Анализатор спектра: 4 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Этот проект был разработан для «Creative Electronics», модуля 4-го курса Beng Electronics Engineering в Школе телекоммуникаций Университета Малаги (https://www.uma.es/etsi-de-telecomunicacion/).

Проект был разработан и собран Карлосом Альмагро, Диего Хименесом и Алехандро Сантаной, мы сделали «музыкальный проигрыватель коробки», управляемый Arduino Mega (мы выбрали его, потому что Arduino Leonardo не был достаточно мощным для матрицы неопикселей), который через неопиксельную матрицу 8x32 показывает спектр музыки. Основная идея состоит в том, чтобы сэмплировать звуковой сигнал в 8 тактов (одна полоса для представления каждого частотного интервала до 20 кГц).

Сигнал поступает через порт jack 3.5 и поступает в Arduino и Speechears, что является предыдущим этапом усиления.

Шаг 1: Компоненты и материалы

Arduino Mega (бренд Elegoo)

Placa de Soldadura - двойная кара

4 Resistencias de 220

4 светодиода

2 старых динамика

2 сопротивления по 330

2 кнопки вставки

1 сопротивление 470

1 конденсатор 10 мкФ

1 конденсатор 220uF

1 сопротивление 1К

1 сопротивление 100 кОм

2 UA741

Вставка Сосны мужской и женский

2 усилителя PAM8403

Шаг 2: Оборудование

Как мы знаем, диапазон напряжения, который может быть введен в Arduino, находится в диапазоне от 0 [В] до 5 [В], но диапазон напряжения аудиосигнала, выводимого из разъема для наушников персонального компьютера и т. Д., Составляет -0,447 [В] до 0,447 [В].

Это означает, что напряжение колеблется даже в отрицательную сторону, а амплитуда слишком мала. Непосредственно на Arduino Аудиосигнал не может быть введен. Следовательно, в этой схеме сначала напряжение повышается на 2,5 [В], что составляет половину напряжения 5 [В], а затем вводится на аналоговый вывод Arduino после прохождения через схему усилителя для увеличения амплитуды. настроен. Затем разберем принципиальную схему:

1. Цепи усилителя с наложением / неинвертирующим потенциалом средней точки X1 и X2 представляют собой стереофонические мини-разъемы. Поскольку он просто подключается параллельно, он может быть как входом, так и выходом. Мы видим, что улавливается только один из стереофонических аудиосигналов. R17 предназначен для регулировки чувствительности анализатора спектра. Через C1 одна сторона R17 соединена с потенциалом средней точки. Таким образом можно наложить на входной аудиосигнал напряжение, соответствующее потенциалу средней точки. После этого необратимая схема усилителя отсутствует. Кроме того, необходимо использовать операционный усилитель с выходом rail-to-rail (выход полного размаха).

2. Схема генерации среднего потенциала (разделитель рельсов) R9, R10, R11 делят напряжение источника питания пополам и подают его на повторитель напряжения. R11 предназначен для точной регулировки потенциала средней точки. Я считаю, что здесь хорошо использовать многооборотный полуфиксированный резистор.

3. Аналоговые цепи LPF источника питания R6 и C3 представляют собой фильтр нижних частот с чрезвычайно низкой частотой среза и используют его в качестве источника питания для операционных усилителей. Таким образом устраняются помехи от основного источника питания. Поскольку напряжение VCC падает ниже + 5 В, потому что R6 включен последовательно с источником питания, это напряжение подается на вывод аналогового опорного напряжения Arduino. Программа устанавливает источник опорного напряжения извне.

4. Схема делителя напряжения SPI для контроллера светодиодной панели Подключите сюда контроллер светодиодной панели, но, поскольку напряжение, которое может подаваться на контроллер светодиодной панели, составляет 3,3 В, вставлен резистор деления напряжения.

Наконец, нам нужно только подключить панель Neopixel к цифровым контактам ввода / вывода Arduino.

Мы взяли эту конструкцию оборудования отсюда

мы не видели упоминания о лицензии на этой странице, но чувствуем необходимость упомянуть и поблагодарить ее.

Мы сделали контроллер с двумя кнопками для изменения различных режимов и регулируем громкость звука с приемлемым сопротивлением.

Шаг 3: Программное обеспечение

Мы разработали программу, которая применяет преобразование Фурье к аналоговому входному сигналу через библиотеку БПФ (которую вы можете загрузить в собственной среде разработки Arduino), и она производит выборку сигнала для отображения 8 частотных интервалов. Он может выбирать из 4 различных режимов светового шоу.

Шаг 4: Дело

Дизайн корпуса совершенно бесплатный и разный в каждом проекте, единственное требование - чтобы все компоненты и схемы умещались внутри и могли отображать неопиксельную матрицу.