Máy phân tích phổ: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Dự án này dành cho 'Điện tử Sáng tạo', một mô-đun năm thứ 4 của Kỹ thuật Điện tử Beng tại Đại học Málaga, Trường Viễn thông (https://www.uma.es/etsi-de-telecomunicacion/).

Dự án đã được thiết kế và lắp ráp bởi Carlos Almagro, Diego Jiménez và Alejandro Santana, chúng tôi đã tạo ra một “máy nghe nhạc hộp” được điều khiển bởi Arduino Mega (chúng tôi đã chọn nó vì Arduino Leonardo không đủ mạnh cho ma trận neopixel), hiển thị thông qua ma trận neopixel 8x32 phổ của âm nhạc. Ý tưởng chính là lấy mẫu tín hiệu âm thanh trong 8 thanh (một thanh để thể hiện mỗi khoảng tần số tự do, cho đến 20kHz).

Tín hiệu đi vào qua cổng jack 3.5 và đi đến arduino và speakears, bước trước đó là khuếch đại.

Bước 1: Thành phần và Vật liệu

Arduino Mega (brandElegoo)

Placa de selladura một chiếc cara doble

4 Resistencias de 220

4 đèn led

2 loa cũ

2 điện trở 330

2 nút nhấn chèn

1 kháng 470

1 bình ngưng 10uF

1 bình ngưng 220uF

1 kháng cự 1K

1 kháng 100k

2 UA741

Insertion Pines nam và nữ

2 bộ khuếch đại PAM8403

Bước 2: Phần cứng

Như chúng ta đã biết, dải điện áp có thể được đưa vào Arduino nằm trong khoảng từ 0 [V] đến 5 [V], nhưng dải điện áp của tín hiệu âm thanh xuất ra từ đầu cắm tai nghe của máy tính cá nhân, v.v. là -0,447 [V] đến 0,447 [V].

Điều đó có nghĩa là điện áp thay đổi ngay cả về phía âm và biên độ quá nhỏ Tín hiệu âm thanh trực tiếp đến Arduino không thể được đưa vào. Do đó, trong mạch này, đầu tiên, điện áp được kéo lên 2,5 [V], bằng một nửa điện áp của 5 [V], sau đó đưa vào chân analog của Arduino sau khi đi qua mạch khuếch đại để tăng biên độ lên. đã cấu hình. Sau đó, chúng ta sẽ phân tích sơ đồ mạch:

1. Mạch khuếch đại xếp chồng / không đảo ngược tiềm năng điểm giữa X1 và X2 là giắc cắm mini âm thanh nổi. Vì nó đơn giản được kết nối song song, nó có thể là đầu vào hoặc đầu ra. Chúng ta có thể thấy, chỉ một trong các tín hiệu âm thanh nổi được thu lại. R17 dùng để điều chỉnh độ nhạy của máy phân tích phổ. Qua C1, một mặt của R17 được nối với điện thế trung điểm. Bằng cách đó, có thể chồng một điện áp tương ứng với điện thế điểm giữa vào tín hiệu âm thanh đầu vào. Sau đó không có mạch khuếch đại không thể đảo ngược. Ngoài ra, cần sử dụng op amp với đầu ra rail-to-rail (đầu ra xoay toàn phần).

2. Mạch tạo điện thế điểm giữa (bộ chia thanh ray) R9, R10, R11 chia đôi điện áp nguồn và cấp cho bộ tiếp theo điện áp. R11 là để điều chỉnh tốt tiềm năng điểm giữa. Tôi nghĩ rằng nó là tốt để sử dụng một điện trở bán cố định nhiều rẽ ở đây.

3. Nguồn cung cấp tương tự Mạch LPF R6 và C3 tạo thành một bộ lọc thông thấp với tần số cắt cực thấp và sử dụng nó như một nguồn cung cấp năng lượng cho các bộ khuếch đại hoạt động. Bằng cách này, tiếng ồn trộn lẫn từ nguồn điện chính sẽ bị cắt. Vì điện áp của VCC giảm xuống dưới + 5V do R6 mắc nối tiếp với nguồn điện, nên điện áp này được đưa vào chân điện áp tham chiếu tương tự của Arduino. Chương trình đặt nguồn điện áp tham chiếu bên ngoài.

4. Mạch phân áp SPI cho bộ điều khiển bảng LED Kết nối bộ điều khiển bảng LED tại đây, nhưng vì điện áp có thể được đưa vào bộ điều khiển bảng LED là 3,3 V nên điện trở phân áp được lắp vào.

Cuối cùng, chúng ta chỉ phải kết nối bảng neopixel với các chân I / O kỹ thuật số của arduino.

Chúng tôi đã lấy thiết kế phần cứng này từ đây

chúng tôi đã không thấy bất kỳ đề cập đến giấy phép trong trang này, nhưng chúng tôi cảm thấy cần phải đề cập và cảm ơn nó.

Chúng tôi đã tạo một bộ điều khiển hai nút để thay đổi các chế độ khác nhau và chúng tôi điều chỉnh âm lượng âm thanh với một điện trở có thể thay đổi được.

Bước 3: Phần mềm

Chúng tôi đã phát triển một chương trình áp dụng biến đổi fourier cho tín hiệu đầu vào tương tự thông qua thư viện FFT (bạn có thể tải xuống trong arduino IDE của riêng mình) và nó lấy mẫu tín hiệu để hiển thị 8 khoảng tần số tự do. Nó có thể chọn trong số 4 chế độ trình chiếu ánh sáng khác nhau.

Bước 4: Trường hợp

Thiết kế vỏ máy là hoàn toàn miễn phí và khác nhau trong mỗi dự án, yêu cầu duy nhất là tất cả các thành phần và mạch phù hợp bên trong và có thể hiển thị ma trận neopixel.