Микрофон для ардуино своими руками схема

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Модули KY-038 и KY-037 представляют собой датчики звука. Отличие версии 037 от 038 лишь в размере микрофона. Эти модули находят свое применение в различных системах управления. Например, такие модули часто устанавливают в подъездах для включения освещения при звуке шагов, что позволяет значительно сэкономить электроэнергию. Также с помощью этих модулей можно управлять роботом посредством хлопков или других звуков.

Модуль состоит из микрофона и потенциометра, позволяющего регулировать чувствительность датчика. Также в модуле имеется компаратор – устройство, посылающее цифровой сигнал при достижении аналоговым сигналом на входе определенных значений.

Характеристики:

Питание: 3,3-5 В постоянного тока
Потребляемый ток: 10 мА
Выходной сигнал: цифровой и аналоговый

Модуль имеет 4 вывода:

”+” – питание
“G” – “земля”
“A0” – аналоговый выход, передающий выходное напряжения на микрофоне
“D0” – цифровой выход, посылающий логическую единицу при достижении порогового уровня громкости

Подключение к Arduino:

Для подключения датчика нам необходимы:

Любая Arduino-совместимая плата
Компьютер с установленной средой Arduino IDE.
USB кабель для подключения Arduino к персональному компьютеру

В примере мы будем рассматривать подключение при помощи проводов типа папа-папа и макетной платы для соединения без пайки.

Для начала просто подключим датчик к плате, для анализа выходных сигналов.

Принципиальная схема подключения компонентов:

Пример кода

После того как этот скетч загрузится в плату, откройте монитор порта и наблюдайте за получаемыми значениями в тишине и при возникновении шума. Попробуйте изменить чувствительность датчика, вращая винт потенциометра и повторите наблюдение.

Давайте теперь добавим в нашу схему светодиод и попробуем управлять им с помощью хлопков. Для подключения светодиода необходим резистор номиналом около 220 Ом.

Подключение микрофона к Ардуино – несложная базовая процедура, которая позволит создать полноценные, очень увлекательные аудио проекты. В них вы можете задействовать устройства, которые будут переводить звуковой сигнал в цифровой, фиксировать наличие звука, измерять его громкость (ну а далее все зависит от ваших возможностей и предпочтений).

Микрофонный модуль (конденсаторный ∕ электретный микрофон) – девайс простой. Состоит обычно из компактной платы, на которой расположены порты подключения к контроллерам Ардуино (например, Nano). Там же имеется звуковой усилитель, резистор и электронный микрофон, особо чувствительный к звуку. К слову, регулятором чувствительности можно легко и просто настраивать чувствительность микрофона, а также решать, от какого уровня шума будет срабатывать ваш датчик в дальнейшем.

плата расширения Arduino UNO;
датчик звука с микрофоном (типа KY-038);
макетная плата;
светодиод;
резистор;
перемычки.

Никаких особых библиотек мы не использовали – все супер-просто!
При желании можно собрать и настроить простейший эквалайзер. Обратите внимание на схему:

Пример программной прошивки:

А еще можно создать своими руками светильник, который будет включаться по хлопку в ладоши и много чего другого. Пробуйте, экспериментируйте!

Мы рассказали сегодня о том, как можно подключить датчик звука к Ардуино. Надеемся, информация была вам полезна! До скорой встречи!

Как работает управление голосом?

Управление голосом с помощью смартфона

Понятно, что в первом случае наличие подключенного микрофона к самой плате контроллера не нужно. Достаточно будет или прямого присоединения интерфейсных проводов от компьютера, или использования дополнительного Bluetooth – модуля для обеспечения связи в случае смартфона. Последний вариант и будет рассмотрен.

Представленная схема голосового управления на базе Ардуино будет демонстративной, максимально быстрого изготовления. Но на ее основе уже можно создавать реальные системы обработки голосовых команд.

Что такое Arduino и для чего оно нужно?

Основное предназначение Arduino — создание достаточно сложного высокоинтеллектуального оборудования силами непрофессионалов. Микроконтроллер в таких системах выполняет функцию обработки поступающих сигналов от сенсоров, разбор управляющих последовательностей, приходящих через интерфейсы и контролирующим узлом для подключаемых устройств. Arduino UNO лицом

Скорость работы процессора в такой системе относительно невелика, и редко в топовых модификациях превышает 16Мгц. Основное преимущество компоновки – на едином кристалле расположены все части полнофункционального компьютера: постоянная, перезаписываемая (flash) и оперативная память, контроллер ввода–вывода и сам процессор.

Инструкция по настройке голосового управления с помощью Arduino

Выбранная для демонстрации возможностей управления голосом при помощи Ардуино схема для изготовления своими руками будет зажигать, в зависимости от команды, светодиод определенного цвета. Полностью схема в сборе

Инструменты и материалы

сама плата микроконтроллера Arduino UNO;
мини – схема HC-05, на которой разведен модуль связи bluetooth для ардуино;
три резистора на 300-350 Ом;
светодиоды разных цветов – 3 шт.;
смартфон.

