Sensor: Lautstärkesensor

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Lautstärkesensor

Der Grove Loudness Sensor misst die Lautstärke seiner Umgebungsgeräusche. Er verfügt über ein Mikrofon und einen Verstärker, welcher das ankommende Signal für den Arduino verarbeitet.

Hw Sen LoudnessSensor1 Hw.jpg

Aufbau und Funktionsweise

Geräusche erzeugen Schallwellen in der Luft, ähnlich wie Wellen die im ruhigen Wasser entstehen wenn man einen Stein hinein wirft.
Wie das Trommelfell in unserem Ohr, wird der Schall beim Mikrofon von einer Membran aufgenommen. Diese wird von der Kraft der Wellen in Schwingungen versetzt.
Die Membran ist in einem bestimmten Abstand von einer anderen dünnen Platte angebracht. Sie bilden gemeinsam einen Plattenkondensator. Ein solcher Kondensator besteht aus 2 Platten und kann sich, ähnlich einer Batterie, mit elektrischer Energie laden. Er besitzt eine so genannte elektrische Kapazität, die abhängig ist von der anliegenden Spannung an den Platten. Außerdem ändert sich dieses Spannungspotential mit dem Abstand der beiden Platten.

Je nach dem wie stark Sie durch den Schalldruck angeregt wird ändert sie den Ausschlag ihrer Schwingung. Damit ändert sich der Abstand zur anderen Platte und die Kapazität des Kondensators. Durch die Größe dieser Spannung gibt dem Arduino Auskunft über die Lautstärke.

Hw Sen LoudnesElektretmikro Fkt.jpg


Hat eine Schallwelle einen hohen Schalldruck (viel Kraft), erzeugt sie ein lautes Geräusch. Ihre Amplitude ist groß.

Hw Sen LoudnesAmplitude Fkt.jpg


Hohe Töne haben eine kürzere Periodendauer, es gibt also mehr Amplituden in der gleichen Zeit als bei niedrigen Tönen. Unser Sensor kann nur die Lautstärke erfassen

Hw Sen LoudnesWellen Fkt.jpg

Je lauter das Geräusch, desto größer ist die Amplitude der Schallwelle und auch ihr Druck. Es entsteht eine Spannung deren Größe abhängig von der Stärke der Schwingung ist.

Der Loudness Sensor ist ein analoger Sensor. Der Wert der Spannung wird vom Arduino in einen Digitalwert gewandelt.

Integration in ein Programm

Der Laustärkesensor wird in diesem Beispiel eingesetzt, um an der LED-Bar die Umgebungslautstärke anzuzeigen.


Beispielcode

ArduBlock:

Sw Ab Loudness.png
Arduino-Code

Sw Ard Loudness.png

Einstellung der Hardware

Der Sensor verfügt über ein Potentiometer an dessen Schraube man die Reaktionsempfindlichkeit regeln kann. Der Spannungsbereich für den Ausschlag der Sensormessung kann hier vergrößert oder verkleinert werden.


Anhang

Quellen und weiterführende Links:

Hersteller:

http://www.seeedstudio.com/wiki/Grove_-_Loudness_Sensor


Amplitude, Periodendauer, Frequenz:

http://www.shure-academy.de/e-learning/grundlagen-der-akustik/1-allgemeine-schwingungslehre/1-2-amplitude-periodendauer-frequenz


(Radio)wellen:

http://www.tk.de/tk/a-z-navigation/r/klangvolle-wellen—so-funktioniert-ein-radio-10006163/536760


Elektretmikrofon:

http://www.sascha.uni-saarland.de/sascha2007/index.php?ch=3.2.2 http://de.wikipedia.org/wiki/Elektretmikrofon#mediaviewer/Datei:Electret_microphone_construction.svg

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