Proyecto: Indicador de Ruido
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CAPITULO 1.- Planteamiento del problema.
1.1 Planteamiento del problema.
El concepto de contaminación auditiva está relacionado con el fenómeno problemático
que implica la generación de niveles elevados de ruido o de sonidos que pueden ser molestos
y dañinos para la salud y el bienestar de una persona que es expuesta a ellos de manera
constante.
De acuerdo a lo que plantea la Organización Mundial de la Salud (OMS), se considera
que los niveles de exposición al sonido de una persona no deben nunca superar los 70
decibeles. Esto es así ya que se considera que el oído humano puede tolerar y asimilar ese
nivel de sonido sin ser dañado de manera temporal o permanente. Cualquier sonido que sea
calculado por arriba de ese volumen sonoro será considerado peligroso y posiblemente
genere algún tipo de lesión a la persona, especialmente si esa persona es expuesta al sonido
de manera constante.
De acuerdo a esto buscamos la manera en la cual pudiéramos medir la cantidad de ruido
presente en un entorno cerrado para que en base a esta se pueda llevar a cabo una acción de
control que puede ir desde encender una alarma, un foco o algo que nos sirva de indicador
para delimitarlo y poder conocer cuando se está sobrepasando el límite predispuesto.
1.2 Justificación.
En base a lo investigado, con este proyecto se busca resolver la necesidad de saber cuánto
ruido es el que se está haciendo en una habitación cerrada, por ejemplo en una donde esté un
enfermo o alguna persona que necesite descansar y estar lo más tranquila posible. A su vez
este dispositivo puede emplearse en diferentes lugares donde se requiera controlar el nivel de
ruido que emiten las personas, ya sea dentro de una conferencia, un hospital, un salón de
clases, una oficina, en el hogar, etc.
Así podremos tener un control del ruido que se tiene en un lugar determinado, lo cual nos
ayuda a disminuir las posibilidades de contaminación auditiva, así como muchos otros
problemas que se generan a causa del exceso de ruido.
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1.3 Objetivos de la investigación.
1.3.1 Objetivo general.
El propósito de éste proyecto es elaborar un sistema con el cual se pretende disminuir
los riesgos derivados de la exposición al ruido o reducirlos al nivel más bajo posible, para
esto tendrá la capacidad de detectar los niveles de mismo, es decir, que al haber una
perturbación o en su defecto variaciones de poco a mucho ruido, éste realice una acción que
nos dé una indicación de la cantidad de ruido delimitada, para así poder mantener un control
sobre el sonido generado en lugares donde se requiera, ya sea en el trabajo, en una escuela,
en un hospital o incluso en el hogar. Es preciso señalar que se desea hacer que las personas
que estén presentes puedan darse cuenta cuando estén haciendo ruido en exceso, ya que
cuando el indicador se active es precisamente porque ha habido una perturbación mayor y
por ende las personas se deben percatar de que deben tratar guardar silencio para mantenerse
dentro del rango permitido.
1.3.2 Objetivos específicos.
Poder realizar una acción de control en base a la cantidad de ruido presente en el
entorno en el que se utilice este dispositivo.
Tener un indicador para conocer la cantidad de ruido.
Disminuir la contaminación auditiva.
Poder concientizar a las personas de que sobrepasan los límites de ruido permitidos
en un lugar determinado.
En base al indicador, tomar las medidas necesarias para disminuir el ruido presente.
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1.3.3 Cronograma de Actividades.
ETAPAS MAYO JUNIO
Semana 1
Semana 2
Semana 3
Semana 4
Semana 1
Semana 2
Semana 3
Diseño del circuito
P X
R X
Búsqueda de componentes electrónicos
P
X
R X
Pruebas en protoboard
P
X
R X
Programación del Aarduino UNO
P
X
R X
Diseño de la PCB
P
X
R X
Diseño y creación del contenedor
P
X
R X
Montaje en el contenedor
P
X
R X
Pruebas iniciales
P
X R X
Ajustes de calibración
P
X
R x
Pruebas finales
P
X
R X
Presentación final
P
X
R X
4
CAPITULO 2.- Marco Teórico
2.1 El sonido.
El sonido es una alteración en el espacio generada por ondas oscilantes (vibraciones)
y al desplazarse e impactar con el mecanismo interno de nuestro sistema auditivo provoca lo
que nosotros llamamos "ruido” y a su vez es la sensación auditiva inarticulada generalmente
desagradable. En el medio ambiente, se define como todo lo molesto para el oído o, más
exactamente, como todo sonido no deseado. Desde ese punto de vista, la más excelsa música
puede ser calificada como ruido por aquella persona que en cierto momento no desee oírla.
