Mục lục
Cảm biến âm thanh là gì?
Nguyên lý hoạt động của cảm biến âm thanh?
Ứng dụng trong thực tế
Hướng dẫn lập trình với cảm biến âm thanh cùng Vrobox
Các chương trình xây dựng với cảm biến âm thanh cùng Vrobox
Thử thách sáng tạo
1. Cảm biến âm thanh là gì?
Cảm biến âm thanh là thiết bị có khả năng phát hiện ra những cường độ âm thanh đang tồn tại trong 1 khu vực
2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến âm thanh
Khi có bất kỳ nguồn âm thanh nào phát ra trong không khí cũng sẽ khiến cho các phân tử không khí ở bề mặt bị rung động làm cho những phân tử không khí bên cạnh chúng cũng sẽ rung động theo. Điều này tạo ra các áp lực dao động, tần số dao động thanh, dao động này được cảm biến âm thanh cảm nhận và chuyển đổi thành tín hiệu số để có thể đọc từ các thiết bị điện tử khác (Hình 1).
Hình 1: Âm thanh được chuyển thành tín hiệu điện để xử lý bằng mạch điện tử.
Khối cảm biến âm thanh gồm có 4 khối chính: Khối phát hiện dao động âm thanh, khối lọc tín hiệu, khối chuyển đổi tín hiệu, khối đèn báo hiệu (hình 2).
Khối phát hiện dao động âm thanh: Được thiết kế gồm nhiều nam châm được xoắn bằng dây kim loại để tạo thành màng loa. Khi có tín hiệu âm thanh chạm vào phần màng loa thì phần nam châm này trong cảm biến sẽ bắt đầu rung động, từ cuộn dây kim loại có thể kích thích tạo thành dòng điện.
Khối lọc tín hiệu: Tín hiệu dòng điện đi qua khối lọc tín hiệu để lọc bỏ những tín hiệu nhiễu từ môi trường xung quanh.
Hình 2: Sơ đồ khối của cảm biến âm thanh
Khối chuyển đổi tín hiệu: Tín hiệu dòng điện sau khi lọc đi qua khối chuyển đổi tín hiệu để chuyển đổi thành tín hiệu số, để dễ dàng giao tiếp với các thiết bị điện tử khác.
Khối đèn báo: Đèn báo tắt khi không có âm thanh, đèn báo sáng khi phát hiện âm thanh.
3. Ứng dụng
Cảm biến âm thanh được sử dụng rộng rãi trong đời sống và trong các thiết bị điện tử:
+ Sử dụng trong các hệ thống bảo mật tại những tòa nhà, chung cư
+ Sử dụng trong các hệ thống nhà thông minh
+ Sử dụng trong các bộ khuếch đại âm thanh
+ Sử dụng gắn trên các điện thoại smart phone
+ Sử dụng để nhận biết các mức âm thanh khác nhau.
Hình 3: Cảm biến âm thanh ứng dụng trong nhà thông minh
4.Hướng dẫn lập trình với cảm biến âm thanh cùng Vrobox
4.1.Kết nối phần cứng
Cảm biến âm thanh có thể cắm ở port 1, port 3, port 4 trên mainboard. Nếu quan sát kỹ bé sẽ thấy các màu dán trên mô đun Cảm biến âm thanh sẽ cùng màu với các port trên mainboard mà cảm biến âm thanh có thể kết nối.
Lưu ý: Mặc định cảm biến âm thanh sẽ được cắm ở port 1, khi bé cắm cảm biến âm thanh sang port khác nhớ chọn port tương ứng trên giao diện lập trình nhé.
1. 4.2.Thao tác cơ bản để chạy một chương trình
4.3.Hướng dẫn lấy block lập trình mô đun cảm biến âm thanh trên phần mềm
4.4.Các thao tác với block lập trình với mô đun cảm biến âm thanh
Đặc điểm của cảm biến âm thanh là đầu vào dữ liệu, nên cảm biến âm thanh không thể đứng độc lập 1 mình trong chương trình, mà phải đi kèm với các block khác. Các nhóm block hay được sử dụng để kết hợp với module cảm biến âm thanh bao gồm:
Nhóm các block tính toán:
Nhóm các block điều khiển
Thường thì chúng sẽ được kết hợp với nhau kiểu thế này:
4.5. Các chương trình được xây dựng với cảm biến âm thanh
Chương trình 1:
Đoạn chương trình trên, sẽ thực hiện đếm dữ liệu từ cảm biến âm thanh 100 lần, nếu mỗi lần phát hiện có âm thanh sẽ tăng biến đếm count lên 1. Nếu không thì sẽ giữ nguyên giá trị biến count.
