Electronics
Project 83 – Sound Activated Switch
概要 Introduction
最近タブレットのスピーカーから音を拾ってAC100Vの電球を点灯する必要性が生じた。そこで、音声スイッチを製作することにした。ハードウエアは既に電子工作６４で発表してあるのが元になっていて、プログラムは変えてある。
This device is a sound activated
switch, which can detect the human voice and the sound from the speaker of
tablet or smartphone, etc. and activate a solid-state relay (SSR) for turning
on the room light or other electrical appliances.
回路図 Circuit Diagram
下図 (Fig. 1) で、マイクからの信号は２個のトランジスタ２SC１８１５からなる増幅回路で増幅され大小の正弦波が発生する。これをバッファーTC４０５０BPに通すと整形されてきれいな矩形波になりマイクロプロセッサー１２F６２９に入る。この中でほぼ正確に０Vか５Vに変化する矩形波を捉え、SSRをONにしAC100VのLED電球などをONにする。
In Fig. 1, the signal from the microphone is amplified with two
transistors (2SC1815) and the resulting signal is then transferred into buffer
IC TC4050BP with which the
waveform becomes a clean square wave with its low-level voltage being 0V and
its high-level voltage 5V, which can be easily treated by software in PIC
12F629, eventually activating the SSR for turning on AC100V LED lamp and
others.
(Fig.1)
(Photo 1) 完成した音声スイッチ本体
Completed Sound Activated Switch built in
aluminum box (size: 150x100x60mm)
(Fig. 2)
下の図（A）はマイクから１−３cm前でアーアーとか言った時のTC4050のピン３でオシロで測った波形。ベース電圧が０．７V位。
図（B）はTC4050のピン２で測った波形。下はOV、上は５Vのきれいな矩形波になっていて１２F６２９での処理に適する。
Fig. 2 (A) shows a typical sine-waveform
when the microphone picks up my voice "aah-, aah-, ..."and measured
at Pin 3 of TC4050 by oscilloscope. Note the low-level voltage is about 0.7V, which
may be interpreted as High instead of Low by 12F629. Meanwhile. Fig. 2 (B)
shows a clear square-waveform that is measured at Pin 2 of TC4050 when the
similar voice is picked up by the microphone. It can be noticed that with the
help of TC4050 the low-level voltage becomes almost 0V and the high-level one
5V, which is readily treatable within 12F629.
Fig. 2 (A)
Fig. 2 (B)
結果とコメント
１） 家に置いてあるタブレットに外出先からSkypeでアクセスして、そのスピーカー音で部屋のライトを点灯しようというのが目的だった。
２） 音声をマイクで拾いアンプで増幅した波形は乱れた大小混在する正弦波で、おまけにベースが０．７Vなので、１２F６２９を使ってプログラム処理するには適さない。それがTC4050を通すと綺麗な矩形波になり、１２F６２９の中でプログラム処理するのに適すようになる。
３） 回路図の中でVR１００K（１５回転）が使われているが、スクリューを反時計回り方向にほぼいっぱいに回すと、SSRが常時ONの状態になりLED(G)が点灯し続ける。したがって、スクリューを反対方向（時計回り）に回して感度を下げてやる必要がある。反時計回り方向いっぱいの位置から時計回り方向に７−８回回した位がちょうど良いようだ。このVRの回転に対する音声スイッチのON/OFFT感度はあまり変わらなかった。
４） 音声だけではなく、マイクの正面を指で軽くタップしても音声スイッチが入ることも分かった。このこと何か別の目的に使えそう。
５） 費用は全部で２０００円以下。
Results
and Comments
1)
This device works well. It is
interesting to find that the device not only responds to the voice or sound,
but also the light finger tapping on the frontal part of microphone.
2)
Buffer IC TC4050 is a key
component.
3) The total cost is less than 2000 Yen.
プログラム
このプログラムでは、GP5（Pin２）に入ってくるH-パルスを待ち、検知されたら５０マイクロ秒待って、またH-パルスが検知されたら、幅広のH-パルスが確かに到着していると判断してSSRをONにする。もし２回目にH-パルスが検出されなかったら、幅広のH-パルスが到着していないと判断してパルス待ちのルーチンに戻る。一方、ONになったSSRはその状態を１５分間保たれ、次いでSSRをOFFにして、またプログラムの先頭に戻ってパルス待ちのルーチンに入る。
Program
In this program, the H-pulse
detection routine waits for the arrival of a wide H-pulse. When the routine
detects the first H-pulse and then detects the second H-pulse 50 microseconds
later, the program judges that the detected pulse is a wide H-pulse generated
by voice, activating SSR for 15 minutes. Then, the flow of the program routine
returns to the top of the H-pulse detection routine.
'****************************************************************
'SoundSWRoomMonitor.bas 2015.10.24
'Used to detect the sound from a tablet or smartphone and turn on the room light
'Using 12F629 and PicBasic Pro V2.50A
'******** Pin connection *****************
'Pin 1: Vdd (5.0V)
'Pin 8: Vss (GND)
'Pin 7: GPIO.0: output - connected to SSR to drive a lamp
'Pin 6: GPIO.1: - NC
'Pin 5: GPIO.2: - NC
'Pin 4: GPIO.3: input - Reset - connected to Vdd via R=4.7K
'Pin 3: GPIO.4: - NC
'Pin 2: GPIO 5: input - connected to the sound generator circuit
'********** Program ***************
Top:
SSR VAR GPIO.0 'Driving SSR
SoundPlsIN var GPIO.5 'Read a change of SoundPulse from L to H
CMCON=7 'Disable Comparator
TRISIO=%101000 'GPIO.3,5 - inputs, all others - outputs
I var Byte '<256
SSR=0
HpeakSearch: 'Waiting the arrival of H-peak while checking H-peak twice
If SoundPlsIN=1 Then
Pauseus 50 'wait 50 us
Else
Goto HpeakSearch
Endif
If SoundPlsIN=1 Then '2nd H-peak checking
Goto SSRTimer
Else
Goto HpeakSearch
Endif
SSRTimer:
I=0
High SSR 'SSR -> ON
For I=1 to 30 'Nearly 15-minutes timer
Pause 30000 '30 sec
Next I
Low SSR 'SSR -> OFF
Goto Top
End
'****** End of program*******
'Note:
'melabs U2 Programmer's configurations for 12F629:
'Oscillator - INTOSC; WDTE - Enable; PWRTE - Disable
'MCLR - Reset ; BODEN - Enable; Code - Disable; Data EEPROM - Disable.
'**************************************************