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Control sónico

julio 11, 2021
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En esta ible le mostraré cómo construir un circuito que responda al sonido. Piense en un interruptor activado por sonido, llaveros con silbato o un destornillador sónico. Ok, tal vez no pueda rastrear formas de vida extraterrestre 🙁 El circuito usa un micrófono y un filtro de paso de banda para determinar cuándo se escucha un tono en particular. El circuito en este ible escucha una frecuencia de silbido, pero se puede configurar para escuchar cualquier tono, incluido el ultrasonido !!! La salida del circuito se puede usar para crear un disparador remoto para su cámara, un relé de red para encender la radio por la mañana o un automóvil con control remoto. para hacer lo mínimo, y puedes salir y hacer algo increíble. Asegúrate de documentar y compartir tu idea.

¡Apaga tus secadores de pelo y comencemos!

Paso 1: descripción general del sistema

Resumen del sistema

Esta sección le brinda una descripción general del circuito sin todos los detalles.

Fuente de sonido
La fuente de sonido es lo que produce un tono audible. En este instructable usaremos la boca para silbar. Si eres como yo y no te gusta silbar, es posible que te guste usar un teléfono móvil o una computadora para generar el tono. Te daré un par de opciones más adelante.

Micrófono
El sonido es captado por el micrófono y convertido en una señal eléctrica.

Filtro de paso de banda
La señal eléctrica del micrófono contiene todas las frecuencias. El propósito del filtro de paso de banda es filtrar todas las frecuencias excepto la frecuencia de interés: el silbato.

Transductor
En esta ible usaremos un LED para indicar cuando el circuito capta un silbato. Puede sustituir esto por un relé para encender y apagar las cosas.

Paso 2: selección de componentes

Selección de componentesSelección de componentes

En este paso voy a explicar los componentes que elegí para el circuito. He elegido componentes con los que es fácil comenzar. Hay muchos otros componentes que le darán mejores resultados, pero estoy tratando de que esto sea lo más simple posible.

El micrófono
Cuando comencé a construir esto, estaba jugando con micrófonos piezoeléctricos y amplificadores. Aunque tengo un osciliscopio a mi disposición, me resultó difícil hacer que algo funcionara. La señal del micrófono suele ser bastante pequeña, y debido a que estaba creando un prototipo de mi circuito en una placa de pruebas, la señal siempre estuvo dominada por el zumbido de 50Hz. Finalmente me di por vencido por la frustración y decidí desembolsar algo de dinero y comprar un circuito de micrófono. Las placas de circuito impreso normalmente están diseñadas con un plano de tierra de protección, lo que significa que la señal débil del micrófono no se borra con el zumbido de 50Hz.

Ordené el micrófono electret y el Micrófono MEMS de Sparkfun. Estas placas de conexión hacen todo el trabajo duro por usted y han sido diseñadas para que sean fáciles de conectar. Primero probé el micrófono electret, pero logré freírlo de alguna manera (estoy convencido de que no fue mi culpa: S). Como consecuencia, estoy usando el micrófono MEMS un poco más caro.

El pin del micrófono MEMS se muestra en la primera imagen. La placa de conexión tiene 3 conexiones. Tierra (GND), suministro (VCC) y salida de audio (AUD). Los pines de suministro deben estar conectados a un suministro con un voltaje entre 1,5-3,3 V CC (lea la sección sobre compatibilidad de la fuente de alimentación a continuación). El puerto de salida de audio flota a la mitad del voltaje de suministro y es la entrada al filtro de paso de banda.

El filtro de paso de banda
Los circuitos con un factor de alta calidad (banda estrecha) son muy difíciles de diseñar y suelen ser inestables. Busqué en la red durante mucho tiempo para encontrar un circuito simple, pero parecía que mis esfuerzos eran inútiles, hasta que … encontré el LM567. Un decodificador de tonos que hace exactamente lo que quiero que haga. El chip se usó originalmente para Señalización multifrecuencia de dos tonos (DTMF) en sistemas telefónicos antiguos. El chip parece haberse olvidado con el tiempo; Encontré pocos recursos sobre cómo usarlo, y la hoja de datos de Texas Instruments es absolutamente terrible. Philips produce un componente similar con el nombre NE / SE567; tiene una hoja de datos mucho mejor que he adjuntado.

