Розетка, активируемая звуком

Клаппер (от английского - хлопать в ладоши) был очень популярным устройством в 80 и 90-е годы. Он позволял включать и выключать устройства простым хлопком в ладоши. Это было полезное изобретение, но оно имело ряд ограничений. Во-первых, при очень громком шуме устройство могло случайно сработать и отключить свет. Во-вторых, вы не могли контролировать одновременно несколько устройств независимо друг от друга.

Поэтому я решил создать версию подобного устройства на базе микроконтроллера Arduino, которое позволит устанавливать код для каждой розетки, исключая ложные срабатывания, и, позволяя контролировать сразу несколько розеток. Ваш светильник может быть включен и выключен одной последовательностью хлопков, а ваш вентилятор контролироваться другой последовательностью.

Arduino также позволит запрограммировать продолжительность включения и выключения розеток. Например, если ваш роутер нужно перезапустить, то вам необходимо запрограммировать ваше устройство на отключение в течение десяти секунд и повторное автоматическое включение. Или, вы можете включить нагреватель на несколько минут, после чего автоматически его выключить.

Шаг #1: Разработка схемы

Данный проект можно разделить на два этапа: сборка схемы управления микрофона и релейного модуля.

Схема управления микрофона в сборе состоит из самого микрофона, двух резисторов и конденсатора. Когда микрофон улавливает звуковые вибрации, то соответственно меняется выходное напряжение. Данный сигнал подается на один из аналоговых входов микроконтроллера Arduino.

Релейный модуль состоит из МОП-транзистора, диода и реле. Силовой транзистор добавлен в схему, поскольку для управления реле необходимо обеспечить больший ток, чем выдает цифровой выход микроконтроллера Arduino. Поэтому сигнал, выдаваемый цифровым выходом, активирует транзистор, который в свою очередь подает питание на реле и включает его. Реле коммутирует напряжение переменного тока и соответственно включает и выключает бытовое устройство. Диод действует как блокирующий элемент и защищает микроконтроллер Arduino от всплесков напряжения, которые происходят при отключении устройства. Если вы не хотите собирать релейный модуль, тогда можете воспользоваться готовым решением – промышленным релейным шилдом или платой PowerSwitch Tail.

Если вы захотите перепрограммировать последовательность хлопков без модификации кода, тогда подключите выключатель к цифровому выводу 2. Данный выключатель подключает вывод 2 к земле в обычном рабочем режиме, и к источнику питания напряжением 5В для внесения изменений в программном режиме.

Шаг #2: Программный код

Вы можете загрузить код по ссылке ниже и залить его в Arduino без каких-либо изменений. По желанию можно изменить пороговые значения, которые определяют чувствительность используемого датчика.

Шаг #3: Прототип схемы, собранный на макетной плате

• Любой электронный проект сначала собирается на макетной плате, а уже затем паяется на печатной плате. Это дает возможность выполнить необходимые настройки или изменения в программном коде.
• Сначала я проверил схему управления микрофона в сборе вместе с Arduino. Для проверки выхода я подключил светодиоды к цифровым выводам с 3 по 5. Если последовательность хлопков была правильная, то светодиоды загорались.
• Также вам потребуется выполнить регулировку чувствительности датчика хлопков. Для этого измените значение переменной "threshold" (порог) в программном коде.
• Как только вы удостоверитесь в правильности работы данного блока, необходимо перейти к сбору релейного модуля. Для данной части схемы нет необходимости для выполнения дополнительных регулировок.
• МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ: Не подключайте устройство к источнику напряжения переменного тока, пока плата не будет установлена в защитный корпус. Открытые соединения источника 120VAC очень опасны.

Шаг #4: Пайка элементов схемы на печатной плате

Как только вы проверили работоспособность схемы, можно приступать к ее пайке на печатной или перфорированной плате. Далее подсоедините плату к микроконтроллеру Arduino с помощью проволочных перемычек.

Шаг #5: Установка компонентов внутри изолированного корпуса

• Нам необходимо установить компоненты внутри изолированного корпуса. Важно, чтобы корпус был электрически изолирован, поскольку мы будем работать с опасным напряжением 120VAC.
• Я использовал горячий клей для прикрепления платы внутри корпуса.
• Далее необходимо вырезать несколько отверстий для кабелей. Разместите кабели и выключатель на своих местах, и пометьте их положение по обеим сторонам. Затем используя нож или пилочку для тонкого пропила, вырежьте прорези, которые немного больше, чем диаметр проводов. Сделайте прорезь для выключателя. Далее поместите провода и выключатель в прорезанные посадочные места, и зафиксируйте на месте горячим клеем, после чего закройте корпус.
• В некоторых случая необходимо просверлить дополнительные отверстия в корпусе для того, чтобы звук достигал микрофона.

Шаг #6: Управление вашим устройством с помощью простого хлопка в ладоши

• Теперь можно проконтролировать работу устройства с помощью хлопка в ладоши. Просто подключите устройство и похлопайте закодированную последовательность.
• Можно также создать и другой шум. Постучите по стене или полу, или свистните. Любой шум, который превысит пороговое значение, должен активировать ваше устройство.
• Последовательность хлопков по умолчанию в проверочном коде напоминает «собачий вальс». Для данного кода устройство должно включиться на десять секунд и затем автоматически выключиться.
• Вы можете модифицировать код в соответствии со своими предпочтениями, например, увеличить продолжительность включения для нагревателя или вентилятора. Все зависит от вашего воображения.

Шаг #7: Опциональные улучшения

• Поскольку розетка активируется специальной последовательностью хлопков в ладоши, вы можете независимо контролировать несколько розеток с помощью одного Arduino. Также можно управлять несколькими релейными модулями.
• Кроме того существует возможность модернизации устройства, например, вы можете запитать основную схему от источника напряжения переменного тока. Для этого нам понадобится простой 5В USB преобразователь, который необходимо установить внутрь корпуса. И не забудьте проверить, что все соединения надежно заизолированы.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Оригинал статьи

Теги:

• Перевод
• Arduino