Analisador de espectro: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Este projeto foi para 'Creative Electronics', um módulo de 4º ano de Engenharia Eletrônica de Bengala na Universidade de Málaga, Escola de Telecomunicações (https://www.uma.es/etsi-de-telecomunicacion/).

O projeto foi desenhado e montado por Carlos Almagro, Diego Jiménez e Alejandro Santana, fizemos um “box music player” controlado por um Arduino Mega (o escolhemos porque o Arduino Leonardo não era poderoso o suficiente para a matriz de neopixel), que mostra através de uma matriz de neopixel 8x32 o espectro da música. A ideia principal é amostrar o sinal sonoro em 8 barras (uma barra para representar cada intervalo de freqüência, até 20kHz).

O sinal entra por uma porta jack 3.5 e vai para o arduino e os alto-falantes, etapa anterior de ser amplificado.

Etapa 1: Componentes e materiais

Arduino Mega (brandElegoo)

Placa de soldadura a doble cara

4 resistencias de 220

4 leds

2 alto-falantes antigos

2 resistências de 330

2 botões de inserção

1 resistência de 470

1 condensador de 10uF

1 condensador de 220uF

1 resistência de 1K

1 resistência de 100k

2 UA741

Insertion Pines masculino e feminino

2 amplificadores PAM8403

Etapa 2: Hardware

Como sabemos, a faixa de voltagem que pode ser inserida no Arduino está na faixa de 0 [V] a 5 [V], mas a faixa de voltagem do sinal de áudio emitido pelo terminal de fone de ouvido do computador pessoal etc. é -0,447 [V] a 0,447 [V].

Isso significa que a tensão oscila até mesmo para o lado negativo e a amplitude é muito pequena. Diretamente para o sinal de áudio do Arduino não pode ser inserido. Portanto, neste circuito, primeiro, a tensão é puxada para cima em 2,5 [V], que é a metade da tensão de 5 [V], então a entrada no pino analógico do Arduino após passar pelo circuito do amplificador para aumentar a amplitude. configurado. Então, vamos analisar o diagrama do circuito:

1. Os circuitos amplificadores de sobreposição / não inversão de potencial de ponto médio X1 e X2 são minitomadas estéreo. Uma vez que é simplesmente conectado em paralelo, ele pode ser de entrada ou de saída. Podemos ver, apenas um dos sinais de áudio estéreo é capturado. R17 é para ajustar a sensibilidade do analisador de espectro. Por meio de C1, um lado de R17 é conectado ao potencial de ponto médio. Ao fazer isso, é possível sobrepor uma tensão correspondente ao potencial do ponto médio ao sinal de áudio de entrada. Depois disso, não há circuito amplificador irreversível. Além disso, é necessário usar amplificador operacional com saída rail-to-rail (saída full swing).

2. Circuito de geração de potencial de ponto médio (divisor de trilho) R9, R10, R11 dividir a tensão da fonte de alimentação pela metade e introduzi-la no seguidor de tensão. R11 é para ajuste fino do potencial de ponto médio. Eu acho que é bom usar um resistor semifixo multivoltas aqui.

3. O circuito LPF R6 e C3 da fonte de alimentação analógica constitui um filtro passa-baixo com frequência de corte extremamente baixa e o utiliza como fonte de alimentação para amplificadores operacionais. Ao fazer isso, o ruído mixado da fonte de alimentação principal é cortado. Como a tensão do VCC cai abaixo de + 5 V porque R6 está em série com a fonte de alimentação, essa tensão é inserida no pino de tensão de referência analógica do Arduino. O programa define a fonte de tensão de referência externamente.

4. Circuito divisor de tensão SPI para o controlador do painel de LED Conecte o controlador do painel de LED aqui, mas como a tensão que pode ser inserida no controlador do painel de LED é de 3,3 V, o resistor de divisão de tensão é inserido.

Finalmente, só precisamos conectar o painel de neopixel aos pinos de E / S digitais do arduino.

Pegamos este design de hardware daqui

não vimos nenhuma menção à licença nesta página, mas sentimos a necessidade de mencioná-la e agradecê-la.

Fizemos um controlador de dois botões para alterar os modos diferentes e regulamos o volume do áudio com uma resistência variável.

Etapa 3: Software

Desenvolvemos um programa que aplica a transformada de Fourier ao sinal analógico de entrada através da biblioteca FFT (que você pode baixar no próprio IDE do Arduino), e faz uma amostragem do sinal mostrando 8 intervalos de freqüência. Pode escolher entre 4 modos diferentes de show de iluminação.

Etapa 4: o caso

O desenho da caixa é totalmente gratuito e diferenciado em cada projeto, o único requisito é que todos os componentes e circuitos se encaixem dentro e possam mostrar a matriz de neopixel.