Kỹ thuật xung sốtương tự và kỹ thuật đo lường điều khiển : BÁO CÁO TÌM HIỂU CẢM BIẾN ÂM THANH KY037 ỨNG DỤNG TRONG BẬT TẮT BÓNG ĐÈN

Đến đầu những năm 80 và nhất là những năm cuối thế kỷ 20, khi công nghệ bán dẫn và vi mạch phát triển mạnh, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đặc biệt là kỹ thuật số đã được ứ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

MÔN HỌC:

Kỹ thuật xung số-tương tự và kỹ thuật đo lường & điều khiển

BÁO CÁO TÌM HIỂU CẢM BIẾN ÂM THANH KY-037 ỨNG DỤNG TRONG

BẬT TẮT BÓNG ĐÈN

Giảng Viên: Phạm Đình Tuân

Thành viên: NHÓM 12

 Đoàn Trung Kiên- 17020345 (Nhóm Trưởng)

 Phạm Quang Linh - 17020353

 Phương Thành Long - 17020359

 Ngô Viết Mạnh - 17020367

 Đặng Hải Hưng- 17020332

MỤC LỤC

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẢM BIẾN ÂM THANH

I.1.1 Cảm Biến Âm Thanh

I.1.2 Nguyên Lý Chung

I.1.3 Ứng Dụng

II CẢM BIẾN ÂM THANH KY–037

I.1.Giới Thiệu

I.2.Thông Số Kỹ Thuật Và Ưu, Nhược Điểm

I.3.Nguyên Lý Hoạt Động

I.4.Đặc Điểm Cấu Tạo

III ỨNG DỤNG TRONG BẬT TẮT BÓNG ĐÈN

I.1.Link Kiện Cần Thiết

I.2.Sơ Đồ Và Nguyên Lý

I.3.Code

IV TÀI LIỆU THAM KHẢO

Lời Nói Đầu

Cảm biến âm thanh là một trong các phương pháp cơ bản và thường gặp trong đo lường, nó đã có từ lâu, mỗi giai đoạn có những phương pháp đo khác nhau Trước đây khi công nghệ điện tử và bán dẫn chưa phát triển thì các mạch

đo chủ yếu dựa trên kỹ thuật tương tự, phương pháp xử lý chủ yếu dựa vào phần cứng cho nên giá trị đó có sai số lớn, thiết bị cồng kềnh, lắp đặt không thuận tiện Đến đầu những năm 80 và nhất là những năm cuối thế kỷ 20, khi công nghệ bán dẫn và vi mạch phát triển mạnh, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đặc biệt là kỹ thuật số đã được ứng dụng rộng rãi trong các ngành đo lường điều khiển làm thay đổi hẳn phương pháp xử lý tín hiệu đo Trước đây xử lý tín hiệu đo chủ yếu là đo bằng phần cứng thì ngày nay việc xử lý được mềm hoá cùng với sự ra đời của những sensor thông minh đã làm cho các thiết bị đo ngày càng thông minh và độ chính xác cao hơn

Phần chi tiết nhóm em xin trình bày dưới đây

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ÂM THANH

I.1 Cảm Biến Âm Thanh

 Một cảm biến âm thanh được định nghĩa là một module dung để phát hiện sóng âm thông qua cường độ của nó và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện

 Cảm biến âm thanh hoạt động như tai của chúng ta, có màng ngăn chuyển đổi rung động thành tín hiệu Tuy nhiên, điều khác biệt là cảm biến âm thanh bao gồm micrô điện dung tích hợp, bộ phát hiện đỉnh và bộ khuếch đại (LM386, LM393, v.v.) rất nhạy cảm với âm thanh

I.2 Nguyên Lý Chung

 Khi có âm thanh phát ra trong môi trường không khí , các phần tử không khí ở bề mặt sẽ bắt đầu rung động và lần lượt các phần tử lân cận bên cạnh chúng sẽ rung theo

 Rung động này sẽ di chuyển thông qua không khí như áp lực dao động

 Tần số và biên độ dao động được xác định bởi bản chất âm thanh và nguồn phát âm thanh Cảm biến âm thanh đươc thiết kế để biến đổi những rung động đó thành các tín hiệu tương tự để sử dụng vào những công việc cũng như ứng dụng khác nhau