Aquí está la descripción del chip:
Los LM567 y LM567C son decodificadores de tono de uso general diseñados para proporcionar un interruptor de transistor saturado a tierra cuando una señal de entrada está presente dentro de la banda de paso. El circuito consta de una I y
Detector Q impulsado por un oscilador controlado por voltaje que determina la frecuencia central del decodificador. Los componentes externos se utilizan para establecer de forma independiente la frecuencia central, el ancho de banda y el retardo de salida.

El pin-out se muestra en la segunda imagen y la función de cada pin se describe a continuación.
1 – Pin de suavizado de salida. Reduce los cambios erráticos. El tiempo de conmutación de salida aumenta con el aumento de la capacitancia.
2 – Pin de configuración de ancho de banda. Una alta capacitancia da como resultado un ancho de banda estrecho
3 – Pin de entrada. Conecte el canal AUD desde el micrófono a este pin
4 – Pin de alimentación. 4,7-9,0 V
5 y 6 – pines de sincronización. Establece la frecuencia central del filtro
7 – Pin de tierra
8 – Pin de salida. Conmutada a tierra cuando está presente una señal de entrada dentro de la banda de paso

Para calcular la frecuencia central y el ancho de banda del LM567, puede usar las fórmulas de la hoja de datos, o si es un vago como yo, esto calculadora online.

Compatibilidad de suministro
El micrófono MEMS requiere una tensión de alimentación de 3,3 V; el LM567 por otro lado necesita un voltaje mínimo de 4.7V. El rango operativo de los dos dispositivos no se superpone, por eso necesitamos un regulador para reducir el voltaje del micrófono. Si no desea agregar un regulador al circuito, le sugiero que intente usar el micrófono electret Sparkfun en su lugar; se puede alimentar con la misma fuente de 5 V que el LM567.

Archivos adjuntos

Paso 3: preparación

Deberes

A continuación, se muestra un desglose de las cosas que necesitará antes de comenzar.

Componentes
1 x LM567CN (paquete DIP de 8 pines)
1 x micrófono Sparkfun electret / MEMS
1 x LED
1 x resistencia 390R
1 x resistencia 8K2 *
Condensador 3 x 4u7 *
Condensador 3 x 100n *
* Estos componentes afectan la frecuencia central y el ancho de banda del circuito; Seleccione componentes con baja tolerancia y bajo coeficiente de temperatura si es posible.

Equipo
1 fuente de alimentación de 5 V
1 regulador de 3,3 V o fuente de alimentación variable *
1 x tablero
Un montón de cables de puente
Soldador
* Solo es necesario si se usa un micrófono MEMS

opcional: estos elementos facilitarán la comprobación de errores.
Multimetro
Osciloscopio
Fuente de sonido (silbato, iPod touch, iPhone, computadora)

Paso 4: Prototipo de placa de pruebas

Prototipo de tableroPrototipo de tablero

La imagen le muestra cómo colocar sus componentes en una placa de pruebas. La ubicación exacta no es importante, solo asegúrese de que las conexiones coincidan con el diagrama del circuito. Tenga en cuenta que los buses de energía en la parte superior e inferior de la mayoría de las placas de prueba generalmente están desconectados. ¡Asegúrese de pasar algunos cables entre estos para que todo el circuito esté alimentado!

Paso 5: prueba

Pruebas

Una vez que haya verificado dos veces que el micrófono y el decodificador de tono tienen el voltaje correcto en los pines de suministro, puede probar la respuesta de sus circuitos al sonido. A continuación se muestra un video de mi circuito en acción.

Usé mi iPod touch y la aplicación SoundSwitch para generar el silbido. Puede probar estos métodos para probar su circuito.

