Анализатор звукового спектра (VU Meter): 6 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Что такое музыка? С технической точки зрения музыка - это, по сути, сигнал с переменным напряжением и частотой. Аудио анализатор спектра - это устройство, которое показывает уровень напряжения определенной частоты. Это инструмент, который в основном используется в таких местах, как студии звукозаписи, для анализа звука.

Хотя это инструмент, приятно смотреть на танцующие огни и отличный способ визуализировать музыку. Несколько лет назад я сделал уменьшенную версию с двумя столбцами на макетной плате. Много пайки и полный бардак! На этот раз я хотел, чтобы он был аккуратным и аккуратным и радовал глаза.

Давайте начнем

Запасы

Для одного столбца:

5x LM324 Quad Op-Amp IC

20x зеленых светодиодов

Резистор 20x 100 Ом

Резистор 20x 10k

1x резистор 59 кОм

1x 270 кОм резистор

1x 2N2222 NPN транзистор

1x 10 мкФ конденсатор

Шаг 1: операционный усилитель в качестве компаратора

Я не буду объяснять работу операционного усилителя, мы увидим одно из его приложений. На YouTube есть масса хороших видео, объясняющих работу операционного усилителя.

Операционный усилитель - это 3-оконечное устройство.

1. Неинвертирующий штифт (+)
2. Инвертирующий штифт (-)
3. Выход

Мы будем использовать операционный усилитель для сравнения двух напряжений. Напряжение Vin на инвертирующем выводе (-) сравнивается с напряжением Vref на неинвертирующем выводе (+).

Давайте построим схему, чтобы продемонстрировать это. В этом примере используется микросхема LM324, представляющая собой четырехъядерный операционный усилитель. Опорное напряжение Vref, равное 2,5 В, подается на вывод (+) с помощью схемы делителя напряжения, а напряжение Vin на выводе (-) изменяется с помощью потенциометра. На выходе подключен светодиод. Когда Vin 2.5V, выход становится высоким и загорается светодиод.

Давайте масштабируем эту схему, используя четыре операционных усилителя. Схема делителя напряжения используется для подачи опорного напряжения (1 В, 2 В, 3 В и 4 В) на каждый операционный усилитель. (-) контакты всех операционных усилителей соединены вместе. Когда напряжение на выводе (-) становится больше 1 В, выход первого операционного усилителя становится высоким. Поскольку на 1 В меньше опорного напряжения других операционных усилителей, их выходы остаются низкими. При дальнейшем увеличении напряжения светодиоды загораются один за другим.

Используя тот же принцип, но с большим количеством операционных усилителей, мы можем построить анализатор звукового спектра, поскольку музыка - это не что иное, как сигнал с переменным напряжением.

Шаг 2: План

Аудиосигнал, исходящий прямо из вашего телефона, достаточен только для работы в наушниках. Нам нужно увеличить амплитуду с помощью аудиоусилителя. Я буду использовать bluetooth-динамик, так как в него встроен аудиоусилитель.

Музыка - это смесь разных частот. Я ни в коем случае не являюсь экспертом по звуку. Быстрый поиск в Google дал следующие результаты:

От 20 до 60 Гц Саббас

От 60 до 250 Гц НЧ

От 500 Гц до 2 кГц СЧ

Присутствие от 4 до 6 кГц

6-20 кГц Brilliance

Для разделения этих частот будут использоваться полосовые фильтры. Полосовой фильтр - это устройство, которое пропускает определенную частоту и отклоняет другие частоты. Столбец дисплея показывает амплитуду или уровень напряжения этой частоты.

Шаг 3: Разработка полосовых фильтров

Используя формулу, приведенную ниже, вы можете рассчитать значения R и C для заданной частоты.

Примечание: не используйте электролитические конденсаторы.

Шаг 4: проектирование и сборка печатной платы

Используя EasyEDA, я сначала сделал схему, а затем преобразовал ее в печатную плату. EasyEDA идеально подходит для таких новичков, как я. Нам не о чем беспокоиться, поэтому мы можем сосредоточиться только на разработке печатной платы. Вы можете напрямую заказать печатные платы в JLCPCB. Каждый столбец на дисплее одинаковый, поэтому можно использовать 10 печатных плат, которые мы получаем. Я использовал пять для пяти разных частот. Вы можете масштабировать схему в соответствии с вашим уровнем сумасшествия!

После заказа я получил свои печатные платы в течение 5 дней. Теперь достаньте свой утюг, соберите все компоненты и приступайте к пайке! После адской пайки достроили 5 колонок.

Шаг 5: соединяем все вместе

Я разработал корпус из Fusion 360 для электроники и для размещения пяти дисплеев. Я распечатал его с помощью Creality Ender 3. Просто новичок в 3D-моделировании, но это сработало.

Я использовал старый динамик bluetooth в качестве источника звука, так как в него уже встроен усилитель. Я не буду объяснять связи, так как ваши будут другими. Просто следуйте блок-схеме, упомянутой ранее в шаге 2. Я подключил аудиовход полосового фильтра к выходу (подключения динамиков) усилителя.

Припаяйте сигнальные и силовые провода, идущие от дисплеев, к плате полосового фильтра.

Остальное зависит от вас. На печатной плате динамика Bluetooth был светодиодный индикатор, который я распаял и прикрепил к передней стороне. Будь креативным!

Шаг 6: Наслаждайтесь

Вот и все! Включите его и наслаждайтесь любимой песней!

Спасибо, что придерживались конца. Надеюсь, вам всем понравился этот проект и вы узнали что-то новое сегодня. Дай мне знать, если сделаешь его для себя. Подпишитесь на мой канал YouTube, чтобы узнать о новых проектах. Еще раз, спасибо!