Датчики звука — это электронные устройства, предназначенные для обнаружения, измерения и преобразования звуковых волн в электрические сигналы. Они используются для регистрации уровня шума, определения наличия звука, его частоты и других параметров.
Существуют различные виды датчиков звука. Микрофоны, такие как электретные, конденсаторные и динамические, широко используются в бытовой технике, студийной записи и сценическом оборудовании. Пьезоэлектрические датчики реагируют на вибрации и применяются в охранных системах, например для обнаружения разбития стекла, а также в промышленности. Оптические акустические датчики используют лазеры и интерферометрию, что делает их полезными в научных и военных разработках.
Электроакустические датчики, работающие с ультразвуком, находят применение в медицинской диагностике, системах парковки и дальномерах. Вибродатчики, которые улавливают механические колебания, используются для мониторинга состояния промышленного оборудования.
Датчики звука применяются во многих областях. В промышленности они используются для контроля уровня шума и диагностики оборудования. Медицина применяет их в слуховых аппаратах и диагностических приборах, а робототехника — для распознавания голосовых команд. В автомобилях датчики звука участвуют в системах шумоподавления и экстренного оповещения.
В административных здания и в бытовых помещениях датчик звука или шума обычно используют совместно со светильниками, чтобы при хлопке, звуке голоса или шагов, либо просто при наличии шума, в помещении зажигался свет.
Свет может быть включен и оставаться включенным постоянно, или на ограниченный промежуток времени, либо на протяжении того периода, пока датчик «слышит» шаги, шум или голос, то есть пока по помещению ходит хотя бы один человек, работает оборудование или кто-нибудь разговаривает.
Данное решение позволяет не только сократить затраты на освещение, оно также обеспечивает гибкий и удобный автоматизированный подход к управлению включением и выключением света. Датчики звука (шума) отличаются возможностью настройки чувствительности микрофона, поэтому дают возможность пользователю осуществить точную подстройку под определенную громкость (распознаваемого как сигнал к действию) звука. В охранных системах они помогают обнаруживать подозрительные шумы, например разбитие окон.
Сенсоры, работающие по такому принципу, появились в продаже еще в конце прошлого века, их часто можно было встретить в системах безопасности и сигнализации. Актуальны данные датчики и сегодня. Только теперь они более точны, допускают меньше ложных срабатываний, в общем — стали более совершенными, поскольку электронная база за последние 20 лет сильно шагнула вперед.
Как вы уже догадались, чувствительным элементом датчика звука является микрофон с предусилителем.
Звук воздействует на чувствительный элемент, такой как мембрана или пьезокристалл, создавая колебания, которые затем превращаются в электрический импульс. Этот сигнал усиливается и обрабатывается электронными схемами или микроконтроллерами.
Затем сигнал подается на усилитель, который отвечает за включение (выключение) или не включение (не отключение) управляемой электроники, призванной осуществить рабочее действие по сигналу, в зависимости от параметров улавливаемого звука.
В состав датчика, как законченного устройства, входят и другие части схемы, отвечающие за анализ сигнала, поступающего от микрофона.
Если уровень шума превышает предварительно заданный настройками порог, то, например, на 1 минуту будет включен свет. Если после этого на протяжении 1 минуты никаких звуков, соответствующих уровню срабатывания датчика, не последует, свет будет автоматически погашен. Но если только во время отсчитываемой таймером минуты раздастся достаточно громкий звук, отсчет времени начнется заново и свет продолжит гореть так и не погаснув.
Обычно такие датчики устанавливают в подъездах, в тамбурах, в общественных уборных, в затененных помещениях каких-нибудь складов и т. д. Они отлично работают со всеми типами ламп: накаливания, светодиодными, люминесцентными. Кроме того датчики звука популярны в системах охранной сигнализации, когда рабочим действием может быть передача управления более сложной системе обеспечения безопасности.
Принципиально действие системы с таким датчиком может быть реализовано по одному из двух популярных алгоритмов. Первый: при улавливании достаточно громкого звука происходит включение (включается, например, свет в комнате в темное время суток). Второй: через определенный временной интервал после последнего звука происходит выключение (свет автоматически гасится, когда в помещении наступает тишина).
Таким образом достигается экономия электроэнергии за счет своевременного гашения света, когда в помещении людей уже нет, либо за счет включения света лишь тогда, когда естественного освещения не достаточно. Короче говоря, экономия электроэнергии достигается здесь благодаря целесообразному использованию ламп.
Работает система обычно так. По получении сигнала о том, что в помещении раздался громкий звук (кашель, шаги, хлопок и т. д. - чувствительность настраивается потенциометром на плате датчика), датчик включает исполнительное устройство, а внешнее реле времени начинает отсчет времени (период задается настройками, которые делает пользователь в своей системе), после которого устройство будет выключено. Реле времени в системе может отсутствовать.
Те кто пользовался данным датчиками с ардуино отметили их невысокую стоимость, достаточно широкий радиус действия этих приборов, а также направленность восприятия конденсаторного микрофона.
В наименовании датчика обычно указывается вид усилителя, который стоит на его плате. Примечательно что выходы здесь бывают как аналоговыми, так и цифровыми (только аналоговый либо аналоговый и цифровой).
Есть датчики звука со встроенным фотореле и регулируемым аналоговым выходом. Существуют также датчики, фиксирующие лишь наличие или отсутствие звука в помещении. Так или иначе выбирая датчик звука (шума) стоит обратить внимание на следующие его характеристики: наличие/отсутствие фотореле, радиус действия, чувствительность, частотный диапазон, ток потребления.
Рекомендую еще прочитать:
Самые популярные датчики для Ардуино
Как с помощью Ардуино безопасно управлять нагрузкой на напряжении 220 вольт
Андрей Повный