 Khi âm thanh tới microphone của cảm biến thì đồng nghĩa với việc áp lực

âm thanh gây ra cho vật liệu áp điện của micro và sinh ra hiệu điện thế áp điện có giá trị tỉ lệ thuận với áp lực âm thanh cũng đồng nghĩa tỉ lệ thuận với cường độ âm thanh Trên cơ sở , cường độ âm thanh sẽ quyết định điện thế đầu ra của cảm biến

 Tần số âm thanh của tiếng vỗ tay (clap): trong khoảng 1000Hz ->3000Hz

 Cảm biến được sử dụng có khả năng xác định mức độ nhiễu trong DB( decibel) ở tần số 2kHz~6kHz Ta chỉ cần điều chỉnh chiết áp ở module sao cho ngưỡng đọc của cảm biến trong khoảng từ 2000Hz -> 3000Hz là đã

có thể phát hiện được tiếng vỗ tay

I.3 Ứng Dụng

 Ngoài việc xây dựng các dự án điện tử khác nhau với Arduino (được trình bày trong phần sau) và hơn thế nữa, cảm biến âm thanh được sử dụng trong nhiều ứng dụng hàng ngày khác bao gồm :

 Điện tử tiêu dùng như điện thoại, máy tính, hệ thống âm nhạc

 Hệ thống an ninh và giám sát như báo trộm, báo động cửa, v.v…

 Tự động hóa nhà như chiếu sáng ngôi nhà của bạn bằng cách phát hiện tiếng còi / vỗ tay thay vì bật công tắc đèn

II Giới thiệu về cảm biến âm thanh KY037

- Module cảm biến âm thanh giúp nhận biết và phát hiện cường độ âm thanh của môi trường xung quanh Thích hợp làm các ứng dụng cơ bản về nhận biết , giám sát các tiếng động của môi trường xung quanh và nhiều ứng dụng thú vị khác Độ nhạy có thể được điều chỉnh bằng chiết áp trên module để phù hợp với từng nhu cầu ứng dụng

- Module cảm biến âm thanh sử dụng 1 microphone, mạch khếch đại tín hiệu , máy

dò biên độ và bộ đệm Khi phát hiện âm thanh nó sẽ khếch đại qua mạch khếch đại tín hiệu rồi gửi tín hiệu digital qua chân “OUT” gồm 2 ngõ ra:

 A0: Ngõ ra tương tự, tín hiệu điện áp ngõ ra của micro

 D0: Khi cường độ âm thanh đạt đến một ngưỡng nhất định, đầu ra tín hiệu cao/thấp Ngưỡng có thể điều khiển qua biên trở trên mạch cảm biến

I.1 Thông Số Kỹ Thuật Và Ưu, Nhược Điểm

Thông số kỹ thuật

 Mạch sử dụng điện áp 3,3 - 5VDC Độ nhạy có thể điều chỉnh bằng chiết áp trên mạch

 Ngõ ra tương tự, tín hiệu điện áp ngõ ra của Micro

 Ngõ ra số khi cường độ âm thanh đạt đến một ngưỡng nhất định, đầu ra tín hiệu cao/thấp

 Ngưỡng có thể điều khiển qua biến trở trên mạch cảm biến

 Độ nhạy cao

 Led báo nguồn

 Lỗ bắt ốc 3mm

 Cảm biến này có khả năng xác định mức độ nhiễu trong DB( decibel) ở tần

số 2kHz~6kHz xấp xỉ tai người cảm nhận

Ưu/Nhược điểm

 Ưu điểm:

 Rẻ tiền

 Dễ chế tạo

 Chống nhiễu tốt

 Mạch xử lí đơn giản

 Nhược điểm:

 Độ bền không cao

 Cảm biến chỉ tuyến tính trong giải âm thanh

 Kém chịu đựng trong môi trường khắc nhiệt: độ ẩm cao

I.2 Nguyên Lý Hoạt Động

Module cảm biến âm thanh KY-037 dùng để cảm nhận âm thanh trong môi trường

 Trong giao tiếp giữa Arduino và KY-037 cảm biến âm thanh này, Arduino Uno được sử dụng để kiểm soát toàn bộ quá trình Cảm biến âm thanh

KY-037 được sử dụng để phát hiện tín hiệu âm thanh

 Arduino đọc điện áp đầu ra của cảm biến âm thanh bằng cách sử dụng chân Analog và Digital thực hiện phép tính để chuyển đổi giá trị A0 và D0

