizmdə vibrasiyanın sensoru işə salmaq üçün kifayət etdiyi bir yer tapmalısınız. Eyni zamanda, sensorun quraşdırıldığı yerdə yüksək temperatur arzuolunmazdır. Sxematik diaqram sensor Şəkil 1-də göstərilmişdir.

Şəkil 1. Mexanizmin işləmə sensorunun diaqramı (diaqramı böyütmək üçün şəkilə klikləyin).

Sxem olduqca sadədir və yalnız 3 tranzistordan ibarətdir. Onun işləmə prinsipi maqnitofonlarda avtostop dövrəsinin işinə çox bənzəyir: maqnit lentinin hərəkət sensorundan impulslar gələrkən, mexanizmi dayandırmaq üçün siqnal yaranmır. Bant tıxandı və ya tükəndi - mexanizm dayandı.

Bizim vəziyyətimizdə vibrasiya sensoru M1 elektret mikrofonudur, ondan siqnal C2 kondansatörü vasitəsilə VT1 tranzistorunda hazırlanmış gücləndiriciyə verilir. Kondansatör C3 vasitəsilə gücləndirilmiş siqnalın alternativ komponenti gərginlik ikiqat dövrəsinə uyğun olaraq düzəldiciyə verilir. Düzəliş edilmiş gərginlik C4 kondansatörünü doldurur, beləliklə tranzistor VT2 açıq olacaq (kollektorda aşağı gərginlik səviyyəsi). Bu aşağı səviyyə tranzistor VT3-ni qapalı saxlayır, buna görə də P1 rölesi söndürülür və həyəcan siqnalı nəzarətçiyə və ya həyəcan siqnalına göndərilmir. VT3 tranzistorunun emitterində VD4 diodu quraşdırılmışdır. Bu, tranzistorun daha etibarlı bağlanmasını təmin edən sözdə səviyyəli sıxacdır.

Mexanizm dayanarsa, titrəmələr dayanır və mikrofonu götürmək üçün sadəcə heç bir şey yoxdur. Beləliklə, VT1 tranzistorunun kollektorunda impulslar dayanır və C4 kondansatörü boşaldılır. Buna görə tranzistor VT2 bağlanır və VT3 kontaktları fövqəladə vəziyyət barədə nəzarətçiyə məlumat verən P1 rölesini açır və yandırır.

Cihazın qurulması

Cihazı quraşdırmaq asandır. Əvvəla, VT1 tranzistorunun kollektorunda R2 rezistorundan istifadə edərək, gərginliyi tədarük gərginliyinin təxminən yarısına təyin etməlisiniz. Bu halda, tranzistor VT1 xətti rejimdə işləyəcək, yəni. siqnal gücləndiricisi kimi.

Quraşdırmanın ikinci mərhələsi dəyişən rezistor R4 istifadə edərək bütövlükdə bütün sensorun həssaslıq səviyyəsini təyin etməkdir. Bunun üçün onun mühərrikini diaqrama uyğun olaraq ən aşağı vəziyyətə keçirin. Bu, sensorun minimum həssaslığıdır, bu halda röle açılacaq. Sonra mikrofonu quraşdırılacağı yerə qoyaraq, röleyi söndürmək üçün R4 kəsmə rezistorunu çevirin. Mexanizm söndürüldükdə, rele yenidən açılmalıdır.

Detallar və dizayn

Sensorun bir neçə nüsxəsini istehsal etmək niyyətindəsinizsə, dövrəni çap dövrə lövhəsinə yığmaq yaxşıdır. Bunu etməyin ən asan yolu lazer ütüləmə texnologiyasından istifadə etməkdir. Yalnız bir nüsxə tələb olunarsa, onu asma quraşdırma ilə yığmaq olduqca məqbuldur. Yığılmış lövhə bərkidici elementləri olan plastik bir qutuya yerləşdirilməlidir.

VT1, VT2 tranzistorları istənilən hərf indeksi ilə KT3102, KT503 KT815 və ya KT972 ilə əvəz edilə bilər. Bütün diodlar istənilən yüksək tezlikli aşağı güclü diodlarla əvəz edilə bilər, məsələn, KD521, KD503.

Bütün rezistorlar MLT-0.25 tiplidir və ya idxal olunur. Ən azı 25V işləmə gərginliyi olan idxal edilmiş elektrolitik kondansatörləri almaq da daha asandır.

P1 rölesi olaraq, 12V işləmə gərginliyi ilə hər hansı bir kiçik ölçülü rölin istifadəsinə icazə verilir. Cihaz aşağı enerji mənbəyindən, məsələn, Çin şəbəkə adapterindən enerji ala bilər.

At öz-özünə istehsal Enerji təchizatı üçün gücü 5 Vt-dan çox olmayan, ikincil sarğı gərginliyi təxminən 15 V olan bir transformator tələb olunacaq. Belə bir mənbənin yığılmasının ən asan yolu 7812 inteqrasiya edilmiş stabilizatora əsaslanır. Bənzər bir sxem olduqca asandır. tap, ona görə də onun təsviri burada verilmir.