Spektrální analyzátor: 4 kroky

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Tento projekt byl pro „Creative Electronics“, modul 4. ročníku Beng Electronics Engineering na univerzitě v Málaze, Telekomunikační škole (https://www.uma.es/etsi-de-telecomunicacion/).

Projekt navrhli a sestavili Carlos Almagro, Diego Jiménez a Alejandro Santana, vytvořili jsme „boxový hudební přehrávač“ovládaný Arduino Mega (vybrali jsme si ho, protože Arduino Leonardo nebyl dostatečně silný pro neopixelovou matici), který ukazuje prostřednictvím neopxelové matice 8x32 spektrum hudby. Hlavní myšlenkou je vzorek zvukového signálu v 8 barech (jeden pruh, aby reprezentoval každý frekvenční interval, až do 20 kHz).

Signál vstupuje přes port 3,5 jacku a jde do arduina a reproduktorů, předchozí krok zesílení.

Krok 1: Součásti a materiály

Arduino Mega (značka Elegoo)

Placa de soldadura a doble cara

4 odpory od 220

4 LED diody

2 staré reproduktory

2 odpory 330

2 vkládací tlačítka

1 odpor 470

1 kondenzátor 10uF

1 kondenzátor 220 uF

1 odpor 1K

1 odpor 100k

2 UA741

Vkládací borovice muž a žena

2 zesilovače PAM8403

Krok 2: Hardware

Jak víme, rozsah napětí, které lze do Arduina zadat, je v rozsahu 0 [V] až 5 [V], ale rozsah napětí zvukového signálu vyvedeného ze sluchátkového terminálu osobního počítače atd. Je -0,447 [V] až 0,447 [V].

To znamená, že napětí kolísá i na stranu mínus a amplituda je příliš malá Přímo na Arduino nelze vstupovat audio signál. Proto je v tomto obvodu nejprve napětí zvýšeno o 2,5 [V], což je polovina napětí 5 [V], poté vstupuje do analogového pinu Arduina po průchodu obvodem zesilovače ke zvýšení amplitudy Je to nakonfigurován. Poté budeme analyzovat schéma zapojení:

1. Obvody X1 a X2 superponujících / neinvertujících středního potenciálu jsou stereo mini jacky. Protože je jednoduše zapojen paralelně, může být buď vstupní nebo výstupní. Vidíme, že je zachycen pouze jeden ze stereofonních zvukových signálů. R17 je pro nastavení citlivosti spektrálního analyzátoru. Prostřednictvím C1 je jedna strana R17 připojena k potenciálu středového bodu. Tímto způsobem je možné superponovat na vstupní zvukový signál napětí odpovídající potenciálu středového bodu. Poté neexistuje žádný nevratný obvod zesilovače. Kromě toho je nutné použít operační zesilovač s výstupem rail-to-rail (výstup s plným výkyvem).

2. Obvod generující středový potenciál (rozdělovač kolejnic) R9, R10, R11 rozdělte napájecí napětí na polovinu a vložte jej do napěťového sledovače. R11 je pro jemné nastavení potenciálu středového bodu. Myslím, že je dobré zde použít víceotáčkový polopevný odpor.

3. Analogový napájecí obvod LPF R6 a C3 tvoří dolní propust s extrémně nízkou mezní frekvencí a používá ji jako napájecí zdroj pro operační zesilovače. Tím se sníží hluk smíchaný z hlavního napájecího zdroje. Protože napětí VCC klesá pod + 5 V, protože R6 je v sérii s napájecím zdrojem, je toto napětí vstupováno na analogový pin referenčního napětí Arduina. Program nastaví zdroj referenčního napětí externě.

4. Obvod děliče napětí SPI pro ovladač panelu LED Sem připojte ovladač panelu LED, ale protože napětí, které lze vložit do ovladače panelu LED, je 3,3 V, je vložen odpor dělící napětí.

Nakonec musíme pouze připojit panel neopixelů k digitálním pinům I/O arduina.

Převzali jsme tento návrh hardwaru odtud

na této stránce jsme neviděli žádnou zmínku o licenci, ale cítíme potřebu zmínky a poděkování.

Vytvořili jsme ovladač se dvěma tlačítky pro změnu různých režimů a hlasitost zvuku regulujeme uvolnitelným odporem.

Krok 3: Software

Vyvinuli jsme program, který aplikuje Fourierovu transformaci na analogový vstupní signál prostřednictvím knihovny FFT (kterou si můžete stáhnout ve vlastním arduino IDE) a vzorkuje signál pro zobrazení 8 frekvenčních intervalů. Může si vybrat ze 4 různých režimů světelné show.

Krok 4: Případ

Design pouzdra je zcela zdarma a liší se v každém projektu, jediným požadavkem je, aby se všechny součásti a obvody vešly dovnitř a mohly zobrazovat neopixelovou matici.