Sonomètre - Arduino : 10 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Dans ce Instructable je vais montrer comment faire un sonomètre à l'aide d'un Arduino et quelques autres composants.

Il s'agit d'un projet scolaire que j'ai réalisé récemment et qui m'a pris un an à réaliser, il est basé sur la construction d'un sonomètre qui enregistre les niveaux sonores en décibels. L'objectif était de mettre en lumière les nuisances sonores, une forme de pollution moins connue, mais qui nous affecte en permanence dans notre quotidien.

Étape 1: Fournitures

Électronique:

• 1 - Arduino MEGA 2560
• 1 - Détecteur de son SparkFun
• 1 - Module de carte MicroSD
• 1 - Protoboard standard
• 1 - Bande LED Néopixel
• 1 - LCD (20X4)
• 1 - RTC DS3231 (horloge temps réel)
• 1 - Affichage à sept degrés
• 2 - Piles 9V
• 1 - Convertisseur Buck
• 12 - 220 Ω Résistance
• 1 - 470 Ω Résistance
• Câbles
• 2 - Commutateurs
• 1 - Condensateur 1000 F

impression en 3D:

• Anet A8
• PLA Noir Bq

Assemblage/outillage:

• Colle chaude + Pistolet à colle chaude
• Super colle
• Vis 3mm x différentes longueurs
• Ruban adhésif double face
• Fer à souder + Gaines thermorétractables
• Tournevis
• Ruban électrique

Étape 2: schéma de circuit

Sur cette photo vous pouvez voir le schéma du circuit, réalisé à Fritzing. J'ai essayé de créer un schéma de circuit, mais je l'ai un peu gâché, alors j'ai fini par en faire un plus "visuel", bien que je veuille essayer à nouveau.

Je vais essayer de l'expliquer.

Tout d'abord, l'Arduino MEGA est le cerveau du sonomètre, il possède le code qui contrôle chaque composant. Le PCB rouge est le SparkFun Sound Detector qui lit l'amplitude des ondes, plus tard convertie en dB. Ces mesures sont stockées dans la carte MicroSD avec le jour et à quelle heure elles ont été prises (module RTC), elles sont également affichées sur l'affichage à sept segments.

Nous avons également une bande LED Neopixel, composée de 37 LED contrôlées individuellement, qui s'allument de différentes couleurs en fonction des lectures de décibels, expliquées sur l'écran LCD (voir photo ci-dessus).

• Rouge: au-dessus de 120 dB qui est le seuil de la douleur.
• Jaune: entre 65 et 120 dB.
• Vert: au-dessus de 30 dB, ce qui est le minimum que le sonomètre peut détecter.

C'était conçu pour ressembler à un feu de circulation et à l'origine il était prévu qu'il n'y ait que 3 LED (j'ai même pensé à une seule LED RVB mais ce n'était pas esthétiquement agréable). Cette Bande LED Neopixel est alimentée par une pile 9V mais, comme elle ne nécessite que 5V, j'ai utilisé un Buck Converter pour baisser la tension avec un condensateur de 1000 F et une résistance de 470 Ω pour ne pas brûler les LED.

Le reste des composants, y compris l'Arduino, étaient alimentés par une autre batterie 9V.

Il y a aussi deux interrupteurs: un pour l'électronique principale (Arduino, etc.) et l'autre uniquement pour la bande LED, au cas où je ne voudrais pas qu'ils s'allument.

REMARQUE: Dans le diagramme pour faciliter la visualisation des connexions, il y a un petit protoboard, mais dans la construction, je n'en ai pas utilisé.

Étape 3: Codez

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J'ai mon Anet A8 depuis environ 4 ans maintenant (J'ADORE) et j'ai toujours utilisé TinkerCAD, qui est un programme de CAO gratuit en ligne qui vous permet de concevoir ce que vous voulez ! C'est très intuitif et j'ai appris en bricolant (Internet est plein d'infos, j'ai appris à coder et à faire des projets avec Arduino grâce à lui et à l'incroyable forum Arduino. Mais aussi tout ce que j'ai maintenant des imprimantes 3D. C'est pourquoi j'ai décidé de faire cet article et partager mon expérience).

Pour ce projet, je suis passé à Fusion 360 car TinkerCAD a quelques limitations de conception, à l'origine j'ai eu Fusion avant de penser au projet car vous pourriez l'obtenir pour les amateurs (vraiment cool si vous ne l'utilisez que de temps en temps pour concevoir vos petites créations), même si je ne l'ai pas utilisé jusqu'à ce que je décide de créer le sonomètre.

Grâce aux connaissances de base que j'avais de mes précédentes aventures TinkerCAD, j'ai rapidement appris les bases et créé la première version du boîtier (voir première photo), je l'ai aimé et je l'ai utilisé pour voir comment fonctionnait le sonomètre et quelques expériences (essai et erreur). Mais j'ai pensé que je pourrais en concevoir un plus beau, alors j'ai créé la version 2 (et la dernière), le boîtier noir et sinueux.

Dans ce dernier design, j'ai amélioré quelques éléments pour le rendre plus fonctionnel et plus beau:

• Taille réduite
• Bande LED néopixel
• Meilleure organisation
• Patte moletée pour retirer facilement le haut.
• Filament noir (plus élégant;))

Les deux sont divisés en morceaux pour s'adapter au lit Anet A8. Dans la version 2 il y a 26 pièces, et vous pouvez enlever le dessus et voir les entrailles de la machine, je l'ai aussi conçu pour ne pas avoir à dévisser l'Arduino lors de la connexion à l'ordinateur.

