Pozdrav svima!
Nakon nekoliko upita od strane kolega koji mjere onečišćenje, pozabavio sam se analizom sklopa koji izvršava mjerenje.
Nakon obrade mikrofona koji je stigao u kompetu učio sam nekoliko poteškoća s istim te nisam siguran kako će mjerenje biti moguće uspješno realizirati u ovom obliku.
Naime, mikrofon iz kompleta koristi LM393 operacijsko pojačalo, ali bez pojačavanja izlaznog signala. Bilo koji senzor koji se koristi na ovaj način može slati izlazne vrijednosti od 1-1023, te bi i ovaj mikrofon trebao činiti isto kako bi aplikacija, to jest program uspješno prikazivao vrijednosti na zaslonu.
Ipak, s obzirom na LM393 koje se nalazi na mikrofonu, postoji vrlo malo odstupanje od mjerene vrijednosti, te se događa situacija u kojoj mikrofon odstupa nekoliko vrijednosti (oko 10) kada se mjeri zvuk zbog osjetljivosti. Zbog toga se prilikom učitavanja koda javlja samo neznatna promjena u mjerenju, a kako bi se pojavila značajnija promjena vrijednosti decibela, potrebno je mikrofon radikalno približiti izvoru zvuka. Zbog formulacije mjerenja, tada se nekada pojavi negativna vrijednost rezultata, jer je kod definiran za maksimalnu granicu čujnosti, a kada se ta granica prekorači, dobiva se negativna vrijednost logaritma. Određeni kolege su se javili s tim problemom pa detaljno pojašnjavam. LM393 jako loše mjeri SPL vrijednosti zbog frekvencijskog područja iako se to u startu nije jasno prikazivalo.
Od početka mjerenja radim sa senzorima u privitku, Adafruit Electret Mic MAX9814, te Adafruit Mic Amp 4466. Osobno sam dugo koristio MAX9814, te sam izrazito zadovoljan jer može očitati vrijednosti bolje od ljudskog uha. Potpune specifikacije nalaze se na linku. Korištenjem ovih mikrofona dobiju se fini rezultati, te je mikrofon pouzdan, što se može vidjeti na linku.
Uz to slike navedenih mikrofona dostupne su u privitku.
Jedan od zanimljivih projekata vizualizacije zvuka pomoću ovog mikrofona koji se može realizirati uz pomoć kompeta koji je doniran nalazi se na linku.
Kada sam prvotno vidio mikrofone u kompetu, kratko sam ih testirao uz pomoć sklopljene sheme te sam primjetio kako mjere određene vrijednosti, ali, sada, nakon detaljne analize, vidljivo je kako je potrebno pojačanje izlaznog signala kako bi te vrijednosti bile zamjetne. Ipak, pokušao sam uz nekoliko komponenata spojiti operacijsko pojačalo kao pomoć postojećem mikrofonu, ali, nažalost, niti to nije dovoljno za razlikovanje izlaznog signala jer su razine buke u prostoru oko mikrofona nezamjetne. Naime, ovo pojačalo pojačava samo veće frekvencije, a ljudski govor izaziva vrlo malu reakciju. Zbog toga se ponekada dogodi da se na zaslonu prikaže vrijednost koja je značajno veća ako se u mikrofon puhne. To ipak možemo iskoristiti.
Trenutno postoji nekoliko opcija:
1. Samostalno abaviti nove mikrofone koje sam naveo te uz pomoć njih izvršiti mjerenje.
2. Iskoristiti postojeće mikrofone za kvalitativno mjerenje razine buke u okolini.
Osobno smatram kako je opcija broj 1 neisplativa zbog cijene mikrofona koji će se koristiti za nekoliko mjerenja. Ipak, to je opcija. U budućnosti će biti moguće osmisliti još projekata na ovu temu, te koristiti komplete Arduina koje su donirane Vama kako isti ne bi skupljali prašinu, pa vjerujem da donacija neće biti uzaludna. Recimo, projekt upravljanja osvjetljenjem pomoću pljeskanja je sasvim jednostavno izvediva pomoću mikrofona koji su bili u kompletima, ali kontinuirano mjerenje glasa je izrazito složen postupak za ovo pojačalo.
Ipak, sugeriram opciju broj 2 za koju bih upute postavio na forum kako bi se mjerenje moglo realizirati.
Upute su kako slijedi:
MATERIJAL:
1) Electret mikrofon
2) 4 ledice
3) Zujalica
Potrebna nam je proto (breadboard) pločica.
Uređaj je zamišljen da trepti kada je glazba(glas) buka u njegovoj okolini prevelika. Isto tako, nježno će podsjetiti sve oko njega kada je buka izrazito velika tako da će se upaliti sve žaruljice spojene na Arduino.
Shema u fritzingu je kako slijedi.
Nakon spajanja, potrebno je učitati kod, te se tada buka može mjeriti kvalitativno, s jednom, dvije, tri ili 4 žaruljice jakosti. Prijedlog kreiranja skale jakosti može biti kao u primjeru dolje:
Bez obzira na poteškoću koja se pojavila, moguće je modelirati vrijednosti tako da se učenici upoznaju s novom tehnologijom, nauče procjenjivati kvalitativne vrijednosti, a uz pomoć aplikacije na mobitelu dobiju generalni dojam o jakosti udarnog vala zvuka po jedinici površine.
Hvala Vam na Vašem angažmanu i požrtvovnosti vezano za mjerenja jer bez Vas ne bi uspjeli! Hvala i Vašim učenicima koji marljivo rade na projektu!
Dakako da smo otvoreni za bilo kakve ideje ili projektne teme koje nam želite proslijediit ili koje osmislite s učenicima, te Vam stojimo na raspolaganju za suradnju, ili stručnu pomoć!