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Stille zählen - WS 12/13

Dokumenation des Abschlussprojekts im Kurs „Zählen“ bei Monika Hoinkis im WS 12/13.

01 Idee

Mein Zimmer liegt an einer stark befahrenen Straße. Tagsüber drängen sich auf vier Spuren tausende Autos. Eine stetige Autolawine, die sich quer durch die Stadt windet. Immer unterschwellig in meinem Zimmer zu hören.

Abends allerdings, ist das sonst vorhandene Grundrauschen der Straße auf einmal verschwunden.

Nur ab und zu wird die Ruhe durch ein Auto durchbrochen. Ganz ausgestorben ist die Straße nie. Aber das Brummen, Quietschen und Hupen des Tages ist gewichen.

Diesen Kontrast finde ich spannend. Tagsüber käme man nie auf die Idee, dass diese Straße zeitweise Auto frei, fast geräuschlos ist.

Wir leben in einem Meer von Geräuschen - Stille zählen begibt sich auf die Suche nach Orten der Stille.

02 Wie zählt man nun Stille?

Für Lautstärke/Geräusche hat sich der Dezibel-Messer als Messgerät etabliert. Misst dieser nun Nichts, sollte es still sein. Dezibel-Messer sind aber teuer, fertig kaufbar und unflexibel, indem man wohl nur schwer an die Messdaten rankommt. Durch den hohen Anschaffungspreis habe ich eine Verwendung nicht weiters in Betracht gezogen. Schliesslich sollte wir uns ja auch mit Arduino befassen und ich kam endlich mal dazu löten zu lernen. Und ein Dezibel-Messer ist im Grund auch nur ein geeichtes Mikrofon.

Für den Kurs war vorgesehen, dass jeder Zähler in eine vorgebene Box passen sollte. Zusätzlich dazu, musste ein Zählwerk für die Darstellung der Zählung verwendet werden. Dadurch war schnell klar, dass es nicht ein, sondern zwei Mikrofone brauchte. Eben ein linkes, ein rechtes Ohr und auf der Front das Zählwerk.

Die beiden Mikrofone erfassen nun die Geräusche der Umgebung. Als Zählmodi für die Erfassung von Stille haben sich 2 Möglichkeiten als sinnvoll herausgestellt:

Modus 1: Man legt einen Pegel fest, der als Stille angesehen wird. Fällt nun der gemessene Pegel an den Mikorfonen unter diese Grenze, beginnt der Zähler die Dauer zu erfassen. Das Zählwerk zeigt die Zeit in Minuten, die es still war.

Modus 2: Hierbei handelt es sich um eine Art Geiger-Zähler für Stille. Je leiser es ist, desto schneller wird gezählt. Man muss also vorher keinen Pegel als Stille festlegen. Bei der Zahl auf dem Zählwerk handelt es sich nicht mehr um einen Wert mit traditioneller Einheit, sondern um die Menge an Stille.

Um mit diesem Modus vergleichbare Messungen zu erhalten, muss eine Zählung immer die selbe Dauer aufweisen. Oder sie muss einheitlich auf „Stille pro Zeit“ umgerechnet werden.

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03 Aufbau

Nur ein einfaches Mikrofon direkt ans Arduino zu klemmen, funktioniert, wie ich nach einigem googlen festgestellt habe, nicht. Die Spannung, die bei einem Mikrofon entsteht, ist zu gering, um sie direkt am Arduino verwenden zu können. Man muss das Ganze noch verstärken. Nochmal ein bisschen Google zu Rate gezogen, zeigte, dass es dafür Vorverstärker-Schaltungen gibt. Hier wird die Spannung des Mikrofons soweit verstärkt, dass das Arduino es verarbeiten kann. Mit den Worten eines Anfängers gesprochen: Man braucht so ein Würfelchen schwarzes Plastik mit ein paar metallenen Beinchen und eine handvoll Widerständen und Kondensatoren und dann alles in einer etwas merkwürdigen Weise verbinden.

Es sei erwähnt, dass das Arduino nur Spannung von 0 bis +5V verarbeiten kann. Viele Vorverstärker-Schaltungen hatten aber -15V bis +15V oder andere, unpassenden Spannungen. Um das Arduino-Board nicht zu killen, braucht man eine mit 0 bis +5V.

Als Schaltung verwende ich diese hier: http://circuitdiagram.net/simple-mic-pre-amp-based-lm358.html Im Vergleich zu anderen Schaltungen war das eine mit wenig Teilen. Für einen Löt-Anfänger immer gut, kann man weniger falschmachen!

Nun gut, ich hatte also den Plan der Schaltung. Immer schön dran halten und dann wird's schon funktionieren. Oder das Arduino brennt durch. Erstmal alles auf dem Breadboard nachgesteckt … und siehe da, es funktioniert!

Aus Mangel an einer Platine, auf die man die Schaltung vernüftig hätte löten können, lötete ich alles, wohl etwas unorthodox, ohne Platine „freischwebend“ zusammen. Die langen Beinchen der Widerstände konnte man dafür prima nutzen. Und dann das Ganze mit ein bisschen Plastikfolie isoliert, damit die beiden Schaltungen und das Arduino-Board sich nicht berühren können.

Die Box wurde weiß von innen lackiert und mit 2 Klettbändern erweitert. So kann man sie gut an Stangen, Pfost oder Bäumen befestigen.

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04 Programmierung

Bei der Programmierung sei vorallem Stefan Hintz gedankt für wichtige Tips für den Geiger-Zähl-Modus. Nichtsdestotrotz war dieser Modus schwierig umzusetzen. So hatte Anfangs, ein sehr lautes Geräusch das Zähl-Interval stark verlängert, obwohl es nur ganz kurz zu hören war. Hier eine „Balance“ bzw. Gewichtung herzustellen, hat einiges an Arbeit gebraucht.

05 Fazit

Alles in Allem ein sehr guter Kurs. Das Feedback von Monika und den Anderen war immer hilfreich und es hat Spass gemacht den Kurs zu besuchen. Der Kurs hat zudem einen sehr guten Einstieg in die Arbeit mit Arduino und den Physical Computing Bereich geboten. Löten kann ich jetzt auch halbwegs. Und die Video-Erstellung war auch eine wichtige Erfahrung.

Danke!

Ein Projekt von

Fachgruppe

Gestaltungsgrundlagen

Art des Projekts

Studienarbeit im ersten Studienabschnitt

Betreuung

foto: MH

Entstehungszeitraum

Wintersemester 2012 / 2013