Los sonidos tienen distintas intensidades (fuerza). Así, por ejemplo, si usted le grita a alguien
en lugar de susurrarle, su voz tiene más energía y puede recorrer más distancia y, por
consiguiente, tiene más intensidad. La intensidad se mide en unidades denominadas
decibelios (dB). La escala de los decibelios no es una escala normal, sino una escala
logarítmica, lo cual quiere decir que un pequeño aumento del nivel de decibelios es, en
realidad, un gran aumento del nivel de ruido. Cuando se utiliza la expresión ruido como
sinónimo de contaminación acústica, se está haciendo referencia a un sonido con una
intensidad alta (o una suma de intensidades), que puede resultar incluso perjudicial para la
salud humana. Contra el ruido excesivo se usan tapones para los oídos y orejeras (cascos para
las orejas, los cuales contienen una electrónica que disminuye los ruidos exteriores,
disminuyéndolos o haciendo que su audición sea más agradable), para así evitar la pérdida
de audición (que, si no se controla, puede provocar la sordera). Cabe destacar que, además
de los diversos problemas que el ruido causa en nuestra salud, es nuestro deber mantener
estos niveles en rangos que no afecten ni molesten, ya que también cuando estos niveles de
sonido son muy altos estamos invadiendo la privacidad de nuestros vecinos o cualquier
persona que de alguna manera se encuentre cerca de la perturbación y sin minusvalorar que
puede perjudicar la capacidad de trabajar al ocasionar tensión y perturbar la concentración.
Imagen 1.
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2.2 Arduino UNO
2.2.1 Visión de conjunto
El Arduino Uno es una placa electrónica basada en el ATmega328 ( ficha técnica ).
Cuenta con 14 pines digitales de entrada / salida (de los cuales 6 se pueden utilizar como
salidas PWM), 6 entradas analógicas, un resonador cerámico 16 MHz, una conexión USB,
un conector de alimentación, un header ICSP, y un botón de reinicio. Contiene todo lo
necesario para apoyar el microcontrolador; simplemente conectarlo a un ordenador con un
cable USB o el poder con un adaptador de CA o la batería a CC para empezar.
2.2.2 Resumen
Microcontroladores ATmega328
Tensión De Funcionamiento 5V
Voltaje de entrada (recomendado) 7-12V
Voltaje de entrada (límites) 6-20V
Digital pines I / O 14 (de las cuales 6 proporcionan salida PWM)
Botones de entrada analógica 6
Corriente DC por E / S Pin 40 mA
Corriente DC de 3.3V Pin 50 mA
Memoria Flash 32 KB (ATmega328) de los cuales 0,5 KB utilizado por el gestor de
arranque
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Velocidad De Reloj 16 MHz
Longitud 68,6 mm
Anchura 53,4 mm
Peso 25 g
Esquema y obras de consulta Diseño
2.2.3 Energía
El Arduino Uno puede ser alimentado a través de la conexión USB o con una fuente
de alimentación externa. La fuente de alimentación se selecciona automáticamente.
Potencia (no USB) externo puede venir con un adaptador de CA a CC (pared-verruga)
o la batería. El adaptador se puede conectar al conectar un enchufe de 2,1 mm de centro-
positivo en el conector de alimentación de la placa. Potenciales de una batería se pueden
insertar en los cabezales de pin GND y Vin del conector POWER.
El tablero puede funcionar con un suministro externo de 6 a 20 voltios. Si se
suministra con menos de 7V, sin embargo, el pin de 5V puede suministrar menos de cinco
6
voltios y la junta puede ser inestable. Si se utiliza más de 12V, el regulador de voltaje se
puede sobrecalentar y dañar la placa. El rango recomendado es de 7 a 12 voltios.
2.2.4 Programación
El Arduino Uno puede programar con el software de Arduino.
Los ATmega328 en la Arduino Uno viene precargado con un gestor de arranque que le
permite cargar nuevo código a él sin el uso de un programador de hardware externo. Se
comunica mediante el protocolo original STK500 (referencia , archivos de cabecera C ).