Ví dụ: giá trị hiện tại của biến count = 0;
+ Khi phát hiện có tín hiệu âm thanh, biến count đếm lên 1 nghĩa là count = 1;
+ Tiếp tục nếu phát hiện có tín hiệu âm thanh, biến count đếm tiếp lên 1 nghĩa là count = 2;
Vòng lặp cứ tiếp tục như vậy cho đến khi hết 100 lần đọc dữ liệu từ cảm biến âm thanh.
Sau khi kết thúc quá trình lặp lại 100 lần đọc dữ liệu từ cảm biến âm thanh, thì sẽ tiến hành so sánh biến đếm count:
+ Nếu count = 1: sẽ bật led màu xanh lá lam
+ Nếu count = 2: sẽ tắt đèn
Tại vòng lặp “Thực hiện liên tục” đầu tiên ta phải xóa giá trị biến count :
Việc này sẽ xóa trạng thái biến count về 0, để bắt đầu 1 chu trình đếm mới, nếu bé không xóa giá trị biến count thì nó cứ tăng mãi, thì 2 điều kiện sáng đèn của ta không còn đúng nữa, lúc đó đèn sẽ không sáng hoặc không tắt gì cả.
Tùy chỉnh chương trình: Các bé hãy thay đổi màu sắc, thời gian hiển thị của led để trải nghiệm những màu sắc khác nhé.
Tư duy: Bây giờ cũng là so sánh giá trị biến count sau khi đọc giá trị cảm biến âm thanh 100 lần
+ Nếu biến count <= 2 thì cho sáng led đỏ + kêu nút Đô
+ Nếu biến count >= 2 thì sáng led xanh lá + kêu nút Rê
Ứng dụng: Đây là đoạn chương trình mô phỏng hoạt động của ứng dụng nhà thông minh trong thực tế, khi bạn về tới nhà chỉ cần vỗ tay là đèn sáng, vỗ tay 2 lần là đèn tắt. Bé thử tưởng tượng xem, cuộc sống lúc đấy có thú vị không nào ^^.
Chương trình 2:
Đoạn chương trình bên, hoạt động cũng giống như chương trình bên trên, chỉ khác là khi:
+ Biến count = 1 thì sẽ cho robot di chuyển tiến về trước trong 1 giây.
+ Biến count = 2 thì sẽ cho robot di chuyển lùi về phía sau trong 1 giây.
+ Biến count = 3 thì sẽ cho robot di chuyển quay trái trong 1 giây.
+ Biến count = 4 thì sẽ cho robot di chuyển quay phải trong 1 giây.
Rất thú vị phải không nào, giờ robot có thể nghe theo hiệu lệnh của bé rồi đấy,
Bé vỗ tay 1 lần: robot sẽ chuyển động về phía trước
Bé vỗ tay 2 lần: robot sẽ chuyển động về phía sau
Bé vỗ tay 3 lần: robot sẽ chuyển động về quay trái
Bé vỗ tay 4 lần: robot sẽ chuyển động về quay phải
Cùng chạy chương trình và trải nghiệm với VroboX nhé!
Như vậy Vrobox đã giới thiệu với các bé cách chơi cũng như xây dựng các ứng dụng sử dụng cảm biến âm thanh. Như đã trình bầy ở trên, cảm biến màu âm thanh được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị hàng ngày đặc biệt trong lĩnh vực an ninh và nhà thông minh, hãy thử tưởng tượng quá trình đó như thế nào để xây dựng nên những chương trình thú vị sử dụng luôn cảm biến âm thanh nhé. Chúc các bé học giỏi, thành công và tiến xa hơn cùng VroboX!
