ARDUINO-Projekt: Sprachausgabe bei Annäherung
3. Dezember 2013

  ARDUINO-Application for speaking distance values delivered by Ultrasonic Sensor HC-SR04Here is automatic translation made by Google:  http://translate.google.de/translate?hl=de&sl=de&tl=en&u=http%3A%2F%2Fwww.kh-gps.de%2Fdistspeak.htm

NEU:  Siehe auch das zugehörige Video:  http://www.youtube.com/watch?v=jQzhLnJa9os

In letzter Zeit habe ich mich verstärkt mit ARDUINO-Programmierung beschäftigt. Die für viele Projekte geeignete universelle Verwendbarkeit der entsprechenden Prozessorboards und auch Shields hatte ich schon vor längerer Zeit entdeckt, sie aber weitgehend noch in Verbindung mit BASCOM-Programmen benutzt. Beim Stöbern nach ARDUINO-Programmen stiess ich nun auf eine einfache Anordnung zur Distanzmessung mit Displayanzeige [1]. Der verwendete Sensor "HC-SR04" [2],[3] ( Abb.1 ) ist für wenige Euros erhältlich und erlaubt mit wenig Aufwand Messungen im Bereich von wenigen Zentimetern bis zu etwa 4 Metern. Die mir ursprünglich vorschwebende Anwendung war somit ein Einsatz als Einparkhilfe und somit beschloss ich, das in [1] beschriebene Projekt nachzubauen. Nachdem das dort benutzte 1.8"-TFT-Farbdisplay bereits vorhanden war, musste lediglich noch der Distanz-Sensor beschafft werden,


Abb.1   Versuchsaufbau der Distanzmessanordnung mit dem Sensor Ultrasonic HC-SR04

bevor die ersten Tests beginnen  konnten. Sie verliefen sehr erfolgreich und dabei entstand die Idee eines Ersatzes der Displayanzeige durch eine Sprachausgabe. Hervorragend geeignet sind dazu die auf die ARDUINO-Hauptplatinen aufsteckbaren Sprachausgabe-Shields von ADAFRUIT [5],[6],[7]. Sie werden als Bausatz geliefert, können aber in kurzer Zeit unkompliziert bestückt werden. Die vier zur erfolgreichen Inbetriebnahme noch zusätzlich erforderliche Drahtverbindungen sind in Abb.2 kenntlich gemacht.


Abb.2   Sprachausgabeshield  von ADAFRUIT
Die vier im weissen Kreis markierten Lötbrücken sind zusätzlich herzustellen. 

Die Gesamtanordnung der Distanzmesseinrichtung mit Sprachausgabe ist in Abb.3 zu sehen und an Einfachheit kaum noch zu unterbieten. Ausgelegt für den Einsatz als Einparkhilfe wurden Distanzwerte zwischen 10cm und 100cm gesprochen, wobei hier erst einmal nur eine 5cm-Auflösung vorgesehen wurde. Auf der Suche nach weiteren Einsatzmöglichkeiten, hatte ich die Idee zur Ausgabe vorabgespeicherter Sprachfiles bei Sensorannäherung. Bei ersten Versuchen wurde z.B. die Hymne des Lieblings-Fussballvereins gestartet, sobald sich eine Person dem Sensor auf weniger als 80cm ( Wert ist frei festlegbar ) näherte. Sicherlich nur eine Spassanwendung, aber vielleicht gibt es noch weitere Einsatzmöglichkeiten z.B. in den Bereichen von Handel, Werbung, Kunst oder für Alarmierungszwecke. Findige Elektroniker werden dabei auch kein Problem haben, das Programm entsprechend eigener Anforderungen anzupassen.
Sollte die mit dem Sprachausgabeboard erreichbare Zimmerlautstärke nicht ausreichen, so kann an seinen Tonausgang auch eine beliebige Aktivbox angeschlossen werden. Alternativ dazu kann aber z.B. auch der von ADAFRUIT verfügbare 3.7W-Stereo-Amplifier nachgeschaltet werden [9],[10]. Mit seiner Hilfe sollte sich eine ausreichende Lautstärke auch in lautem Umfeld erreichen lassen.


Abb.3    Blockschaltbild der Distanzmessanordnung mit Sprachausgabe


Nachbau

Herunterladbar unter dem Namen distspeak.zip sind die zugehörige ARDUINO-INO-Datei, die Library "WaveHC" und ein Mustersatz aller zur Sprachausgabe mit der vorliegenden Version benötigten WAV-Dateien ( in englischer Sprache ). Letztere sind in die obere Ebene der mit dem Audio-Shield verwendeten SD-Speicherkarte zu kopieren.
Nachdem es aber leider passieren kann, dass bestimmte Versionen von Speicherkarten ihren Dienst in Verbindung mit dem Audio-Shield versagen, möchte ich hier noch einmal auf die Bemerkungen hinweisen, die dazu in [6],[7] zu finden sind.


Wer sich eigene Sprachsegmente erzeugen möchte, der sollte vorher die dazu in [7] enthaltenen Tipps lesen. Hierbei lassen sich auch WAV-Files verarbeiten, so wie sie sich z.B. mit dem Tool [8] durch Texteingabe erzeugen lassen. Nach dieser Methode kann man somit auch zum Ziel gelangen, ohne vorher eigene Spracheingaben vornehmen zu müssen. Frei nutzbare WAV-Files aller Buchstaben des Alphabeths, vieler Ziffern und weiteren sonstigen Begriffen findet man ( in US-Englisch ) auch hier [11].
Bei der Namensvergabe selbsterzeugter WAV-Dateien ist noch zu beachten,  dass diese auf eine Länge von max. 8 Zeichen begrenzt sind.


Linkliste

[1]  http://blog.simtronyx.de/arduino-nano-und-der-hc-sr04-ultraschall-entfernungssensor/
[2]  http://letsmakerobots.com/node/30209
[3]  http://www.elecfreaks.com/store/download/HC-SR04.pdf
[4]  http://www.adafruit.com/products/94
[5]  http://learn.adafruit.com/adafruit-wave-shield-audio-shield-for-arduino/overview
[6]  http://learn.adafruit.com/downloads/pdf/adafruit-wave-shield-audio-shield-for-arduino.pdf
[7]  http://learn.adafruit.com/adafruit-wave-shield-audio-shield-for-arduino?view=all
[8]  http://www2.research.att.com/~ttsweb/tts/demo.php
[9]  https://www.adafruit.com/products/987
[10] http://www.exp-tech.de/Shields/Stereo-3-7W-Class-D-Audio-Amplifier-MAX98306.html
[11] http://evolution.voxeo.com/tools/

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