Analizador de espectro de audio (medidor VU): 6 pasos

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-23 14:39

¿Qué es música? Desde un punto de vista técnico, la música es básicamente una señal con voltaje y frecuencia variables. Audio Spectrum Analyzer es un dispositivo que muestra el nivel de voltaje de una frecuencia particular. Es un instrumento que se utiliza principalmente en lugares como estudios de grabación para analizar el sonido.

Aunque es un instrumento, es divertido mirar las luces danzantes y una excelente manera de visualizar la música. Hace unos años, hice una versión más pequeña con dos columnas en el tablero de prototipos. ¡Mucha soldadura y un desastre total! Esta vez quería que estuviera limpio y ordenado y un regalo para los ojos.

¡Empecemos

Suministros

Para una columna:

5x LM324 Quad Op-Amp IC

20 LED verdes

Resistencia 20x 100 ohmios

Resistencia 20x 10k

1 resistencia de 59 k

1x resistencia de 270k

1x transistor NPN 2N2222

Condensador 1x 10uF

Paso 1: Op-Amp como comparador

No explicaré el funcionamiento de un amplificador operacional, sino que veremos una de sus aplicaciones. Hay un montón de buenos videos en YouTube que explican el funcionamiento de un amplificador operacional.

Un amplificador operacional es un dispositivo de 3 terminales.

1. Pin no inversor (+)
2. Pasador inversor (-)
3. Producción

Usaremos un amplificador operacional para comparar dos voltajes. El voltaje Vin en el pin inversor (-) se compara con el voltaje Vref en el pin no inversor (+).

Construyamos un circuito para demostrarlo. LM324 IC, que es un amplificador operacional cuádruple, se utiliza para este ejemplo. El voltaje de referencia Vref de 2.5V se proporciona en el pin (+) usando un circuito divisor de voltaje y el voltaje Vin en el pin (-) se varía usando un potenciómetro. Un LED está conectado a la salida. Cuando Vin 2.5V, la salida se vuelve alta y el LED se enciende.

Ampliemos este circuito usando cuatro amplificadores operacionales. Se utiliza un circuito divisor de voltaje para proporcionar un voltaje de referencia (1V, 2V, 3V y 4V) a cada amplificador operacional. (-) pin de todos los amplificadores operacionales están conectados entre sí. A medida que el voltaje en el pin (-) se vuelve mayor que 1V, la salida del primer amplificador operacional se vuelve alta. Dado que 1V es menor que los voltajes de referencia de otros amplificadores operacionales, sus salidas permanecen bajas. A medida que aumenta el voltaje, los LED se encienden uno tras otro.

Usando el mismo principio pero con más amplificadores operacionales, podemos construir un analizador de espectro de audio ya que la música no es más que una señal con voltaje variable.

Paso 2: el plan

La señal de audio directamente de su teléfono es lo suficientemente buena solo para manejar sus auriculares. Necesitamos aumentar la amplitud usando un amplificador de audio. Usaré un altavoz bluetooth ya que tiene el amplificador de audio incorporado.

La música es una mezcla de varias frecuencias. No soy un experto en sonido de ninguna manera. Una búsqueda rápida en Google dio los siguientes resultados:

Subgraves de 20 a 60 Hz

Graves de 60 a 250 Hz

Rango medio de 500 Hz a 2 kHz

Presencia de 4 a 6 kHz

Brillo de 6 a 20 kHz

Para separar estas frecuencias, se utilizarán filtros de paso de banda. Un filtro de paso de banda es un dispositivo que pasa una frecuencia particular y rechaza otras frecuencias. Una columna de la pantalla muestra la amplitud o el nivel de voltaje de esa frecuencia.

Paso 3: diseño de filtros de paso de banda

Con la fórmula que se proporciona a continuación, puede calcular los valores de R y C para una frecuencia determinada.

Nota: No utilice condensadores electrolíticos.

Paso 4: Diseño y montaje de PCB

Usando EasyEDA, primero hice el esquema y luego lo convertí a PCB. EasyEDA es perfecto para principiantes como yo. Hay menos cosas de las que preocuparse, por lo que podemos centrarnos solo en diseñar la PCB. Puede solicitar directamente sus PCB a JLCPCB. Cada columna de la pantalla es la misma, por lo que se pueden utilizar los 10 PCB que obtenemos. He usado cinco para cinco frecuencias diferentes. ¡Puedes escalar el circuito según tu nivel de locura!

Después de realizar el pedido, recibí mis PCB en 5 días. ¡Ahora saque su plancha, reúna todos los componentes y comience a soldar! Después de un montón de soldadura, se completaron 5 columnas.

Paso 5: unir las cosas

Diseñé un estuche en Fusion 360 para la electrónica y para contener las cinco pantallas. Lo imprimí usando Creality Ender 3. Solo un principiante en modelado 3D, pero funcionó.

Usé un altavoz bluetooth antiguo como fuente de audio, ya que ya tiene un amplificador incorporado. No explicaré las conexiones, ya que las suyas serán diferentes. Simplemente siga el diagrama de bloques mencionado anteriormente en el paso 2. Conecté la entrada de audio del filtro de paso de banda a la salida (conexiones de los altavoces) del amplificador.

Suelde los cables de señal y alimentación que provienen de las pantallas a la placa del filtro de paso de banda.

El resto de las cosas depende de ti. Había un indicador LED en la placa de circuito del altavoz bluetooth que desolé y lo coloqué en la parte frontal. ¡Ser creativo!

Paso 6: ¡Disfruta

¡Eso es todo! ¡Enciéndelo y disfruta de tu canción favorita!

Gracias por perseverar hasta el final. Espero que a todos les guste este proyecto y que hayan aprendido algo nuevo hoy. Avísame si haces uno para ti. Suscríbete a mi canal de YouTube para ver más proyectos próximos. ¡Gracias otra vez!