Analizator widma: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Projekt ten dotyczył „Creative Electronics”, modułu czwartego roku inżynierii elektroniki Beng na Wydziale Telekomunikacji Uniwersytetu w Maladze (https://www.uma.es/etsi-de-telecomunicacion/).

Projekt został zaprojektowany i zmontowany przez Carlosa Almagro, Diego Jiméneza i Alejandro Santanę, wykonaliśmy „box music player” sterowany przez Arduino Mega (wybraliśmy go, ponieważ Arduino Leonardo nie był wystarczająco wydajny dla matrycy neopikselowej), który poprzez matrycę neopikselową 8x32 pokazuje spektrum muzyki. Główną ideą jest próbkowanie sygnału dźwiękowego w 8 barach (jeden pasek reprezentujący każdy przedział częstotliwości, aż do 20 kHz).

Sygnał wchodzi przez port jack 3.5 i trafia do arduino i głośników, poprzedni krok wzmacniania.

Krok 1: Komponenty i materiały

Arduino Mega (markaElegoo)

Placa de soldadura a doble cara

4 opory 220

4 diody LED

2 stare głośniki

2 rezystancje 330

2 przyciski wstawiania

1 rezystancja 470

1 kondensator 10uF

1 kondensator 220uF

1 rezystancja 1K

1 rezystancja 100k

2 UA741

Wstawiane sosny męskie i żeńskie

2 wzmacniacze PAM8403

Krok 2: Sprzęt

Jak wiemy, zakres napięć jakie można wprowadzić do Arduino mieści się w zakresie od 0 [V] do 5 [V], natomiast zakres napięcia sygnału audio wyprowadzanego z gniazda słuchawkowego komputera osobistego itp. wynosi -0,447 [V] do 0,447 [V].

Oznacza to, że napięcie waha się nawet w stronę minusa, a amplituda jest zbyt mała. Bezpośrednio do Arduino Audio nie można wprowadzić sygnału. Dlatego w tym układzie najpierw napięcie jest podciągane o 2,5 [V], co stanowi połowę napięcia 5 [V], a następnie wejście na pin analogowy Arduino po przejściu przez obwód wzmacniacza w celu zwiększenia amplitudy. skonfigurowane. Następnie przeanalizujemy schemat obwodu:

1. Obwody wzmacniacza z nakładaniem się/nieodwracającym potencjałem punktu środkowego X1 i X2 to mini-jack stereo. Ponieważ jest po prostu połączony równolegle, może być wejściem lub wyjściem. Widzimy, że przechwytywany jest tylko jeden ze stereofonicznych sygnałów audio. R17 służy do regulacji czułości analizatora widma. Przez C1 jedna strona R17 jest połączona z potencjałem punktu środkowego. W ten sposób możliwe jest nałożenie napięcia odpowiadającego potencjałowi punktu środkowego na wejściowy sygnał audio. Po tym nie ma nieodwracalnego obwodu wzmacniacza. Dodatkowo konieczne jest zastosowanie wzmacniacza operacyjnego z wyjściem rail-to-rail (full swing output).

2. Obwód generujący potencjał w punkcie środkowym (rozdzielacz szynowy) R9, R10, R11 dzielą napięcie zasilania na pół i wprowadza je do wtórnika napięcia. R11 służy do precyzyjnej regulacji potencjału punktu środkowego. Myślę, że dobrze jest zastosować tutaj wieloobrotowy opornik półstały.

3. Analogowy obwód zasilania LPF R6 i C3 stanowią filtr dolnoprzepustowy o wyjątkowo niskiej częstotliwości odcięcia i wykorzystują go jako zasilanie wzmacniaczy operacyjnych. W ten sposób odcinany jest szum mieszany z głównego zasilacza. Ponieważ napięcie VCC spada poniżej +5V, ponieważ R6 jest połączony szeregowo z zasilaczem, napięcie to jest podawane na analogowy pin napięcia odniesienia Arduino. Program ustawia zewnętrzne źródło napięcia odniesienia.

4. Obwód dzielnika napięcia SPI dla kontrolera panelu LED Podłącz kontroler panelu LED tutaj, ale ponieważ napięcie, które można wprowadzić do kontrolera panelu LED, wynosi 3,3 V, rezystor dzielnika napięcia jest włożony.

Na koniec musimy tylko podłączyć panel neopixel do cyfrowych pinów I/O arduino.

Wzięliśmy ten projekt sprzętu stąd

nie widzieliśmy żadnej wzmianki o licencji na tej stronie, ale czujemy potrzebę wzmianki i podziękowania.

Zrobiliśmy dwuprzyciskowy kontroler do zmiany różnych trybów i regulujemy głośność dźwięku z dowolnym oporem.

Krok 3: Oprogramowanie

Opracowaliśmy program, który stosuje transformację Fouriera do analogowego sygnału wejściowego poprzez bibliotekę FFT (którą można pobrać we własnym arduino IDE) i sampluje sygnał w celu wyświetlenia 8 przedziałów częstotliwości. Może wybierać spośród 4 różnych trybów pokazu oświetlenia.

Krok 4: Sprawa

Konstrukcja obudowy jest całkowicie dowolna i inna w każdym projekcie, jedynym wymaganiem jest, aby wszystkie komponenty i obwody pasowały do środka i mogły pokazywać matrycę neopikselową.