Analizador de espectro: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Este proyecto fue para 'Electrónica Creativa', un módulo de 4º curso de Ingeniería Electrónica de Beng en la Facultad de Telecomunicaciones de la Universidad de Málaga (https://www.uma.es/etsi-de-telecomunicacion/).

El proyecto ha sido diseñado y ensamblado por Carlos Almagro, Diego Jiménez y Alejandro Santana, hemos hecho un “box music player” controlado por un Arduino Mega (lo hemos elegido porque Arduino Leonardo no era lo suficientemente potente para la matriz de neopixel), que muestra a través de una matriz de neopixel de 8x32 el espectro de la música. La idea principal es muestrear la señal de sonido en 8 barras (una barra para representar cada intervalo de frecuencia, hasta 20 kHz).

La señal entra por un puerto jack 3.5 y va al arduino y los altavoces, paso previo a ser amplificada.

Paso 1: componentes y materiales

Arduino Mega (marcaElegoo)

Placa de soldadura a doble cara

4 resistencias de 220

4 leds

2 altavoces antiguos

2 resistencias de 330

2 pulsadores de inserción

1 resistencia de 470

1 condensador de 10uF

1 condensador de 220uF

1 resistencia de 1K

1 resistencia de 100k

2 UA741

Insertion Pines macho y hembra

2 amplificadores PAM8403

Paso 2: hardware

Como sabemos, el rango de voltaje que se puede ingresar a Arduino está en el rango de 0 [V] a 5 [V], pero el rango de voltaje de la señal de audio emitida desde el terminal de auriculares de la computadora personal, etc.es -0.447 [V] a 0,447 [V].

Eso significa que el voltaje oscila incluso hacia el lado negativo y la amplitud es demasiado pequeña. Directamente a la señal de audio Arduino no se puede ingresar. Por lo tanto, en este circuito, primero, el voltaje se eleva en 2.5 [V], que es la mitad del voltaje de 5 [V], luego ingresa al pin analógico de Arduino después de pasar por el circuito del amplificador para aumentar la amplitud. configurado. Luego vamos a analizar el diagrama del circuito:

1. Los circuitos amplificadores de potencial superpuesto / no inversor de punto medio X1 y X2 son miniconectores estéreo. Dado que simplemente está conectado en paralelo, puede ser de entrada o de salida. Podemos ver que solo se captura una de las señales de audio estéreo. R17 sirve para ajustar la sensibilidad del analizador de espectro. A través de C1, un lado de R17 está conectado al potencial de punto medio. Al hacerlo, es posible superponer un voltaje correspondiente al potencial del punto medio a la señal de audio de entrada. Después de eso, no hay un circuito amplificador irreversible. Además, es necesario utilizar un amplificador operacional con salida de riel a riel (salida de giro completo).

2. Circuito generador de potencial de punto medio (divisor de riel) R9, R10, R11 dividen el voltaje de la fuente de alimentación por la mitad y lo ingresan al seguidor de voltaje. R11 es para un ajuste fino del potencial de punto medio. Creo que es bueno usar aquí una resistencia semi-fija de múltiples vueltas.

3. Los circuitos LPF de fuente de alimentación analógica R6 y C3 constituyen un filtro de paso bajo con una frecuencia de corte extremadamente baja y lo utilizan como fuente de alimentación para amplificadores operacionales. Al hacer esto, se corta el ruido mezclado de la fuente de alimentación principal. Dado que el voltaje de VCC cae por debajo de + 5V porque R6 está en serie con la fuente de alimentación, este voltaje se ingresa al pin de voltaje de referencia analógico de Arduino. El programa establece la fuente de voltaje de referencia externamente.

4. Circuito divisor de voltaje SPI para el controlador del panel LED Conecte aquí el controlador del panel LED, pero dado que el voltaje que se puede ingresar al controlador del panel LED es de 3.3 V, se inserta el resistor divisor de voltaje.

Finalmente solo tenemos que conectar el panel neopixel a los pines digitales I / O del arduino.

Hemos tomado estos diseños de hardware de aquí

no hemos visto ninguna mención a la licencia en esta página, pero sentimos la necesidad de mencionarlo y agradecerlo.

Hemos realizado un controlador de dos botones para cambiar los diferentes modos y regulamos el volumen de audio con una resistencia variable.

Paso 3: software

Hemos desarrollado un programa que aplica la transformada de Fourier a la señal de entrada analógica a través de la librería FFT (que puedes descargar en el propio IDE de arduino), y muestrea la señal para mostrar 8 intervalos de frecuencia. Puede elegir entre 4 modos diferentes de espectáculo de iluminación.

Paso 4: el caso

El diseño de la caja es totalmente gratuito y diferente en cada proyecto, el único requisito es que todos los componentes y circuitos encajen en su interior y puedan mostrar la matriz neopixel.