Analisador de espectro de áudio (medidor VU): 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

O que é música? Do ponto de vista técnico, a música é basicamente um sinal com voltagem e frequência variáveis. Analisador de espectro de áudio é um dispositivo que mostra o nível de tensão de uma determinada frequência. É um instrumento usado principalmente em locais como estúdios de gravação para analisar o som.

Embora seja um instrumento, é divertido olhar para as luzes dançantes e uma ótima maneira de visualizar a música. Alguns anos atrás, fiz uma versão menor com duas colunas na placa de prototipagem. Muita solda e uma bagunça completa! Desta vez, eu queria que fosse limpo e arrumado e um deleite para os olhos.

Vamos começar

Suprimentos

Para uma coluna:

5x LM324 Quad Op-Amp IC

20x LEDs verdes

Resistor 20x 100 ohm

20x 10k Resistor

1x resistor 59k

1x resistor 270k

1x 2N2222 Transistor NPN

1x capacitor 10uF

Etapa 1: Op-Amp como um comparador

Não vou explicar o funcionamento de um Op-Amp, mas veremos uma de suas aplicações. Há uma tonelada de bons vídeos no YouTube explicando o funcionamento de um Op-Amp.

Um Op-Amp é um dispositivo de 3 terminais.

1. Pino não inversor (+)
2. Pino de inversão (-)
3. Saída

Estaremos usando um amplificador operacional para comparar duas tensões. A tensão Vin no pino inversor (-) é comparada com a tensão Vref no pino não inversor (+).

Vamos construir um circuito para demonstrá-lo. LM324 IC, que é um amplificador operacional quádruplo, é usado para este exemplo. A voltagem de referência Vref de 2,5 V é fornecida no pino (+) usando um circuito divisor de voltagem e a voltagem Vin no pino (-) é variada usando um potenciômetro. Um LED está conectado na saída. Quando Vin 2,5 V, a saída torna-se alta e o LED acende.

Vamos aumentar este circuito usando quatro amplificadores operacionais. Um circuito divisor de tensão é usado para fornecer uma tensão de referência (1 V, 2 V, 3 V e 4 V) para cada amplificador operacional. (-) pino de todos os amplificadores operacionais estão conectados juntos. Conforme a tensão no pino (-) torna-se maior que 1 V, a saída do primeiro amplificador operacional torna-se alta. Como 1V é menor que as tensões de referência de outros amplificadores operacionais, suas saídas permanecem baixas. À medida que a tensão aumenta ainda mais, os LEDs ligam um após o outro.

Usando o mesmo princípio, mas com mais amplificadores operacionais, podemos construir um Analisador de Espectro de Áudio, já que a música nada mais é que um sinal com voltagem variável.

Etapa 2: O Plano

O sinal de áudio direto do telefone é bom o suficiente apenas para acionar os fones de ouvido. Precisamos aumentar a amplitude usando um amplificador de áudio. Usarei um alto-falante bluetooth, pois ele tem o amplificador de áudio embutido.

A música é uma mistura de várias frequências. Não sou um especialista em som, de forma alguma. Uma rápida pesquisa no Google deu os seguintes resultados:

Sub-baixo de 20 a 60 Hz

Graves de 60 a 250 Hz

Intervalo médio de 500 Hz a 2 kHz

Presença de 4 a 6 kHz

Brilho de 6 a 20 kHz

Para separar essas frequências, filtros passa-banda serão usados. Um filtro passa-banda é um dispositivo que passa uma determinada frequência e rejeita outras frequências. Uma coluna da tela mostra a amplitude ou nível de tensão dessa frequência.

Etapa 3: projetando filtros passa-banda

Usando a fórmula fornecida a seguir, você pode calcular os valores de R e C para uma determinada frequência.

Nota: Não use capacitores eletrolíticos

Etapa 4: Projeto e montagem de PCB

Usando EasyEDA, primeiro fiz o esquema e depois o converti em PCB. EasyEDA é perfeito para iniciantes como eu. Existem menos coisas com que nos preocupar e, portanto, podemos nos concentrar apenas no projeto do PCB. Você pode solicitar diretamente seus PCBs do JLCPCB. Cada coluna do display é a mesma e, portanto, os 10 PCBs que obtemos podem ser utilizados. Usei cinco para cinco frequências diferentes. Você pode aumentar o circuito de acordo com seu nível de loucura!

Depois de fazer o pedido, recebi meus PCBs em 5 dias. Agora pegue seu ferro, reúna todos os componentes e comece a soldar! Depois de muita solda, 5 colunas foram concluídas.

Etapa 5: juntando as coisas

Projetei um case no Fusion 360 para a parte eletrônica e para segurar os cinco monitores. Eu imprimi usando Creality Ender 3. Apenas um iniciante em modelagem 3D, mas funcionou.

Usei um alto-falante bluetooth antigo como fonte de áudio, pois ele já tem um amplificador embutido. Não explicarei as conexões, pois as suas serão diferentes. Basta seguir o diagrama de blocos mencionado anteriormente na Etapa 2. Eu conectei a entrada de áudio do filtro passa-banda à saída (conexões de alto-falante) do amplificador.

Solde os fios de sinal e energia vindos dos monitores para a placa do filtro passa-banda.

O resto das coisas depende de você. Havia um LED indicador na placa de circuito do alto-falante bluetooth, que desoldei e coloquei na parte frontal. Seja criativo!

Etapa 6: Divirta-se

É isso! Ligue-o e curta sua música favorita!

Obrigado por seguir até o fim. Espero que todos vocês amem este projeto e aprendam algo novo hoje. Deixe-me saber se você fizer um para você. Inscreva-se no meu canal no YouTube para mais projetos futuros. Agradeço novamente!