Origen
del proyecto
El proyecto se basa en intentar conseguir mejorar las
prestaciones de las aulas (referente a ruido), para así, que los profesores y
los alumnos puedan disfrutar de mejores clases, minimizando las distracciones
que puedan provenir del exterior del aula.
Descripción
Con este proyecto en el aula principalmente persigo dos
objetivos de mejora como son, por un lado, reducir el tiempo de reverberación (más adelante veremos de que se trata) y
por otro mejorar la inteligibilidad de
la palabra.
Como dispositivos principales a utilizar para las
mediciones tendremos en primer lugar un Sonómetro
Tipo-2 CESVA SC-160 y un Analizador
de Nivel de Presión de Sonido XTZ.
SONÓMETRO
CESVA SC-160
Este dispositivo nos ofrece, entre otras, la posibilidad
de hacer las siguientes mediciones:
·
Analizador de espectros por bandas de octava.
·
Acústica de salas: Evaluación NC, medición del tiempo de reverberación.
·
Módulo Dosímetro para la evaluación de ruido laboral.
·
Mide todos los parámetros simultáneamente con ponderaciones frecuenciales
A,C y Z.
El control del dispositivo se realiza con un Software de
control proporcionado por la propia fábrica del mismo. En este caso se denomina
CAPTURE STUDIO.
Imagen
del Software de control CAPTURE STUDIO
Tiempo de reverberación: Se define como el tiempo que transcurre entre que se
interrumpe la recepción directa de un sonido y la recepción de sus reflexiones.
Se puede obtener su valor con la fórmula de Sabine si no
se posee un dispositivo que lo obtenga:
.
Donde (V) es el volumen de la estancia, (A) la superficie
del recinto y (a) la absorción del sonido total.
Se establece que un buen valor de TR para un aula estaría
entre 0,2 y 0,4sg. Una vez insonorizada el aula trataremos de alcanzar dichos
valores.
El SC-160 calcula el tiempo de reverberación de la
siguiente forma:
La medición simultánea del tiempo de reverberación (por el método
interrumpido para las bandas de octava), la detección automática de
la curva de caída y la evaluación de su pendiente mediante estimación por
mínimos cuadráticos (ISO 3382-1/-2).
Imagen medidas de tiempo de reverberación 1/1 por bandas de octava en la
clase vacía aún sin insonorizar.
El otro gran objetivo es mejorar la inteligibilidad de la
palabra en el aula.
La calidad sonora de un
espacio, como un aula, se puede medir por el porcentaje de inteligibilidad de
la palabra.
La pérdida de articulación de consonantes
ALCons, mide la inteligibilidad en %.
Es importante examinar las reflexiones que se
pueden considerar como sonido directo y aquellas otras como sonido
reverberante.
La relación [señal directa (D)/señal reflejada
(R)] es un factor clave para establecer la inteligibilidad valorando otros
aspectos.
Las primeras reflexiones que llegan entre 25 y
35 ms después del sonido directo, mejoran la inteligibilidad, mientras que las
que llegan detrás dificultan la inteligibilidad, se puede apuntar el valor de
30 ms como un buen compromiso.
Valores y calificación del parámetro ALCons:
% ALCons (Peutz LF)
|
Valoración Subjetiva
|
0% a 7%
|
Muy Buena
|
7% a 11%
|
Buena
|
11% a 15%
|
Aceptable
|
15% a 18%
|
Pobre
|
> 18%
|
Inaceptable
|
|
Otro parámetro empleado para el cálculo de la
inteligibilidad es, el índice de transmisión rápida de la palabra (RASTI) como
una simplificación del índice de transmisión de la palabra. Este índice emplea
la fórmula del ALCons modificada por Farrel Becker, expresando la
inteligibilidad entre 0 y 1, según los valores y una valoración subjetiva
de:
raSTI (Peutz LF)
|
Valoración Subjetiva
|
0,6 a 1
|
Muy Buena
|
0,45 a 0,6
|
Buena
|
0,3 a 0,45
|
Pobre
|
0 a 0,3
|
Inaceptable
|
Para las aulas se establece un valor de entre 7% a 11% en
la calificación ALCons y de entre 0,45 a 0,6 para la calificación raSTI.
