Модуль датчика звука для Ардуино
Код товара: 87106
Нет в наличии
1+
55,10 ₽
10+
44,10 ₽
25+
36,73 ₽
Количество:
Код товара: 87106
Нет в наличии
1+
55,10 ₽
10+
44,10 ₽
25+
36,73 ₽
Количество:
Модуль датчика звука на основе микросхемы LM393 предназначен для обнаружения звуковых сигналов, уровень которых превышает заданный порог. Подобные модули широко применяются в учебных и любительских проектах, где требуется реагировать на хлопок, голос или резкий шум. Следует сразу отметить, что данный модуль не измеряет уровень громкости в привычном понимании, а лишь фиксирует факт превышения заранее установленного порога.
В основе работы модуля лежит преобразование акустических колебаний в электрический сигнал с последующим усилением и сравнением этого сигнала с опорным напряжением.
Источником сигнала является электретный микрофон. Внутри такого микрофона расположен полевой транзистор, поэтому для его работы требуется подача питания через резистор. На выходе микрофона присутствует постоянная составляющая, связанная с его питанием, и переменная составляющая, возникающая при воздействии звуковых волн. Так как дальнейшие каскады схемы должны работать только с переменным сигналом, постоянная составляющая отделяется с помощью разделительного конденсатора. Этот конденсатор пропускает только звуковые колебания и предотвращает смещение рабочих точек последующих элементов.
Сигнал, получаемый непосредственно с микрофона, имеет очень малую амплитуду - обычно всего несколько милливольт. Для дальнейшей обработки он усиливается с помощью транзисторного предусилителя. В модуле используется биполярный транзистор S9014 в корпусе SOT-23, включённый по схеме с общим эмиттером. Звуковой сигнал поступает на базу транзистора, а на коллекторе формируется усиленное и инвертированное по фазе напряжение. Коэффициент усиления этого каскада подбирается таким образом, чтобы компаратор мог уверенно реагировать на звук.
Усиленный сигнал поступает на вход компаратора LM393. Второй вход компаратора получает опорное напряжение, формируемое подстроечным резистором. Потенциометр включён в виде делителя напряжения и позволяет изменять уровень, при котором модуль будет срабатывать. При низком пороге модуль реагирует даже на тихие звуки, при высоком - только на достаточно громкие.
Компаратор LM393 сравнивает напряжение усиленного звукового сигнала с опорным уровнем. Когда уровень сигнала превышает установленный порог, выход компаратора переключается. Особенностью LM393 является выход с открытым коллектором. Это означает, что микросхема не формирует высокий уровень самостоятельно, а лишь замыкает выход на землю. Высокий уровень формируется за счёт подтягивающего резистора, номиналом 10 кОм.
В результате логика работы выхода выглядит следующим образом: при отсутствии звука или при уровне ниже порогового на выходе присутствует высокий логический уровень (1), а при обнаружении звука выход притягивается к нулю, формируя низкий уровень (0). Именно поэтому данный модуль имеет активный низкий уровень сигнала на выходе. Параллельно выходу подключён светодиод индикации, который загорается при срабатывании, что позволяет визуально наблюдать работу модуля.
Следует учитывать, что схема не содержит выраженного гистерезиса. При уровне сигнала, близком к пороговому, возможны кратковременные и повторяющиеся срабатывания. Такое поведение является нормальным для простых компараторных схем и особенно заметно при речевых сигналах или шуме.
При подключении модуля к Arduino питание подаётся на вывод VCC, который может быть соединён как с 5 В, так и с 3.3 В платы Arduino. Общий провод обязательно соединяется с выводом GND. Выходной сигнал модуля, обозначенный как OUT, подключается к любому цифровому входу Arduino. Так как выход компаратора уже содержит подтягивающий резистор, дополнительная подтяжка со стороны микроконтроллера уже не требуется.
При программировании Arduino необходимо учитывать активный низкий уровень сигнала. Это означает, что при обнаружении звука на цифровом входе будет зафиксирован логический ноль. В программе это обычно обрабатывается как условие, при котором вход равен LOW. Для повышения устойчивости работы рекомендуется использовать программную фильтрацию, например проверку длительности сигнала или задержку перед повторным срабатыванием.
Практика показывает, что оптимальная работа достигается при настройке потенциометра таким образом, чтобы модуль реагировал только на целевой звук, а не на фоновый шум. Настройку удобно выполнять, наблюдая за светодиодом на плате и одновременно считывая состояние входа в Arduino через монитор порта.
| GND: | общий провод, земля, минус питания |
| OUT: | цифровой выход |
| VCC: | положительный провод напряжения питания |
На плате установлены два светодиода. Первый индицирует наличие напряжения питания. Второй отображает состояние цифрового выхода. Светится при логическом "0" на выходе OUT и гаснет при логической "1".
| Напряжение питания, В | 3,3 ... 5 |
| Габаритные размеры, мм | 40 × 15 × 12 |
| Масса, г | 3,1 |
