Máy phân tích phổ âm thanh (VU Meter): 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Âm nhạc là gì? Từ quan điểm kỹ thuật, âm nhạc về cơ bản là một tín hiệu với điện áp và tần số thay đổi. Máy phân tích phổ âm thanh là một thiết bị hiển thị mức điện áp của một tần số cụ thể. Nó là một nhạc cụ chủ yếu được sử dụng ở những nơi như phòng thu âm để phân tích âm thanh.

Mặc dù nó là một loại nhạc cụ, nhưng thật thú vị khi nhìn chằm chằm vào những ngọn đèn nhảy múa và một cách tuyệt vời để hình dung âm nhạc. Một vài năm trước, tôi đã tạo ra một phiên bản nhỏ hơn với hai cột trên bảng tạo mẫu. Rất nhiều hàn và một mớ hỗn độn! Lần này tôi muốn nó gọn gàng, ngăn nắp và là một món ăn ngon cho đôi mắt.

Bắt đầu nào

Quân nhu

Đối với một cột:

Vi mạch Op-Amp 5x LM324

Đèn LED xanh 20x

Điện trở 20x 100 ohm

Điện trở 20x 10k

Điện trở 1x 59k

Điện trở 1x 270k

1x bóng bán dẫn NPN 2N2222

Tụ điện 1x 10uF

Bước 1: Op-Amp làm bộ so sánh

Tôi sẽ không giải thích hoạt động của Op-Amp mà chúng ta sẽ thấy một trong những ứng dụng của nó. Có rất nhiều video hay trên YouTube giải thích hoạt động của Op-Amp.

Op-Amp là một thiết bị 3 đầu cuối.

1. Chốt không đảo ngược (+)
2. Chốt đảo (-)
3. Đầu ra

Chúng tôi sẽ sử dụng một op-amp để so sánh hai điện áp. Điện áp Vin ở chân không đảo (-) được so sánh với điện áp Vref ở chân không đảo (+).

Hãy để chúng tôi xây dựng một mạch để chứng minh điều đó. IC LM324 là một op-amp quad được sử dụng cho ví dụ này. Điện áp tham chiếu Vref của 2,5V được cung cấp tại chân (+) bằng cách sử dụng mạch phân áp và điện áp Vin tại chân (-) được thay đổi bằng cách sử dụng một chiết áp. Một đèn LED được kết nối ở đầu ra. Khi Vin 2.5V, đầu ra trở nên cao và đèn LED BẬT.

Hãy để chúng tôi mở rộng mạch này bằng cách sử dụng bốn op-amps. Một mạch phân áp được sử dụng để cung cấp điện áp tham chiếu (1V, 2V, 3V và 4V) cho mỗi op-amp. chân (-) của tất cả các op-amps được kết nối với nhau. Khi điện áp tại chân (-) lớn hơn 1V, đầu ra của op-amp đầu tiên trở nên cao. Vì 1V nhỏ hơn điện áp tham chiếu của các op-amps khác, đầu ra của chúng vẫn ở mức thấp. Khi điện áp tăng hơn nữa, các đèn LED lần lượt BẬT.

Sử dụng nguyên lý tương tự nhưng với nhiều op-amp hơn, chúng ta có thể xây dựng một Bộ phân tích phổ âm thanh vì âm nhạc không là gì ngoài một tín hiệu với điện áp thay đổi.

Bước 2: Kế hoạch

Tín hiệu âm thanh phát ra trực tiếp từ điện thoại của bạn chỉ đủ tốt để điều khiển tai nghe của bạn. Chúng ta cần tăng biên độ bằng Bộ khuếch đại âm thanh. Tôi sẽ sử dụng loa bluetooth vì nó được tích hợp bộ khuếch đại âm thanh.

Âm nhạc là sự pha trộn của nhiều tần số khác nhau. Tôi không phải là một chuyên gia âm thanh bởi bất kỳ phương tiện nào. Một tìm kiếm nhanh trên google đã cho các kết quả sau:

20 đến 60 Hz Âm trầm phụ

Âm trầm 60 đến 250 Hz

500 Hz đến 2 kHz Âm trung

4 đến 6 kHz hiện diện

6 đến 20 kHz Brilliance

Để tách các tần số này, các bộ lọc thông dải sẽ được sử dụng. Bộ lọc thông dải là một thiết bị vượt qua một tần số cụ thể và loại bỏ các tần số khác. Một cột của màn hình hiển thị biên độ hoặc mức điện áp của tần số đó.

Bước 3: Thiết kế bộ lọc thông dải

Sử dụng công thức cho dưới đây, bạn có thể tính giá trị của R và C cho một tần số nhất định.

Lưu ý: Không sử dụng tụ điện

Bước 4: Thiết kế và lắp ráp PCB

Sử dụng EasyEDA, đầu tiên tôi tạo giản đồ và sau đó chuyển đổi nó thành PCB. EasyEDA là lựa chọn hoàn hảo cho những người mới bắt đầu như tôi. Có ít điều phải lo lắng hơn và vì vậy chúng tôi có thể chỉ tập trung vào việc thiết kế PCB. Bạn có thể đặt hàng trực tiếp PCB của mình từ JLCPCB. Mỗi cột của màn hình đều giống nhau và vì vậy 10 PCB mà chúng tôi nhận được có thể được sử dụng. Tôi đã sử dụng năm cho năm tần số khác nhau. Bạn có thể mở rộng mạch theo mức độ cuồng nhiệt của mình!

Sau khi đặt hàng, tôi đã nhận được PCB của mình trong vòng 5 ngày. Bây giờ lấy bàn là của bạn ra, thu thập tất cả các thành phần và bắt đầu hàn! Sau rất nhiều mối hàn, 5 cột đã được hoàn thành.

Bước 5: Kết hợp mọi thứ lại với nhau

Tôi đã thiết kế một vỏ trong Fusion 360 cho các thiết bị điện tử và để chứa năm màn hình. Tôi đã in nó bằng cách sử dụng Creality Ender 3. Chỉ là người mới bắt đầu làm mô hình 3D, nhưng nó đã hoạt động.

Tôi đã sử dụng một chiếc loa bluetooth cũ làm nguồn âm thanh vì nó có bộ khuếch đại đã được tích hợp sẵn bên trong. Tôi sẽ không giải thích các kết nối vì của bạn sẽ khác. Chỉ cần làm theo sơ đồ khối được đề cập trước đó trong Bước 2. Tôi đã kết nối Đầu vào âm thanh của bộ lọc thông dải với đầu ra (kết nối loa) của bộ khuếch đại.

Hàn dây tín hiệu và dây nguồn đến từ màn hình với bảng mạch lọc dải thông.

Những thứ còn lại là tùy thuộc vào bạn. Có một đèn LED chỉ báo trên bảng mạch của loa bluetooth mà tôi đã mô tả và gắn nó ở mặt trước. Sáng tạo!

Bước 6: Thưởng thức

Đó là nó! Bật nó lên và thưởng thức bài hát yêu thích của bạn!

Cảm ơn bạn đã gắn bó đến cuối cùng. Hy vọng tất cả các bạn yêu thích dự án này và học được điều gì đó mới ngày hôm nay. Hãy cho tôi biết nếu bạn làm một cái cho chính mình. Đăng ký kênh YouTube của tôi để biết thêm các dự án sắp tới. Cảm ơn bạn một lần nữa!