Analitzador d'espectre d'àudio (VU Meter): 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Què és la música? Des del punt de vista tècnic, la música és bàsicament un senyal amb voltatge i freqüència variables. Audio Spectrum Analyzer és un dispositiu que mostra el nivell de voltatge d’una freqüència concreta. És un instrument utilitzat principalment en llocs com estudis de gravació per analitzar el so.

Tot i que és un instrument, és divertit fixar-se en els llums que ballen i és una bona manera de visualitzar la música. Fa uns anys, havia fet una versió més petita amb dues columnes al tauler de prototipatge. Molta soldadura i un embolic complet! Aquesta vegada volia que estigués ordenat i que fos una delícia per als ulls.

Comencem

Subministraments

Per a una columna:

5x IC LM324 Quad Op-Amp

20x LEDs verds

Resistència de 20x 100 ohm

Resistència de 20x 10k

1x resistència de 59 k

1x 270k resistència

1x transistor NPN 2N2222

1x condensador 10uF

Pas 1: Op-Amp com a comparador

No explicaré el funcionament d'un Op-Amp més aviat veurem una de les seves aplicacions. Hi ha un munt de bons vídeos a YouTube que expliquen el funcionament d’un Op-Amp.

Un Op-Amp és un dispositiu de 3 terminals.

1. Pin sense inversió (+)
2. Pin d'inversió (-)
3. Sortida

Utilitzarem un amplificador operatiu per comparar dos voltatges. La tensió Vin al pin inversor (-) es compara amb la tensió Vref al pin no inversor (+).

Construïm un circuit per demostrar-ho. Per a aquest exemple s’utilitza IC LM324, que és un amplificador operatiu quad. La tensió de referència Vref de 2,5 V es proporciona al pin (+) mitjançant un circuit divisor de tensió i la tensió Vin al pin (-) es varia mitjançant un potenciòmetre. Es connecta un LED a la sortida. Quan Vin 2.5V, la sortida augmenta i el LED s’encén.

Escalem aquest circuit amb quatre amplificadors operatius. S'utilitza un circuit divisor de tensió per proporcionar una tensió de referència (1V, 2V, 3V i 4V) a cada amplificador operacional. (-) El pin de tots els amplificadors operatius està connectat entre si. A mesura que el voltatge del pin (-) és superior a 1 V, la sortida del primer amplificador operacional augmenta. Com que 1V és inferior a les tensions de referència d’altres amplificadors operatius, les seves sortides segueixen sent baixes. A mesura que augmenta la tensió, els LED s’encenen un darrere l’altre.

Utilitzant el mateix principi, però amb més amplificadors operatius, podem construir un analitzador d’espectre d’àudio, ja que la música no és res més que un senyal amb voltatge variable.

Pas 2: el pla

El senyal d’àudio que surt directament del telèfon només és suficient per conduir els auriculars. Hem d’augmentar l’amplitud mitjançant un amplificador d’àudio. Faré servir un altaveu bluetooth, ja que té l’amplificador d’àudio incorporat.

La música és una barreja de freqüències diverses. No sóc cap expert en so. Una cerca ràpida a Google va donar els resultats següents:

Subbaix de 20 a 60 Hz

Baix de 60 a 250 Hz

De 500 Hz a 2 kHz de gamma mitjana

Presència de 4 a 6 kHz

Brilliance de 6 a 20 kHz

Per separar aquestes freqüències, s’utilitzaran filtres passabanda. Un filtre de pas de banda és un dispositiu que passa una freqüència determinada i rebutja altres freqüències. Una columna de la pantalla mostra l'amplitud o el nivell de voltatge d'aquesta freqüència.

Pas 3: Dissenyar filtres passabanda

Utilitzant la fórmula que es mostra a continuació, podeu calcular els valors de R i C per a una freqüència determinada.

Nota: No utilitzeu condensadors electrolítics

Pas 4: Disseny i muntatge de PCB

Amb EasyEDA, primer vaig fer l’esquema i després el vaig convertir a PCB. EasyEDA és perfecte per a principiants com jo. Hi ha menys coses per preocupar-nos i, per tant, podem centrar-nos només en el disseny del PCB. Podeu demanar directament els vostres PCB a JLCPCB. Cada columna de la pantalla és la mateixa i, per tant, es poden utilitzar els 10 PCB que obtenim. N’he utilitzat cinc per a cinc freqüències diferents. Podeu ampliar el circuit segons el vostre nivell de bogeria.

Després de fer la comanda, vaig rebre els meus PCB en un termini de 5 dies. Ara traieu la planxa, reuniu tots els components i comenceu a soldar! Després d'un munt de soldadures, es van completar 5 columnes.

Pas 5: ajuntar les coses

Vaig dissenyar una funda a Fusion 360 per a l’electrònica i per contenir les cinc pantalles. El vaig imprimir amb Creality Ender 3. Només un principiant en el modelatge 3D, però va funcionar.

Vaig fer servir un altaveu bluetooth antic com a font d’àudio, ja que ja té incorporat un amplificador. No explicaré les connexions, ja que les vostres seran diferents. Només heu de seguir el diagrama de blocs esmentat anteriorment al pas 2. He connectat l’entrada d’àudio del filtre passabanda a la sortida (connexions dels altaveus) de l’amplificador.

Soldeu els cables de senyal i alimentació provinents de les pantalles al tauler de filtre passabanda.

La resta de coses depèn de vosaltres. Hi havia un LED indicador a la placa de circuit de l’altaveu bluetooth que vaig dessoldar i el vaig connectar a la part frontal. Sigues creatiu!

Pas 6: gaudiu

Això és! Enceneu-lo i gaudiu de la vostra cançó preferida.

Gràcies per mantenir-vos al final. Espero que us agradi aquest projecte i hàgiu après alguna cosa nova. Avisa’m si en fas un per tu mateix. Subscriu-te al meu canal de YouTube per obtenir més propers projectes. Gràcies una vegada més!