También puede pasar por alto el gestor de arranque y programar el microcontrolador
a través del ICSP (In-Circuit Serial Programming) cabecea usando Arduino ISP o similar;
consulte estas instrucciones para más detalles.
2.3 Relevadores.
Los relés son de uso muy frecuente en todo tipo de vehículos y se presentan en variados
tamaños, diseños y valores de corrientes y voltajes.
Los relés se ubican dentro del vehículo, tanto en el habitáculo del motor como debajo del
tablero, generalmente formando un conjunto de ellos, en cajas o receptáculos de plástico
acompañados de diversos fusibles para otras tantas funciones.
Estas cajas tienen la identificación de cada uno de ellos, dibujadas en la tapa de las mismas,
con los correspondientes valores de corrientes y voltajes.
Los relés, por otro lado, son usados en múltiples funciones y adaptaciones en los talleres de
electricidad de hoy en día, con el objeto de manejar o controlar grandes potencias (watts)
entre otras aplicaciones.
2.3.1 Aplicaciones
Los relés son llaves de control remoto que son controladas por otra llave, como por ejemplo
la de la bocina.
Estos permiten el manejo de grandes corrientes(a través de sus contactos), por medio de
pequeñas corrientes que circulan por su circuito de control (bobina). Existen varios diseños
que son usualmente conocidos como de 3, 4, 5 y 6 patas o terminales respectivamente.
2.3.2 Funcionamiento del Relé
Todos los relés operan usando el mismo principio básico y tomando como ejemplo uno de 4
patas o terminales, digamos que el circuito de control está compuesto por la bobina del
mismo, mientras que el circuito de carga está conformado por sus contactos.
Al circular corriente por la bobina (circuito de control) del relé, se crea un pequeño campo
magnético que hace que sus contactos (circuito de carga) se cierren y puedan conectar o
manejar algún equipo eléctrico determinado.
Obviamente, cuando se interrumpe el paso de corriente por la bobina del relé, sus contactos
se abren provocando la detención o parada de los equipos conectados.
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2.3.3 Consideraciones eléctricas
Cuando se energiza un relé haciendo circular corriente por su bobina, se crea un campo
magnético a su alrededor.
Cuando la corriente se interrumpe, también se interrumpe el campo magnético y mientras
esto ocurre, se produce un voltaje de polaridad invertida dentro de la bobina con picos de
varios cientos de volt. Por eso se recomienda poner un diodo en paralelo con la bobina del
relevador.
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CAPÍTULO 3.- Aplicación y Resultados
3.1 Diseño del circuito.
En base a los conocimientos obtenidos previamente en la materia de Electrónica Analógica
hemos establecido el diseño del circuito (Imagen 2) que nos permitirá amplificar las señales
captadas por el transductor (Micrófono) para posteriormente hacerla llegar a nuestro
procesador (Arduino UNO) para el control mediante la programación establecida en la cual
podremos seleccionar los rangos de ruido que requerimos no se rebasen en la habitación
donde se encuentre el dispositivo.
Imagen 2.
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3.2 Programación.
La programación es indispensable para controlar las señales que serán percibidas por el
transductor y así establecer un control de los indicadores visuales del dispositivo.