Des détails

Cette conception a quelques détails que je tiens à souligner:

1. La conception moletée Pour ajouter plus d'adhérence et aider à soulever la partie supérieure (3ème photo). J'ai également caché l'entrée des câbles LED en la recouvrant de ruban isolant.
2. Carte SD elle a une rainure pour faciliter sa prise en main (4ème photo).
3. Guide Pour aider à maintenir la partie supérieure en place, j'ai conçu un guide triangulaire (5e photo).
4. Butées adhésives en silicone sous la pièce inférieure.

Étape 5: Impression 3D

Les deux versions ont pris beaucoup de temps à imprimer.

Je vais parler de la version finale. J'ai utilisé la trancheuse Cura et mes paramètres étaient:

• La plupart des pièces n'ont pas besoin de supports
• J'ai utilisé une jupe sur certaines d'entre elles parce qu'elles étaient grandes ou petites, pour les aider à rester collées au lit.
• Température = 205º
• Lit = 60º
• Ventilateur Oui
• 0,2 mm
• Vitesse = 35 mm/s env. (dépend de la pièce). Bien que la première couche soit à 30 m/s.
• Remplissage 10 - 15% (Cela dépend aussi de la pièce).

Une des photos montre quelques pièces.

Étape 6: Assemblage

Dans les images peut être apprécié la différence en ce qui concerne l'organisation.

Comme toujours, je vais me concentrer sur la version finale, la version noire. Malheureusement, je n'ai pas de photos de la construction, mais j'espère que ces photos montrent comment tout est mis en place.

Les deux batteries ont deux compartiments pour les contenir et faciliter leur remplacement, je les ai collées avec du ruban adhésif double face. J'ai également utilisé des connecteurs JTS (je pense que c'est le nom universel, car il existe différents types, mais j'ai également ajouté une photo de ceux que j'ai utilisés), ils facilitent également le retrait des piles.

J'ai couvert tous les endroits où j'ai soudé avec des tubes thermorétractables.

L'écran LCD est également maintenu avec du ruban adhésif double face. Et certaines pièces sont maintenues en place avec des vis de 3 mm de diamètre et de différentes longueurs, à l'exception du module MicroSD, qui avait des trous plus petits.

Les commutateurs et l'affichage à sept segments étaient enveloppés dans du ruban électrique, il n'était donc pas nécessaire d'utiliser de la colle chaude ou de la super colle car ils s'emboîtaient parfaitement dans leurs emplacements respectifs.

Étape 7: Étalonnage

Le meilleur moyen pourrait être d'utiliser un autre sonomètre, mais je n'en ai pas, j'ai donc utilisé une application sur mon téléphone. Et cette formule physique pour obtenir les décibels.

Étape 8: Résultat

C'est donc le résultat final des deux cas. J'ai joint des photos des deux mais tous les composants de la première version sont sur la dernière, qui est le vrai résultat final mais je ne veux pas oublier l'autre car elle faisait aussi partie du processus de création.

REMARQUE: Il s'agit d'un article en cours, je pourrais changer certaines choses, comme expliquer plus en détail le calibrage ou ajouter une vidéo le montrant en train de fonctionner.

Étape 9: Conclusion

J'ai mesuré certains endroits avec le sonomètre que j'ai construit pour voir avec quelle pollution sonore nous vivons et j'ai fait des graphiques dans Excel montrant comment elle fluctue et les pics de dB maximum et minimum.

1. C'est dans le changement de classes dans mon école.
2. Une fête en salle à la Saint-Sylvestre, j'ai remarqué que les décibels les plus bas étaient dans le changement d'une chanson.
3. Dans un cinéma qui regarde 1917. Je sais en quelque sorte dans quelle partie du film se trouve l'augmentation des décibels au début, mais je ne dirai rien, même si je ne pense pas que ce soit un spoil.

Remarque: chaque mesure indiquée a été effectuée des mois avant la pandémie causée par la maladie COVID-19

Étape 10: Problèmes rencontrés

Dans la création de ce projet, j'ai rencontré des problèmes dont je veux parler car ils font partie de la création de chaque maker.

1. Code de bande LED Neopixel: Le plus gros problème avec le code était la bande LED et les délais d'animation, qui affectaient l'ensemble des programmes (y compris le taux de rafraîchissement de l'affichage à sept segments). J'ai utilisé des millis mais j'ai quand même tout affecté donc j'ai fini par partir avec un code que j'ai fait qui n'a pas affecté le reste des composants mais l'animation n'a pas commencé dans la première LED, elle commencerait de manière aléatoire (je ne ' Je ne sais pas pourquoi), mais ça a toujours l'air cool. J'ai beaucoup cherché et le problème de l'animation colorwipe semble insoluble.
2. Ce n'est pas un problème majeur, le capteur SparkFun que j'ai acheté n'avait pas d'en-têtes donc j'en ai acheté et soudé mais ils gênent le placement du capteur dans le boîtier imprimé en 3D. Mais, comme je ne suis pas le meilleur en soudure, je l'ai laissé comme ça et il est légèrement égaré.
3. Lors de l'assemblage du boîtier final, j'ai trouvé qu'il était trop difficile de placer correctement les courbes imprimées en 3D des côtés, j'ai donc conçu une autre pièce pour les placer et les coller correctement.

Je suppose que je suis un perfectionniste (parfois c'est mauvais) mais je pense qu'il y a beaucoup de place pour l'amélioration.

J'ai également pensé à ajouter un module Wi-fi ESP8266 pour accéder également via un téléphone, un PC, etc. pour voir les lectures au lieu d'éteindre le sonomètre et de récupérer la carte MicroSD.