I.3 Đặc Điểm Cấu Tạo Cảm Biến KY037

Bộ phận chính là có đầu Micro và tích hợp với cảm biến LM393 được làm từ chất bán dẫn, phần này tiếp xúc trực tiếp với môi trường

Cảm biến gồm 4 chân:

 Chân VCC: chân được cấp nguồn (3-5V)

 Chân GND: kết nối với GND của Arduino

 Chân A0 kết nối với A0 của Arduino

 Chân D0 kết nối với D13 của Arduino

III ỨNG DỤNG TRONG BẬT TẮT BÓNG ĐÈN

III.1 Linh Kiện

1 Arduino Uno Atmega16

2 Cảm Biến Âm Thanh KY–037

3 Modul Relay 5a

4 Đèn Sợi Đốt

5 Bộ Cấp Nguồn 12v

III.2 Sơ Đồ Và Nguyên Lý

Sơ đồ

Nguyên lý:

 Cảm biến KY037 với arduino

- Chân vcc với chân +5v của arduino

- Chân GND với chân GND của arduino

- Chân OUT với chân A0 của arduino

 Modul relay 5V với arduino

- Chân DC+ và chân IN mắc đồng thời với chân số 13

- Chân DC- với chân GND ( bên cạnh chân 13)

 Modul relay 5V với Bóng đèn

- Chân COM với 1 dây nối nguồn 220V

- Chân NC với 1 cực của bóng đèn Cực còn lại của bóng đèn nối trực tiếp với nguồn 220v

File mô phỏng

III.3 : CODE

int Sensor = A0; //set chân out của cảm biến là chân A0

int clap = 0;

long detection_range_start = 0;

long detection_range = 0;

boolean status_lights = false; //mặc định trạng thái của đèn là tắt

void setup() {

pinMode(Sensor, INPUT); //cảm biến là đầu vào

pinMode(13, OUTPUT); //đầu ra là đèn, chân số 13

}

void loop() {

int status_sensor = digitalRead(Sensor); //nhận tín hiệu từ cảm biến

if (status_sensor == 0) {

if (clap == 0 {

detection_range_start = detection_range = millis();

clap++;

} else if (clap > 0 && millis() - detection_range >= 50) //nếu trạng thái đèn đang tắt, sensor phát hiện 2 tiếng vỗ tay cách nhau trong khoảng 50 >400 mili s

//thì sẽ xuất ra mức cao

ở chân số 13

{

detection_range = millis();

clap++;

}

}

if (millis() - detection_range_start >= 400) {

if (clap == 2) {

if (!status_lights) {

status_lights = true;

digitalWrite(13, HIGH);

} else if (status_lights) //nếu đèn đang BẬT , sẽ xuất ra mức thấp ở chân số 13

{

status_lights = false;

digitalWrite(13, LOW);

}

}

clap = 0;

}

}

IV Tài liệu tham khảo

 https://www.seeedstudio.com/blog/2020/01/03/what-is-a-sound-sensor-uses-arduino-guide-projects/



http://www.dientuvietnam.net/forums/forum/c%C6%A1-s%E1%BB%9F-%C4%90i%E1%BB%87n-%C4%90i%E1%BB%87n-t%E1%BB%AD/

%C4%90i%E1%BB%87n-t%E1%BB%AD-d%C3%A0nh-cho-ng

%C6%B0%E1%BB%9Di-m%E1%BB%9Bi-b%E1%BA%AFt-

%C4%91%E1%BA%A7u/215235-mach-v%E1%BB%97-tay-th%C3%AC-%C4%91%C3%A8n-s%C3%A1ng

http://linhkienchatluong.vn/bai-viet/huong-dan-su-dung-module-cam-bien-am-thanh-voi-arduino_n342_c114.aspx

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC CHO CÁC THÀNH VIÊN

1

Đoàn Trung Kiên (nhóm trưởng)

Phân công công việc, tổng hợp các dữ liệu và hoàn chỉnh file

báo cáo

2 Phương Thành Long

Tìm hiểu, chuẩn bị phần lý thuyết, các nguyên lý hoạt động, thành phần cấu

tạo và các thông số khác

Tìm hiểu, chuẩn bị phần lý thuyết, các nguyên lý hoạt động, thành phần cấu tạo và các thông số khác

Chuẩn bị linh kiện cần thiết, chạy các phần mềm mô phỏng và lắp ráp sản

phẩm

Viết code, chuẩn bị linh kiện cần thiết, chạy các phần mềm mô phỏng và lắp

ráp sản phẩm