Arduino: Lärmampel (Teil 1) - Schallpegelmessung

Das Projekt „Lärmampel“ besteht aus drei Teilen. Jeder Teil kann als eigenständiges Projekt umgesetzt werden, ohne alle drei Teile in einem Workshop umsetzen zu müssen.

Wir beschäftigen uns heute mit dem Arduino. Der Arduino ist ein kleiner Micro Controller, der sich gut dazu eignet, um in der Gruppenstunde kleine Prototypen zu basteln.

Zielgruppe

Pfadfinderinnen und Pfadfinder

Ziel von Teil 1

Mit einem Mikrofon können wir den Schallpegel in der Umgebung bestimmen und optisch darstellen.

Zeitaufwand

ca. 45 Minuten

Material

Arduino Uno
Breadboard
Audio-Sensor
1 Leuchtdiode (rot)
Widerstand – 220 Ω
Jumper-Kabel
Trillerpfeife (um den Schallpegel-Wert zu überschreiten)

Aufbau

Der Aufbau ist relativ einfach. LED’s leuchten nur, wenn der Strom in die richtige Richtung fließt. Deswegen macht es Sinn, unterschiedliche Kabelfarben zu verwenden. Am besten Schwarz (- oder GND) für das kürze Bein und Grün für das längere Bein.

Jetzt kann die LED mit dem Arduino verbunden werden. Das schwarze Kabel muss mit einem der GND Pin’s auf dem Arduino verbunden werden. Das andere Kabel muss mit jeweils einem Digital out Pin verbunden werden (hier Pin 8). Damit die LED nicht zu viel Strom bekommt und durchbrennt haben wir zwischen LED und Pin noch einen Widerstand geschaltet.

Für das Experiment wird eine fertiger Audio-Sensor verwendet.
Damit können wir das Mikrofon wie einen analogen Sensor einlesen. Der Senor hat vier
Anschlüsse, zwei für die Stromversorgung und einen analogen und einen digitalen für das Mikrofon-Signal.
Für das Experiment nutzen wir nur den analogen Ausgang.

Für den Versuch ist es wichtig, dass die Anschlüsse auf dem Audio-Sensor richtig verdrahtet werden!

- AO – weißes Kabel

- G (auch GND) – schwarzes Kabel

- + – rotes Kabel

- (DO – digitaler Ausgang, wird nicht benötigt!)

Mikrofon

Auf dem dem Audio-Sensor befindet sich ein Kondensatormikrofon. Die interne Kapazität des Kondensatormikrofons ändert sich bei Bewegung der Membran durch Schallwellen. Dabei entstehen minimale Spannungsänderung, die man messen kann. Auf dem Senor wird das Signal um das hundertfach verstärkt, damit die Spannungsänderungen mit einem Arduino gemessen werden kann.

By Kevin [GFDL, CC-BY-SA-3.0 or CC BY-SA 2.5-2.0-1.0], via Wikimedia Commons

Jetzt kann es mit der Programmierung losgehen. Der Arduino liefert eine eigene Entwicklungsumgebung mit. Ihr könnt sie für euren Laptop unter arduino.cc herunterladen. Nach der Installation könnt ihr das Programm öffnen und den Code für die Schallpegelmessung in den Editor kopieren.

[c]

const int mikrofon = A0;

const int grenze = 600;

const int led = 8;

const int dauer = 500;

void setup() {

Serial.begin(9600);

pinMode(led, OUTPUT); }

void loop() {

int lautstaerke = analogRead(mikrofon);

int wert = lautstaerke;

Serial.println(wert);

if (wert>grenze) {

Serial.println( "Laut!" );

digitalWrite(led, HIGH);

delay(dauer);

}

else

digitalWrite(led, LOW);

}

[/c]
Download Arbeitsblatt & Programm-Code
Für die Übertragung muss zunächst der angeschlossenen Arduino ausgewählt werden. Hierzu unter Tools -> Board das verwendete Board auswählen. (z.B. Arduino UNO)
Board auswählen. Der Boardname steht auf der Platine
 
Anschließend sucht ihr den Port, an dem der Arduino angeschlossen ist aus.
Port auswählen
 
Jetzt kann das Programm in ein maschinenlesbares Format übersetzt und an den Arduino übertragen werden. Hierzu drücke wir einfach auf Upload.
Upload Code. Unten kann man überprüfen, ob die Übertragung funktioniert.
Der Prozess kann im Bereich Statusmeldungen überprüft werden. Wenn etwas nicht funktioniert, reicht es in der Regel, wenn man die Fehlermeldung bei Google sucht. Irgendjemand hatte bestimmt schon mal das gleiche Problem.
Nach ein paar Sekunden sollten die Schallpegelmessung auf lautes Pfeifen oder die Trillerpfeife reagieren.

Die rote LED leuchtet immer dann, wenn es zu laut ist!

Arduino: Lärmampel (Teil 1) – Schallpegelmessung