Detector de llanto infantil

Question

Quiero utilizar un micrófono electret para detectar el llanto de los bebés. Se me ocurrió este diseño:

Según esos documentos:

• Análisis del tono del llanto infantil
• Caracterización frecuencial de los llantos de recién nacidos sanos y patológicos

Los valores de C1 y C3 se calcularon para crear un filtro paso banda con un ancho de banda de 250Hz-550Hz (las capacitancias se toman de la serie de valores E24, por lo que la banda no es 100% precisa).

Divisor de voltaje compuesto por R1 y R2, salidas de 1,65V de voltaje de umbral para NE5532. Quiero que la salida del amplificador oscile alrededor de este valor (Vt). La salida del amplificador será alimentada al MCP3008 - por eso el voltaje no puede ser más alto que 3.3V.

La resistencia R5 se utiliza para conducir el transistor dentro del micrófono.

Hay que cambiar R3 y R4 (no creo que necesite una ganancia de 21, pero aún no he conseguido mi micrófono para probarlo).

Elegí el NE5532 por su amplificación de bajo ruido, creo que será mejor para este tipo de tarea pero, puede ser una exageración y el LM358 hará el trabajo muy bien.

¿Funcionará este circuito como se describe?

Como he mencionado antes, la salida está conectada al ADC, que está conectado a la frambuesa pi. Basado en el nivel de voltaje, la frambuesa pi, por ejemplo, aumentará la alarma.

Answer 1

Andy alias te ha dado un buen consejo sobre el amplificador. Lo dejaré estar.

Voy a abordar la parte de "detectar al bebé".

Tienes un procesador bastante potente en la Pi. Puedes usarlo para hacer un poco de procesamiento de la señal para obtener una detección más fiable que la simple "sonoridad" de tu "baby bandpass". Podrías, por ejemplo, implementar un mejor paso de banda en software del que podrías construir en hardware. Hay, por supuesto, mucho más que podrías hacer. Un mejor paso de banda es sólo un comienzo.

Por ahora, tu plan tiene a la Pi haciendo cosas que se pueden hacer igual de fácilmente (y mal) en el hardware. No hace falta un ordenador para detectar que un sonido cruza un umbral de sonoridad. Un comparador puede hacer eso, y es mucho más barato y fácil de hacer.

Lo que yo sugeriría es que se consiga Radio GNU , Python , Numpy y SciPy instalado en su Pi.

GNU Radio facilita la interconexión con las tarjetas de sonido. Puede utilizar el "GNU Radio Companion" para montar flujos de procesamiento como si dibujara un diagrama de flujo en una GUI.

Si encuentra que no puede conseguir lo que quiere con los filtros estándar y las cosas incorporadas en GNU Radio, entonces puede usar un bloque de programa de Python en GNU Radio para hacer un procesamiento más avanzado con Numpy y SciPy - además de tener todas las habilidades de programación de Python disponibles.

Puede construir su detector de gritos en la GUI GNU Radio Companion, y luego exportarlo como un programa Python que puede ejecutarse fuera de la GUI GNU Radio.

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El filtro que has implementado en tu amplificador es bastante débil. Los sonidos fuera de su banda de paso diseñada seguirán pasando - algo debilitados, pero seguirán estando presentes. Los filtros disponibles en GNU Radio pueden reducir los sonidos fuera de banda mucho mejor.

La flexibilidad de un programa le permite hacer cosas como adaptarse automáticamente al nivel de ruido de la sala, o disparar sólo cuando ha detectado una señal de grito durante cierto tiempo.

Answer 2

Elegí el NE5532 por su amplificación de bajo ruido, creo que será mejor para este tipo de tarea, pero, podría ser una exageración y LM358 hará el trabajo muy bien.

El NE5532 necesita una alimentación mínima de 10 voltios. El LM358 es más fácil de alimentar. Como siempre, lee las hojas de datos de principio a fin y, a medida que adquieras experiencia, sabrás dónde buscar para encontrar cosas.

¿Funcionará este circuito como se describe?

No será un filtro pasa-banda muy bueno porque ambos faldones son de 1er orden y habrá una interacción importante y un resultado descuidado. Si es realmente importante usar un filtro pasa-banda, mira hacia el uso de filtros sallen-key u otras topologías similares. Mejor aún, consiga una herramienta de simulación y compruébelo antes de construirlo.