帶水聲檢測器的洗手定時(shí)器

描述

專家建議您徹底洗手以防止感染。所以我創(chuàng)建了一個(gè)計(jì)時(shí)器來測量洗手所需的時(shí)間。

在這里，挑戰(zhàn)是如何開始計(jì)時(shí)。按鈕開關(guān)是最簡單的，但最好不要在洗手前觸摸它們。我們可以使用紅外線或超聲波傳感器，但由于需要外部組件，因此很難廣泛使用它們。

該項(xiàng)目的獨(dú)特之處在于，通過麥克風(fēng)檢測到流水的聲音以啟動(dòng)計(jì)時(shí)器。這里使用的 M5Stick-C 具有內(nèi)置麥克風(fēng)，因此您不需要任何外部組件。

因此，任何人都可以通過簡單地將代碼編程到 M5Stick-C 中來實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的洗手定時(shí)器。

它是如何工作的？

框圖

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有許多可能的方法可以只檢測水聲。例如，使用高于某個(gè)值的音量級別是一種簡單的方法，但它可能會導(dǎo)致許多故障。

在這里，我決定利用具有獨(dú)特頻譜的水聲的特性。

顯示了一個(gè)整體框圖。來自麥克風(fēng)的音頻輸入通過 FFT 轉(zhuǎn)換到頻域。然后使用 SVM（支持向量機(jī)）對輸入音頻與水聲的接近程度進(jìn)行評分。該分?jǐn)?shù)以 FFT 的樣本單位為單位。接下來，累積這個(gè)分?jǐn)?shù)。這是為了檢測這個(gè)特性已經(jīng)持續(xù)了超過一定的時(shí)間。

我使用 Jupyter Notebook 來學(xué)習(xí) SVM。為此，我使用了帶有和不帶有水聲的 Arduino 的串行日志。后面會詳細(xì)說明。

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軟件設(shè)置

由于我們使用的是 FFT 庫 ArduinoFFT，如果 Arduino IDE 中尚未安裝該庫，請安裝該庫。

arduinoFFT https://github.com/kosme/arduinoFFT

接下來，在github上編譯和編程這兩個(gè)源文件。

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SVM 模型是如何創(chuàng)建的

需要執(zhí)行以下 3 個(gè)步驟。

• 記錄樣本數(shù)據(jù)。
• Jupyter Notebook 的 SVM 訓(xùn)練
• 根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)創(chuàng)建 SVM 代碼

首先，要記錄樣本數(shù)據(jù)，將以下代碼添加到 HandwashingTimer.ino。

#define _SAMPLEMODE

通過此更改，F(xiàn)FT 結(jié)果通過 arduino 串行端口記錄。您可以將數(shù)據(jù)保存到文件中。每次水流和不流水時(shí)，數(shù)據(jù)都會記錄幾秒鐘。詳細(xì)參考源碼。

然后，通過 Jupyter notebook 訓(xùn)練 SVM。我將訓(xùn)練腳本上傳到了 github 站點(diǎn)，/training/trainingSVM.py

最后，將訓(xùn)練結(jié)果存儲到 finalized_model.csv。我將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 WaterSoundDet.ino。由于 Jupyter notebook 的 SVM 功能是基于 LIBSVM 的，請參考 LIBSVM 文檔。

享受！

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