SoundSwitch (iOS)
SoundSwitch está disponible en la tienda de aplicaciones. Se puede instalar en iPod y iPhone. Tiene tres modos que lo hacen útil como control remoto, temporizador de cuenta regresiva y oscilador. También puede producir sonidos ultrasónicos.
Silbido
Si eres bueno silbando, debería ser fácil cambiar el tono y encontrar el sonido que enciende el LED.
Aplicación de escritorio SweepGen (Windows)
Esta aplicación puede producir un barrido de audio personalizado. Tiene una lectura de frecuencia que le indica en qué frecuencia está. La aplicación se puede descargar gratis aquí.
Aplicación de osciloscopio de tarjeta de sonido (Windows)
El osciloscopio de tarjeta de sonido de Christian Zeitnitz es una excelente aplicación para generar sonidos audibles y ultrasónicos. La aplicación se puede descargar gratis aquí.
Generadores de tonos en línea
Una vez que conozca la frecuencia central de su circuito, puede generar un archivo de sonido utilizando un sitio web como esto. Su aplicación de alarma estándar puede utilizar el archivo de sonido para encender el circuito en un momento determinado.

Pruebe varias formas de encender el LED. Si no puede hacer que el circuito responda, verifique las conexiones y los valores de los componentes.

Paso 6: mejoras

Hasta ahora les he mostrado cómo construir un circuito que responda a los sonidos audibles. Para algunas aplicaciones es útil poder escuchar la señal de activación, pero en muchos casos el sonido audible es una molestia. Si el sonido le resulta irritante, siempre puede utilizar sonidos que estén fuera del alcance del oído humano. La audición humana comienza aproximadamente a 20 Hz y termina a 20 kHz. La frecuencia exacta que puede escuchar depende de su edad y del volumen del sonido.

Para demostrar cómo se puede usar el ultrasonido para comunicarse, he creado un pequeño video (a continuación). El video usa dos dispositivos portátiles, el iPod touch con SoundSwitch y mi teléfono celular con Frequensee. El iPod se usa para generar una señal de 19 kHz y mi teléfono celular usa su micrófono incorporado para escuchar sonidos. Frequensee aplica una transformada de Fourier a la señal de audio para mostrar sus componentes de frecuencia.

En el video aparece un pico a 19kHz siempre que el iPod está reproduciendo la señal de 19kHz. A medida que el teléfono móvil se aleja del iPod, el pico se vuelve más pequeño, lo que muestra que el volumen disminuye a medida que se aleja, lo que esperamos que suceda. A los 4,5 m, el pico se hace un poco más grande. Supongo que esto se debe a los reflejos dentro de la habitación y a cómo se propaga la señal de ultrasonido dentro de la mesa.

En este instructable no le he mostrado cómo modificar el circuito para captar frecuencias ultrasónicas. Las frecuencias ultrasónicas son mucho más bajas en amplitud y requieren una mayor amplificación de la que son capaces los circuitos Sparkfun. No estoy diciendo que no sea posible, pero tendría que agregar una etapa de amplificación adicional a su circuito. Esto agrega muchos componentes al circuito y muchos lugares donde algo puede salir mal, por esta razón no lo he incluido en este instructable.

Para aquellos de ustedes que tienen un arduino, podrían dar esta biblioteca atrás. Lo encontré mientras leía los comentarios en la página del producto del micrófono Sparkfun. La biblioteca le permite hacer una transformada rápida de Fourier en la señal de audio entrante. Todavía no lo he probado, pero tal vez sea posible captar frecuencias ultrasónicas sin filtrado de hardware. Pruébelo y háganos saber si funciona para frecuencias superiores a 18 kHz.

Bueno, eso es todo. Asegúrese de hacer un instructivo con las ideas que se le ocurran. Estoy interesado en ver qué aplicaciones interesantes se te ocurren. ¡Sigue destrozando cosas y sigue haciendo!

¡1 persona hizo este proyecto!

  • Control sónico
    twolf8 lo logró!

7 comentarios

0
jugo de frailecillo
jugo de frailecillo

Hace 7 años en Introducción

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DEJA UN COMENTARIO DE LO QUE QUIERES CONSTRUIR. Seleccionaré la mejor idea y te enviaré la placa de conexión del micrófono y el decodificador de tono. Asegúrese de etiquetar su comentario con #soundidea. Solo se seleccionará un ganador, los comentarios deben enviarse antes de las 12 a. M. 10/09/13 NZST.

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darman12
darman12

Respuesta 7 …

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