Medir el retraso del sonido en madera con un sensor piezoeléctrico sin un osciloscopio

En lugar de crear contadores y dispositivos de umbral, si su software foo está capacitado y usted tiene una PC, entonces puede usar un osciloscopio de tarjeta de sonido o una aplicación de grabación como Audacity (que puede mostrarle formas de onda como un 'alcance'). darte todo lo que necesitas Crear un dispositivo de umbrales para obtener una buena ventaja lógica de los sensores es un trabajo que probablemente necesitará un osciloscopio para tener éxito.

A lo sumo, todo lo que necesita es un preamplificador por canal, pero con una entrada suficientemente sensible, incluso esto podría no ser necesario. Conecte los dos sensores a los dos canales de entrada.

En cuanto conectas los sensores a la PC, puedes hacer una grabación y ver lo que tienes.

Como estaría grabando formas de onda analógicas, su resolución temporal no se limita a la frecuencia de muestreo. Los programas como Audacity le permiten cambiar las formas de onda de tiempo con una resolución de submuestra. Cambie una forma de onda hasta que se alinee con la otra, y el cambio que necesita es la respuesta. A menudo, el hardware de PC es capaz de velocidades superiores a 48 kHz, 192k no es infrecuente.

El uso de una PC existente y un programa gratuito como Audacity es lo más económico posible.

Según la hoja de datos, la tasa de muestreo máxima del MCP3008 es de 200 ksps. 1 / (200kHz) = 5 us. Eso significa que, en el mejor de los casos, tendrá una resolución temporal de 5 nosotros. Sospecho que esto es demasiado lento para tus propósitos.

Sin embargo, no necesita un ADC y es posible que pueda hacer esto con un microcontrolador. La Raspberry Pi no es una gran solución para esto porque no está realmente diseñada para funcionar en tiempo real.

Básicamente, al diseñar un circuito de amplificador / detector de picos, puede convertir las señales piezoeléctricas analógicas en picos digitales, y usarlas para activar interrupciones en un microcontrolador de bajo costo. Dependiendo de la velocidad del microcontrolador, esperaría que pudieras obtener una resolución temporal de al menos 1 de nosotros, y probablemente mucho más rápido.

También puede diseñar un circuito contador con lógica discreta que se ejecute muy rápido. Básicamente, use un contador de ejecución libre, con un reinicio de activación piezoeléctrica y un piezo activando una captura (o una parada, para el caso). Ejecutar el contador en, por ejemplo, 20 MHz, sería bastante fácil, dándole una resolución temporal teórica de 50 ns.

Una sugerencia final: existen analizadores lógicos USB muy económicos con tasas de muestreo relativamente altas que también podría usar para este propósito. Una vez más, convierta los pulsos piezo a digital, capture los bordes con el analizador lógico y luego medir el retraso es trivial.

Supongo que todos los bloques de madera tendrán una forma idéntica para hacer buenas comparaciones y, de ser así, ¿por qué no usa la idea detrás de instrumentos musicales como la marimba? Los bloques de madera resuenan cuando se golpean y emiten un tono distintivo que está relacionado con la velocidad a la que el sonido viaja a través del medio.

Use un micrófono y una tarjeta de sonido para capturar la señal y analizar la frecuencia fundamental producida. A partir de esto se calcula la velocidad del sonido en el bloque.