Порядок подключения комплектующих

Вначале необходимо подключить модульную плату, обеспечивающую связь по bluetooth, к ардуино. Контакт RXD от HC-05 присоединяем к клемме TXD контроллера, аналогичную модуля, с RXD Arduino. То есть, производим перекрестное подключение разъемов. Питание +3.3В и GND на сборке bluetooth подводится к аналогичным на плате контроллера. Схема подключения HC-05 к Arduino UNO

Настройка параметров

Следующий скетч, основу контролирующей системы, необходимо загрузить в сам микроконтроллер:

SOFTWARESERIAL BLU ( 0, 1 );

DIGITALWRITE ( RLED, HIGH );

DIGITALWRITE ( YLED, HIGH );

DIGITALWRITE ( GLED, HIGH );

DIGITALWRITE ( RLED, LOW );

DIGITALWRITE ( YLED, LOW );

DIGITALWRITE ( GLED, LOW );

PINMODE ( RLED, OUTPUT );

PINMODE ( YLED, OUTPUT );

PINMODE ( GLED, OUTPUT );

WHILE ( SERIAL.AVAILABLE ( ) ) //Цикл чтения сигналов с bluetooth

DELAY ( 10 ); //Период ожидания чтения

CHAR A = SERIAL.READ ( ); //Читать из порта символ

IF ( VOICELONG.LENGTH ( ) > 0 )

DIGITALWRITE ( RLED, HIGH );

DIGITALWRITE ( YLED, HIGH );

DIGITALWRITE ( GLED, HIGH );

DIGITALWRITE ( RLED, LOW );

DIGITALWRITE ( YLED, LOW );

DIGITALWRITE ( GLED, LOW );

Особенности настройки Arduino для голосового управления

Так как мы русскоязычные, команды, отдаваемые на иностранном языке – не очень хорошая идея, даже для демонстрации. Можно заменить их на латиницу, где русский звук пишется английскими литерами. К примеру, если строку скетча

Одним из наиболее распространенных на текущий момент, за счет удобства применения и ширины возможностей, можно назвать Arduino, недостатков у которого попросту не существует в качестве системы управления и DIY-проектов, и профессиональной техникой, используемой на крупных и серьезных производствах.

Конечно, не стоит ждать от них записи MP3 или его полнофункциональной обработки. Но в нише восприятия голосовых команд названые платы-дополнения имеют полное право на существование.

Характеристики

Характеристики у обоих устройств KY-037 и KY-038 достаточно скромные, и отличающихся, как было сказано ранее, между собой только размером микрофона.

питание — 3,5–5В;
цифровой выход — есть, однобитный, работающий в режиме индикации наличия звука или тишины;
аналоговый — присутствует, с градацией получаемого сигнала в 1024 уровня;
вес — в среднем 12..13 грамм;
предел чувствительности — до 5 метров;

Принципиальная схема и выводы устройства:

Сразу хочется заметить, что названые детекторы, регистрируют только достаточно громкие звуки и не очень чувствительны к их переходным состояниям, к примеру, используемым в словах или фразах. То есть, сделать выключатель или активатор реагирующий на хлопок и свист гораздо проще, чем запрограммировать систему распознавания голосовых команд с применением KY-037 или KY-038. Некоторые идеи по осуществлению требуемой функциональности будут представлены далее.

Простые схемы использования

Чтобы продемонстрировать работу датчиков звука с Arduino можно собрать простую схему:

Задержка подбирается экспериментально, в зависимости от конкретной чувствительности KY-037 или KY-038, а также их настроек, производимых регулятором на плате устройства.

Некоторая информация о голосовом распознавании

Здесь будут представлены общие идеи, позволяющие впоследствии создать систему голосового командного управления, естественно с ограничениями, накладываемыми мощностью Arduino.

Структура слова

Еще одно ограничение, накладываемое платам KY-037 и KY-038 – падение уровня улавливаемого сигнала в зависимости от расстояния до его источника. То есть, нужно предусмотреть сравнение именно разниц поступающих пиков, а не конкретных значений.

Некоторые рекомендации

Определение лучше производить, выявив высоту тонов и длительность произношения в каждом конкретном случае, под индивидуальные характеристики голоса человека. Впоследствии, ввести в скетч усреднение полученных данных на аналоговом входе, алгоритмы которых легко можно найти через поисковые системы. Последнее действие нужно для случаев, когда оператор охрип, осип, устал или находится под действием еще каких-либо факторов, изменяющих вокальные характеристики.

Разбор последовательности звуков проводится не точным соответствием, а логическими условиями, по причине пропуска некоторых в разговорной речи. То есть, предположим, существует массив, содержащий последовательность значений гласных и шипящих, аналогичных используемым в самой команде. Тогда разбор голоса будет выглядеть следующим образом:

Просьба обратить внимание, что приведенный кусок кода служит только целям ознакомления и понимания принципов разбора. Разницу пиков, о которых говорилось ранее, алгоритм не проверяет, сравнивая только конкретные значения.

Разделить фразу на отдельные слова, отслеживая промежутки тишины;
Разложить запись каждого отдельного слово в ряд Фурье — таким образом определятся коэффициенты, соответствующие отдельным частотным составляющим;
Пропустить вычисленные в п.2 коэффициенты через нейросеть, которая на выходе даст значение слов.

Для выполнения такого обучения на вход сети подают эталонное слово, а затем с помощью специальных алгоритмов (например, обратного распространения ошибки) подбирают значения структурных коэффициентов нейронной сети, при которых нейросеть выдаёт правильное значение на выход.

Читайте также: