Microfono con Arduino e indicatore LED del volume

Cosa imparerai

• come leggere un microfono amplificato con Arduino;
• come usare un valore di base per compensare il rumore di fondo;
• come creare più soglie di accensione;
• come gestire una barra a 6 LED;
• come usare il Monitor Seriale per la calibrazione;
• perché il progetto non misura direttamente i decibel reali.

Il progetto

Il progetto realizza un indicatore a sei LED che si accendono progressivamente in funzione del livello sonoro rilevato. I LED sono tre verdi, due gialli e uno rosso.

Microfono amplificato utilizzato Nel progetto.

Materiale necessario

Schema del circuito

Schema di collegamento del progetto. era visualizzato a circa 696 px.

Pin utilizzati

Il valore “base”

Nel progetto viene usata una variabile chiamata base. Il suo valore non è fisso: il progetto segnala che può cambiare indicativamente tra 180 e 400 a ogni nuovo utilizzo del sistema.

Lo sketch usa base = 360. Prima di usare davvero il progetto conviene quindi osservare il valore del microfono sul Monitor Seriale in condizioni di silenzio e impostare una base coerente.

Soglie dei sei LED

Codice Arduino commentato

// ==========================================================
// MICROFONO + INDICATORE LED DEL VOLUME
// ==========================================================

// Ingresso analogico del microfono
const int microfonoPin = A0;

// Primo e ultimo pin della barra LED
const int ledMin = 7;
const int ledMax = 12;

// Valore di base .
// Va calibrato osservando il segnale reale del microfono.
int base = 360;

void setup() {

 // Configura i sei pin LED come uscite.
 for (int pin = ledMin; pin <= ledMax; pin++) {
 pinMode(pin, OUTPUT);
 }

 // Avvia il Monitor Seriale per la calibrazione.
 Serial.begin(9600);
}

void loop() {

 // Legge il valore analogico del microfono.
 int valoreSuono = analogRead(microfonoPin);

 // Mostra il valore grezzo sul Monitor Seriale.
 Serial.println(valoreSuono);

 // Spegne preventivamente tutti i LED.
 for (int pin = ledMin; pin <= ledMax; pin++) {
 digitalWrite(pin, LOW);
 }

 // Ogni soglia aggiuntiva accende un LED in più.
 if (valoreSuono >= base) {
 digitalWrite(12, HIGH);
 }

 if (valoreSuono >= base + 16) {
 digitalWrite(11, HIGH);
 }

 if (valoreSuono >= base + 31) {
 digitalWrite(10, HIGH);
 }

 if (valoreSuono >= base + 46) {
 digitalWrite(9, HIGH);
 }

 if (valoreSuono >= base + 61) {
 digitalWrite(8, HIGH);
 }

 if (valoreSuono >= base + 76) {
 digitalWrite(7, HIGH);
 }
}

Come funziona il codice

1. Lettura del microfono

analogRead(A0) legge la tensione fornita dal modulo microfono e la converte in un valore numerico.

2. Spegnimento della barra

A ogni ciclo tutti i LED vengono prima spenti. Subito dopo vengono riaccesi soltanto quelli corrispondenti alle soglie superate.

3. Accensione progressiva

Le condizioni if sono cumulative: se il valore supera, per esempio, base + 61, risultano vere anche tutte le soglie inferiori e quindi si accendono cinque LED.

Questo progetto misura davvero i decibel?

No. Lo sketch utilizza il valore analogico grezzo del modulo e lo confronta con soglie relative. Non esegue una calibrazione acustica in dB SPL e non tiene conto della risposta in frequenza del microfono, del guadagno dell’amplificatore o di un riferimento sonoro noto.

Come calibrare il progetto

1. accendi Arduino in un ambiente relativamente silenzioso;
2. apri il Monitor Seriale a 9600 baud;
3. osserva il valore medio a riposo;
4. imposta base poco sopra il rumore di fondo;
5. prova voce, musica o battiti di mani;
6. se i LED si accendono troppo facilmente, aumenta le soglie;
7. se reagiscono poco, riducile.

Una possibile evoluzione: calibrazione automatica

Una versione più evoluta può misurare per alcuni secondi il livello di fondo all’avvio e calcolare automaticamente la base. Questo evita di modificare manualmente lo sketch ogni volta che cambiano modulo o ambiente.

const int microfonoPin = A0;
int base = 0;

void setup() {

 Serial.begin(9600);

 long somma = 0;

 // Acquisisce 100 campioni iniziali
 // per stimare il livello di riposo.
 for (int i = 0; i < 100; i++) {
 somma += analogRead(microfonoPin);
 delay(5);
 }

 // Media dei campioni + piccolo margine.
 base = (somma / 100) + 5;

 Serial.print("Base automatica: ");
 Serial.println(base);
}

void loop() {
 // Qui può essere inserita la logica della barra LED.
}

Risultato del progetto

Scarica lo sketch

Debug rapido

• verifica che il modulo microfono abbia un’uscita analogica collegata ad A0;
• controlla il valore a riposo sul Monitor Seriale;
• regola la variabile base in base al tuo modulo;
• controlla la polarità dei sei LED;
• usa una resistenza da circa 220 Ω per ogni LED;
• se tutti i LED restano accesi, aumenta la base;
• se nessun LED reagisce, riduci la base o verifica il guadagno del modulo.

Varianti del progetto

• usare 10 LED per una barra più dettagliata;
• aggiungere una media dei campioni per rendere la lettura più stabile;
• memorizzare il picco massimo per qualche istante;
• pilotare una barra LED dedicata;
• visualizzare il livello su OLED;
• inviare i valori al PC e disegnare il segnale in tempo reale.

Cosa devi ricordare

Domande frequenti