Analitzador d’espectre: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Aquest projecte va ser per a 'Creative Electronics', un mòdul de 4t curs d'Enginyeria Electrònica de Beng a la Facultat de Telecomunicacions de la Universitat de Màlaga (https://www.uma.es/etsi-de-telecomunicacion/).

El projecte ha estat dissenyat i muntat per Carlos Almagro, Diego Jiménez i Alejandro Santana, hem creat un “reproductor de música box” controlat per un Arduino Mega (l’hem triat perquè Arduino Leonardo no era prou potent per a la matriu neopixel), que mostra a través d’una matriu de neopíxels de 8x32 l’espectre de la música. La idea principal és mostrejar el senyal de so en 8 barres (una barra per representar cada interval de freqüència, fins a 20 kHz).

El senyal entra a través d’un port jack 3.5 i va a l’arduino i els speakears, pas previ d’amplificació.

Pas 1: components i materials

Arduino Mega (marcaElegoo)

Placa de soldadura a doble cara

4 resistències de 220

4 leds

2 altaveus antics

2 resistències de 330

2 polsadors d'inserció

1 resistència de 470

1 condensador de 10uF

1 condensador de 220uF

1 resistència d'1K

1 resistència de 100k

2 UA741

Inserció Pins masculins i femenins

2 amplificadors PAM8403

Pas 2: maquinari

Com sabem, l’interval de tensió que es pot introduir a Arduino oscil·la entre 0 [V] i 5 [V], però l’interval de tensió del senyal d’àudio emès des del terminal d’auriculars de l’ordinador personal, etc. és de -0,447 [V] a 0,447 [V].

Això significa que la tensió oscil·la fins i tot cap al costat menys i que l'amplitud és massa petita. No es pot introduir directament el senyal d'àudio Arduino. Per tant, en aquest circuit, primer, la tensió s’estira 2,5 [V], que és la meitat de la tensió de 5 [V], i després s’introdueix al pin analògic d’Arduino després de passar pel circuit amplificador per augmentar l’amplitud. configurat. A continuació, analitzarem el diagrama del circuit:

1. Els circuits amplificadors de potencial superposat / no inversor de punt mitjà X1 i X2 són mini preses estèreo. Com que simplement es connecta en paral·lel, pot ser d'entrada o de sortida. Podem veure que només es capta un dels senyals d’àudio estèreo. R17 serveix per ajustar la sensibilitat de l'analitzador d'espectre. A través de C1, un costat de R17 està connectat al potencial del punt mig. En fer-ho, és possible superposar una tensió corresponent al potencial del punt mig al senyal d'àudio d'entrada. Després no hi ha cap circuit amplificador irreversible. A més, és necessari utilitzar un amplificador operatiu amb sortida rail-to-rail (sortida de swing complet).

2. Circuit de generació de potencial de punt mitjà (divisor de carrils) R9, R10, R11 divideix la tensió de la font d'alimentació per la meitat i l'entra al seguidor de tensió. R11 és per ajustar bé el potencial del punt mig. Crec que és bo utilitzar una resistència semi-fixa de diverses voltes.

3. Els circuits LPF de la font d'alimentació analògica R6 i C3 constitueixen un filtre de pas baix amb una freqüència de tall extremadament baixa i el fan servir com a font d'alimentació per a amplificadors operatius. D'aquesta manera, es redueix el soroll barrejat de la font d'alimentació principal. Com que el voltatge de VCC cau per sota de + 5V perquè R6 està en sèrie amb la font d'alimentació, aquest voltatge s'introdueix al pin de tensió de referència analògic d'Arduino. El programa estableix la font de tensió de referència externament.

4. Circuit divisor de tensió SPI per al controlador del panell LED Connecteu aquí el controlador del panell LED, però com que la tensió que es pot introduir al controlador del panell LED és de 3,3 V, s'insereix la resistència de divisió de voltatge.

Finalment, només hem de connectar el panell de neopixel als pins d'E / S digitals de l'arduino.

Hem pres aquests dissenys de maquinari aquí:

no hem vist cap menció per llicenciar en aquesta pàgina, però sentim la necessitat d’esmentar-la i agrair-la.

Hem creat un controlador de dos botons per canviar els diferents modes i regulem el volum d’àudio amb una resistència variable.

Pas 3: programari

Hem desenvolupat un programa que aplica la transformada de fourier al senyal d’entrada analògica a través de la biblioteca FFT (que podeu descarregar al propi IDE d’arduino), i mostra el senyal per mostrar 8 intervals de freqüència. Es pot triar entre 4 modes diferents d’espectacle d’il·luminació.

Pas 4: el cas

El disseny de la caixa és totalment lliure i diferent en cada projecte, l’únic requisit és que tots els components i circuits s’adaptin a l’interior i puguin mostrar la matriu de neopíxels.