El
otro dispositivo es el Analizador de
Nivel de Presión de Sonido XTZ
Este dispositivo
también se controla por un Software facilitado por la fábrica. La conexión es
la siguiente: se conecta el ROOM ANALYZER a un PC por la entrada de USB y la
salida del dispositivo a un altavoz (en este caso yo he utilizado un altavoz
autoamplificado) si no se dispone de él es necesario conectar un amplificador
entre ambos elementos.
El ROOM ANALYZER
emite tres secuencias de tres barridos cada una (debemos colocar el micrófono
en las tres posiciones distintas que nos indica el programa que serán
izquierda, derecha y en frente al altavoz). Esos barridos van a una misma
frecuencia y detecta ecos y sonidos reverberantes.
Muestra tres
gráficas una vez terminada la medición, una azul que es la medida real de la
estancia, una verde que es la recomendada por el dispositivo para esa estancia
y finalmente una blanca que sería la suma de ambas. A nosotros la que nos
importa en este caso es la azul.
En pantalla
siempre aparecerán dos líneas, nunca coincidiendo la blanca con la verde.
Medida
del aula antes de la insonorización
Planificación
del proyecto (diagrama de Gantt)
Realización
de un medidor estadístico de nivel sonoro de un espacio
El objetivo del proyecto es conseguir un semáforo con
ayuda de una matriz de Led RGB, un sensor de sonido para Arduino y la propia
placa de Arduino.
Buscamos realizar una instalación que muestre los valores
(en principio en color) de los datos que vaya leyendo el Arduino a través del
sensor de sonido que tendrá conectado.
MATERIALES
Utilizaré esta matriz de Led RGB cjmcu 8*8:
Sensor de sonido KY-037:
Placa de Arduino UNO:
A continuación muestro imágenes y código del semáforo de
Arduino:
LED VERDE
LED AMARILLO
LED ROJO
Código de control con Arduino
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#ifdef __AVR__
#include <avr/power.h>
#endif
#define PIN 6
#define NUMPIXELS 64
Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRBW + NEO_KHZ800);
int i=64;
int dato;
void setup (){
pinMode (PIN, OUTPUT);
Serial.begin (19200);
}
void loop() {
if (Serial.available()){
dato = Serial.read();
switch(dato){
case'v':
for(int i=0;i<64;i++)
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,255,0));
pixels.show();
break;
case'a':
for(int i=0;i<64;i++)
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(255,128,0));
pixels.show();
break;
case'c':
for(int i=0;i<64;i++)
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(255,0,0));
pixels.show();
break;
case'r':
for (int i=0;i<64;i++)
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,0,0));
pixels.show();
break;
}
}
}
Instalación y control del sensor KY-037:
Código control con Arduino
El objetivo del código es conseguir que el LED que tenemos conectado se encienda y se apague en función de que el sonómetro capte un ruido fuerte.
int PinSensor = 2; // entrada digital para nuestro sensor de sonido
int PinSalida = 3; // salida digital para realizar la conexion de un led
int LecturaSensor=0; // variable para almacenar el valor del sensor
int Bloquear =0; // Variable que permite bloquear el estado actual del pin de salida
void setup() {
pinMode(PinSalida, OUTPUT);
pinMode(PinSensor,INPUT);
}
void loop() {
LecturaSensor = digitalRead(PinSensor);
if (LecturaSensor ==LOW && Bloquear==1)
{
Bloquear = 0;
LecturaSensor = HIGH;
digitalWrite(PinSalida, HIGH);
delay(20);
}
if (LecturaSensor ==LOW && Bloquear==0)
{
Bloquear = 1;
LecturaSensor = HIGH;
digitalWrite(PinSalida, LOW);
delay(20);
}
}
Conexión:
- Pin +5V del Arduino ->Pin 5+ del módulo.
- Pin GND del Arduino ->Pin “-” del módulo.
- Pin A0 del Arduino ->Pin A0 del módulo.
- Pin D0 del Arduino ->Pin D0 del módulo.
