2015年12月17日

使用音效卡進行數位量測的課程

目前設計的這個專題課程是以STEM為主的課程,從上次的紙電路開始,現在開始學習使用麵包板和音效卡進行數位量測,知道類比訊號轉換成數位訊號的方法之後,未來再學習Arduino的數位量測與動作。

基本上就是用神經系統的運作去理解,那些感測器就是受器,像是電容式麥克風、壓電片、光敏電阻、紅外線接收二極體,而電腦或是Arduino就是中樞。

基本連接很簡單,就是麵包板和幾條線,還有音源線、立體耳機母座。

音效卡數位量測課程01

耳機母座和麵包板的結合,可以把訊號很方便地藉由麵包板的送入音源線,當然最後就是進入電腦了。
音效卡數位量測課程02


一開始建議可以先用電容式麥克風來做測試,電容式麥克風可以將聲音訊號轉換成電能。
音效卡數位量測課程05

然後也可以用壓電片來連接麵包板,這樣可以感測震動訊號,或是螞蟻在壓電片上行走的訊號
音效卡數位量測課程06

也可以用光敏電阻來感測光的訊號,配合雷射光就可以做越線偵測,或是可以感測日光燈的閃光頻率。
音效卡數位量測課程04


而這次的課程主要是學習用紅外線接收二極體來接收紅外線訊號,另外要搭配紅外線發光二極體喔。使用這個紅外線發光與接收的組合,是因為這個會比光敏電阻的反應還快一些。
音效卡數位量測課程03


以下就是教學的影片,先簡單介紹麵包板與麥克風的連結方式



接著介紹幾種感測器的連接方式,你也可以用並聯方式連接多個感測器,這樣就能進行更多的感測活動。例如用兩組麥克風可以測音速,用兩組壓電片可以測固體的音速,用兩組紅外線接收感應,可以偵測通過的速度。


硬體和電腦的連接,是把音源線插入麥克風輸入孔。如果電腦的輸入孔是耳機和麥克風做在一起的,那就要另外購買分接器,一端是三環四極的3.5mm公頭,另外一端則是兩條線,分別是耳機和麥克風的輸入母頭。

耳麥合一的筆電,通常它的輸入只有單聲道的,對某些量測來說不太方便。你也可以購買USB數位音效卡來當輸入的介面,但是缺點是USB音效卡的取樣頻率通常是44.1KHz或是48KHz,而電腦本身的取樣頻率是可以更高的。


關於取樣頻率還有計算時間差的方式,可以看下一部影片,此軟體是Audacity。


學生在學習量測方式之後,就要自己發揮創意準備工具製作量測裝置
音效卡數位量測課程14 音效卡數位量測課程09


最後則是由學生自己錄製一段影片說明量測的方式和計算方式

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