Neste projeto vamos fazer circuito Clapper utilizando o conceito de ADC (Conversão Analógico para Digital) em ARDUINO UNO. Vamos usar um MIC e um Uno para sentir o som e acionar uma resposta. Este interruptor Clap ON Clap OFF basicamente liga ou desliga o dispositivo, usando o som de palmas, como interruptor. Nós construímos anteriormente a chave Clap e a chave Clap ON Clap OFF, usando 555 Timer IC.
Ao bater palmas, haverá um sinal de pico no MIC que é muito mais alto do que o normal, esse sinal é enviado ao amplificador, através de um filtro passa-altas. Esse sinal de tensão amplificado é alimentado ao ADC, que converte essa alta tensão em um número. Portanto, haverá um pico na leitura do ADC do UNO. Nesta detecção de pico, alternaremos um LED na placa, em cada palmas. Este projeto foi explicado em detalhes abaixo.
MIC ou Microfone é um transdutor de detecção de som, que basicamente converte a energia do som em energia elétrica, portanto, com este sensor temos o som como voltagem variável. Normalmente gravamos ou detectamos o som por meio deste dispositivo. Este transdutor é usado em todos os telefones celulares e laptops. Um MIC típico parece,
Determinando a polaridade do microfone condensador:
MIC tem dois terminais, um é positivo e outro é negativo. A polaridade do microfone pode ser encontrada usando um multímetro. Pegue a ponta de prova positiva do multímetro (coloque o medidor no modo TESTE DE DIODO) e conecte-o a um terminal do MIC e a ponta de prova negativa ao outro terminal do MIC. Se você obtiver as leituras na tela, o terminal positivo (MIC) está no terminal negativo do multímetro. Ou você pode simplesmente encontrar os terminais olhando para ele, o terminal negativo tem duas ou três linhas de solda, conectadas à caixa de metal do microfone. Esta conectividade, do terminal negativo para sua caixa de metal também pode ser testada usando o testador de continuidade, para descobrir o terminal negativo.
Componentes necessários:
Hardware:
ARDUINO UNO, fonte de alimentação (5v), um microfone condensador (explicado acima)
2N3904 transistor NPN,
Capacitores 100nF (2 peças), um capacitor 100uF,
1K Ω resistor, 1MΩ resistor, 15KΩ resistor (2 peças), um LED,
E placa de ensaio e fios de conexão.
Software: Arduino IDE - Arduino noturno.
Diagrama de circuito e explicação de trabalho:
O diagrama de circuito do circuito do tampão é mostrado na figura abaixo:
Dividimos o trabalho em quatro partes, ou seja: Filtração, Amplificação, Conversão analógico-digital e programação para alternar o LED
Sempre que há som, o MIC o pega e converte em voltagem, linear com a magnitude do som. Portanto, para um som mais alto temos um valor mais alto e para um som mais baixo, temos um valor mais baixo. Este valor é alimentado primeiro ao filtro passa-altas para filtração. Em seguida, esse valor filtrado é alimentado para o transistor para amplificação e transistor fornece a saída amplificada no coletor. Este sinal coletor é enviado ao canal ADC0 do UNO, para conversão Analógico para Digital. E, por último, o Arduino está programado para alternar o LED, conectado no PIN 7 do PORTD, toda vez que o canal ADC A0 ultrapassar um determinado nível.
1. Filtração:
Em primeiro lugar, falaremos brevemente sobre o RC High Pass Filter, que tem sido usado para filtrar os ruídos. É fácil de projetar e consiste em um único resistor e um único capacitor. Para este circuito não precisamos de muitos detalhes, então vamos mantê-lo simples. Um filtro passa-alta permite que os sinais de alta frequência passem da entrada para a saída, em outras palavras, o sinal de entrada aparece na saída se a frequência do sinal for maior do que a frequência prescrita pelo filtro. Por enquanto, não precisamos nos preocupar com esses valores porque aqui não estamos projetando um amplificador de áudio. Um filtro passa-alta é mostrado no circuito.
Após este filtro, o sinal de tensão é alimentado ao transistor para amplificação.
2. Amplificação:
A tensão do MIC é muito baixa e não pode ser alimentada ao UNO para ADC (Conversão Analógica para Digital), então para isso projetamos um amplificador simples usando um transistor. Aqui, projetamos um amplificador de transistor único para amplificar as tensões MIC. Este sinal de tensão amplificado é posteriormente alimentado ao canal ADC0 do Arduino.
3. Conversão analógica para digital:
ARDUINO possui 6 canais ADC. Entre eles, qualquer um ou todos eles podem ser usados como entradas para tensão analógica. O UNO ADC tem resolução de 10 bits (portanto, os valores inteiros de (0- (2 ^ 10) 1023)). Isso significa que ele mapeará tensões de entrada entre 0 e 5 volts em valores inteiros entre 0 e 1023. Então, para cada (5/1024 = 4,9 mV) por unidade.
Agora, para que o UNO converta sinal analógico em sinal digital, é necessário Utilizar o Canal ADC de ARDUINO UNO, com o auxílio das funções abaixo:
1. analogRead (pin); 2. analogReference ();
Os canais UNO ADC têm um valor de referência padrão de 5V. Isso significa que podemos fornecer uma tensão de entrada máxima de 5 V para conversão ADC em qualquer canal de entrada. Como alguns sensores fornecem tensões de 0-2,5 V, portanto, com uma referência de 5 V, obtemos menor precisão, portanto, temos uma instrução que nos permite alterar esse valor de referência. Portanto, para alterar o valor de referência, temos “analogReference ();”
Em nosso circuito, deixamos essa tensão de referência no padrão, para que possamos ler o valor do canal 0 do ADC, chamando diretamente a função "analogRead (pino);", aqui "pino" representa o pino onde conectamos o sinal analógico, em neste caso seria “A0”. O valor do ADC pode ser convertido em um número inteiro como “int sensorValue = analogRead (A0); ”, Por esta instrução o valor do ADC é armazenado no inteiro“ sensorValue ”. Agora, temos o valor do transistor em formato digital, na memória do UNO.
4. Programe o Arduino para alternar o LED em cada aplauso:
Em instâncias normais, o MIC fornece sinais normais e por isso temos valores digitais normais no UNO, mas ao bater lá um pico fornecido pelo MIC, com isso temos um valor digital de pico no UNO, podemos programar o UNO para alternar um LED LIGADO e DESLIGADO sempre que houver um pico. Então, na primeira palmada, o LED acende e permanece aceso. Na segunda palmas, o LED apaga e permanece apagado até a próxima palmas. Com isso temos o circuito do badalo. Verifique o código do programa abaixo.