Analizzatore di spettro: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Questo progetto era per "Elettronica creativa", un modulo del quarto anno di ingegneria elettronica di Beng presso l'Università di Málaga, Scuola di telecomunicazioni (https://www.uma.es/etsi-de-telecomunicacion/).

Il progetto è stato ideato e assemblato da Carlos Almagro, Diego Jiménez e Alejandro Santana, abbiamo realizzato un “box music player” controllato da un Arduino Mega (l'abbiamo scelto perché Arduino Leonardo non era abbastanza potente per la matrice neopixel), che mostra attraverso una matrice di neopixel 8x32 lo spettro della musica. L'idea principale è quella di campionare il segnale sonoro in 8 barre (una barra per rappresentare ogni intervallo di frequenza, fino a 20kHz).

Il segnale entra attraverso una porta jack 3.5 e va all'arduino e agli altoparlanti, passaggio precedente all'amplificazione.

Passaggio 1: componenti e materiali

Arduino Mega (marca Elegoo)

Placa de soldadura a doble cara

4 resistenze da 220

4 led

2 vecchi altoparlanti

2 resistenze da 330

2 pulsanti di inserimento

1 resistenza da 470

1 condensatore da 10uF

1 condensatore da 220uF

1 resistenza da 1K

1 resistenza da 100k

2 UA741

Pin di inserzione maschio e femmina

2 amplificatori PAM8403

Passaggio 2: hardware

Come sappiamo, l'intervallo di tensione che può essere immesso in Arduino è nell'intervallo da 0 [V] a 5 [V], ma l'intervallo di tensione del segnale audio emesso dal terminale auricolare del personal computer ecc. è -0.447 [V] a 0,447 [V].

Ciò significa che la tensione oscilla anche verso il lato negativo e l'ampiezza è troppo piccola Direttamente al segnale audio di Arduino non può essere immesso. Pertanto, in questo circuito, in primo luogo, la tensione viene aumentata di 2,5 [V], che è la metà della tensione di 5 [V], quindi immessa sul pin analogico di Arduino dopo aver attraversato il circuito dell'amplificatore per aumentare l'ampiezza. configurato. Quindi andiamo ad analizzare lo schema del circuito:

1. I circuiti amplificatori X1 e X2 che si sovrappongono/non invertono il potenziale del punto medio sono mini jack stereo. Poiché è semplicemente collegato in parallelo, può essere sia in ingresso che in uscita. Possiamo vedere che viene catturato solo uno dei segnali audio stereo. R17 serve per regolare la sensibilità dell'analizzatore di spettro. Attraverso C1, un lato di R17 è collegato al potenziale del punto medio. In questo modo è possibile sovrapporre al segnale audio in ingresso una tensione corrispondente al potenziale del punto medio. Dopodiché non esiste un circuito amplificatore irreversibile. Inoltre, è necessario utilizzare un amplificatore operazionale con uscita rail-to-rail (uscita full swing).

2. Circuito di generazione del potenziale del punto medio (sdoppiatore di binario) R9, R10, R11 dividono la tensione di alimentazione a metà e la immettono nel follower di tensione. R11 è per la regolazione fine del potenziale del punto medio. Penso che sia bene usare un resistore semifisso multigiro qui.

3. I circuiti LPF di alimentazione analogica R6 e C3 costituiscono un filtro passa basso con frequenza di taglio estremamente bassa e lo utilizzano come alimentazione per amplificatori operazionali. In questo modo, viene tagliato il rumore misto dall'alimentazione principale. Poiché la tensione di VCC scende al di sotto di + 5V perché R6 è in serie con l'alimentatore, questa tensione viene immessa sul pin di tensione di riferimento analogico di Arduino. Il programma imposta esternamente la sorgente di tensione di riferimento.

4. Circuito divisore di tensione SPI per il controller del pannello LED Collegare qui il controller del pannello LED, ma poiché la tensione che può essere immessa al controller del pannello LED è 3,3 V, viene inserita la resistenza di divisione della tensione.

Infine non ci resta che collegare il pannello neopixel ai pin digitali I/O dell'arduino.

Abbiamo preso questo design hardware da qui

non abbiamo visto alcun accenno alla licenza in questa pagina, ma sentiamo il bisogno di menzionarlo e ringraziarlo.

Abbiamo realizzato un controller a due pulsanti per cambiare le diverse modalità e regoliamo il volume dell'audio con una resistenza disponibile.

Passaggio 3: software

Abbiamo sviluppato un programma che applica la trasformata di Fourier al segnale di ingresso analogico tramite la libreria FFT (che è possibile scaricare nel proprio IDE arduino), e campiona il segnale per mostrare 8 intervalli di frequenza. Può scegliere tra 4 diverse modalità di spettacolo di luci.

Passaggio 4: il caso

Il design del case è totalmente libero e diverso in ogni progetto, l'unico requisito è che tutti i componenti e i circuiti si adattino all'interno e possano mostrare la matrice neopixel.