int micro = 0;
int pot = 2;
int op = 0;
int op2 = 0; //Se declaran e inicializan variables
int val = 0;
int val2 = 0;
int alto = 12;
int medio = 11;
int bajo = 10;
void setup()
Serial.begin(115200); //Se declaran los pines de salida
pinMode(10, OUTPUT); pinMode(11, OUTPUT); pinMode(12, OUTPUT);
void loop()
val = analogRead(micro); //Lectura del micrófono
op = analogRead(pot); //Lectura de las opciones
op = map(op, 0, 1023, 1, 12);
if (op2 != op) Serial.println(op);
if (op == 8 or op == 7)
if (op2 != op) Serial.println("Opcion 1");
if (val2 != val)
Serial.println(val);
if (val < 520 && val >=516 )
Serial.println("Nivel Bajo");
digitalWrite(bajo, HIGH);
delay(100);
digitalWrite(bajo, LOW);
else if (val < 516 && val >= 511)
Serial.println("Nivel Medio");
digitalWrite(medio, HIGH);
delay(100);
digitalWrite(medio, LOW);
else if (val <511)
Serial.println("Nivel Alto");
digitalWrite(alto, HIGH);
delay(1500);
digitalWrite(alto, LOW);
10
if (op == 9 or op == 10)
if (op2 != op) Serial.println("Opcion 2");
if (val2 != val) Serial.println(val);
if (val < 520 && val >=511 )
Serial.println("Nivel Bajo");
digitalWrite(bajo, HIGH);
delay(100);
digitalWrite(bajo, LOW);
else if (val < 511 && val >= 495)
Serial.println("Nivel Medio");
digitalWrite(medio, HIGH);
delay(200);
digitalWrite(medio, LOW);
else if (val <495 )
Serial.println("Nivel Alto");
digitalWrite(alto, HIGH);
delay(1500);
digitalWrite(alto, LOW);
delay (100);
if (op == 11 or op == 12)
if (op2 != op) Serial.println("Opcion 3");
if (val2 != val) Serial.println(val);
if (val < 520 && val >=495 )
Serial.println("Nivel Bajo");
digitalWrite(bajo, HIGH);
delay(100);
digitalWrite(bajo, LOW);
else if (val < 495 && val >= 100)
Serial.println("Nivel Medio");
digitalWrite(medio, HIGH);
delay(100);
digitalWrite(medio, LOW);
else if (val <100 )
Serial.println("Nivel Alto");
digitalWrite(alto, HIGH);
delay(2000);
digitalWrite(alto, LOW);
delay (100);
delay(100);
op2 = op;
val=0;
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3.3 Aplicación.
Se implementó el circuito en una protoboard para realizar las pruebas y verificar que el
circuito es funcional y poder proceder con la realización del PCB (Imagen 3).
Imagen 3.
Componentes utilizados:
Relevadores 5V.
Amplificador operacional LM358
Transductor piezoeléctrico (Micrófono).
Resistencias de 10KΩ.
Resistencias de 1KΩ.
Resistencias de 100KΩ.
Alambre para protoboard.
Capacitor de 220µF.
Capacitor de 10µF.
Diodos 4007.
Arduino UNO.
Led Azul.
Led Naranja.
Lámpara de 120V.
Placa de cobre de 20*20 cm.
Socket atornillable de baquelita para lámpara.
Clavija.
Transformador de 9v.
Silicón.
Cinta aislante.
Contenedor de madera.
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3.4 Montaje.
Una vez teniendo la certeza de que el circuito es funcional, se procedió con la fabricación de
la PCB que contendría los componentes electrónicos (Imagen 4).
Imagen 4.
Una vez montado el PCB se procedió a realizar las conexiones para poder cerrar el
contenedor de nuestra PCB y poder avanzar hacia la conclusión de nuestro proyecto (Imagen
5).
. Imagen 5.
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3.5 Resultados
Se logró la funcionalidad esperada del dispositivo gracias a las acertadas implementaciones
de la electrónica, la instrumentación electrónica y la programación utilizadas en este
proyecto. Tenemos un indicador de funcionamiento de color azul (Imagen 6), otro que indica
en color naranja que ya no estamos sobre los niveles bajos de la tolerancia (Imagen 7) y que
es previo a cuando se enciende la lámpara (Imagen 8) que es cuando se ha sobrepasado el
ruido permitido.
Imagen 6.
Imagen 7.
14
Imagen 8.
Conclusión.
Aprendimos que la implementación de los conocimientos obtenidos a lo largo de la carrera
resulta de gran utilidad para resolver problemas cotidianos, pues muchas veces hemos tenido
problemas con el ruido que provocan las personas que nos rodean en un entorno cerrado al
hablar cuando queremos leer un libro, descansar o dormir.
La instrumentación electrónica es muy importante en nuestra vida cotidiana porque a base de
ella podemos facilitar y controlar procesos sin necesidad de intervenir nosotros mismos pues
nos ayudan a establecer un control de una variable.
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Bibliografía.
http://dfists.ua.es/~jpomares/arduino/page_01.htm
http://www.potencia.uma.es/
http://www.gte.us.es/~leopoldo/elepot1.html
http://unicarlos.com/_PROYECTOS_2012_2013/AfinadorGuitarra/Proyecto%20-
%20Afinador%20-%20Guitarra.pdf