Sound Sensor Modul KY-038

Infinion TLE4905L

Einleitung

Die Lehrveranstaltung Sensortechnik gehört zum Studienschwerpunkt System Design Engineering im 5. Semester des Studienganges Mechatronik.

Aufgabe

Vertiefend zu den Vorlesungen besteht die Aufgabe einen beliebigen Sensor mithilfe eines Arduino Uno Boards in Betrieb zu nehmen und in diesem Artikel den Weg vom Sensor über den elektrischen Aufbau und die Programmierung bis hin zu brauchbaren Messergebnissen zu beschreiben. In diesem Semester ersetzt diese Hausarbeit die Klausur für diese Lehrveranstaltung. Ich habe mich für das Spund Sensor Modul entschieden. Zum einen habe ich mit dem Modul bisher nicht gearbeitet und ich finde es spannend wie der Sensor das nichtelektrische Signal der Lautstärke in ein elektrisch messbares Signal umwandelt.
Bei dem Sensor handelt es sich um das Modul KY 038. Auf dem oben dargestellten Foto ist das Sound Sensor Modul abgebildet.
Ich habe mir überlegt eine einfache Schaltung aufzubauen, bei der 2 verschiedenfarbige LEDs (grün und rot) leuchten, wenn die Lautstärke im Raum einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Darüberhinaus werden die Messwerte im Seriellen Monitor der Arduino Software ausgegeben. So wurde der Sensor in Betrieb genommen, und die analogen Messwerte auf 2 unterschiedliche Arten genutzt.

Technische Daten

Beschreibung der Pins am Sound Sensor Modul

PIN	Beschreibung
+	Versorgungsspannung (5V, 3.3V)
G	GND
A0	Analog signal output Pin
D0	Digital signal output Pin

Prinziperklärung

Bei dem Sound Sensor Modulhandelt es sich um ein Modul, dass aus 3 Bereichen besteht. Erstens das Kondensatormikrofon, dass die Schallwellen aufnimmt, zweitens ein Potentiometer, mit dem ein Schwellwert für die Empfindlichkeit eingestellt werden kann und drittens einer LED, die den digitalen Ausgang des Moduls nutzt und leuchtet wenn der Schwellwert überschritten ist.
Im folgenden werde ich das Messprinzip eines Kondensatormikrofons erläutern. Ein Kondensatormikrofon betsht wie der Name bereits sagt aus einem Kondensator. Es beruht auf dem Prinzip der variablen Kapazität. In dem Mikrofon sind 2 Platten verbaut. Eine Platte ist fixiert, eine Platte ist beweglich. Der kleine Abstand zwischen den beiden Platten bestimmt die Kapazität dieses Plattenkondensators. Eine Spannung lädt diesen Kondensator auf. Treffen nun die Schallwellen auf die bewegliche Platte, ändert sich der Abstand zwischen den Kondensatorplatten und somit auch die Kapazität.

 Formel einfügen

Mithilfe der Formel für den Plattenkondensator wird somit eine veränderte Spannung gemessen, die am Analogen Ausgang des Bauteils abgegriffen werden kann.

Messprinzip des Soiund Moduls erläutern kondensator etc.

Auswahl eines Primärsensors

Wie funktioniert der Sensor?
Welche Rohsignale liefert der Sensor?
Als Rohsignal liefert der Sensor Spannungswerte zwischen 0 nd 5V diese werden in 1024 Schritte unterteilt, sodass eine theoretische Genauigkeit von XXXXX zustande kommmt.

Equipment

Verwendete Software

Arduino IDE
Fritzing

Messkette

Signalvorverarbeitung

Sollen Messwerte oder vorverarbeitete Daten übertragen werden?
Wie lässt sich eine Vorverarbeitung umsetzen?
Wird eine Kennlinie eingesetzt? Wenn ja, wie wird diese kalibriert?

Analog-Digital-Umsetzer

Wie werden die analogen Signale umgesetzt?
Welcher ADU kommt zum Einsatz?
Welche Gründe sprechen für diesen ADU? Alternativen?

Bussystem

Wird ein Bussystem zwischen Sensor und Mikrocontroller eingesetzt?
Wenn ja, wie funktioniert dieses Bussystem?

Digitale Signalverarbeitung

Welche Verarbeitungsschritte sind notwendig?
Welche Filter werden angewendet?
Bestimmen Sie Auflösung, Empfindlichkeit und Messunsicherheit des Sensors.

Hardware

Schaltung für die Inbetriebnahme

Hier sieht man die Schaltung für die Inbetriebnahme des Sensors mit den beiden Leds, die jeweils leuchten wenn es still im raum ist oder wenn es laut ist.
Die Schaltung wurde mit dem Programm Fritzing erstellt.

Hardwareaufbau des Sound Sensors

Bewertung der Sensordaten

Welche Fehler treten in welchem Verarbeitungsschritt auf?
Stellen Sie die Messunsicherheit bzw. das Vertrauensintervall dar.

Literatur

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