Inhoudsopgave:
2025 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2025-01-13 06:57
Wat is muziek? Vanuit technisch oogpunt is muziek in feite een signaal met variërende spanning en frequentie. Audio Spectrum Analyzer is een apparaat dat het spanningsniveau van een bepaalde frequentie weergeeft. Het is een instrument dat voornamelijk wordt gebruikt in plaatsen zoals opnamestudio's om het geluid te analyseren.
Hoewel het een instrument is, is het leuk om naar de dansende lichten te staren en een geweldige manier om muziek te visualiseren. Een paar jaar geleden had ik een kleinere versie gemaakt met twee kolommen op het prototypebord. Veel solderen en een complete puinhoop! Deze keer wilde ik dat het netjes en opgeruimd was en een lust voor het oog.
Laten we beginnen
Benodigdheden
Voor één kolom:
5x LM324 Quad Op-Amp IC
20x Groene LED's
20x 100 ohm Weerstand
20x 10k Weerstand
1x 59k Weerstand
1x 270k Weerstand
1x 2N2222 NPN-transistor
1x 10uF condensator
Stap 1: Op-Amp als vergelijker
Ik zal niet de werking van een Op-Amp uitleggen, maar we zullen een van de toepassingen ervan zien. Er zijn een heleboel goede video's op YouTube die de werking van een Op-Amp uitleggen.
Een Op-Amp is een apparaat met 3 aansluitingen.
- Niet-inverterende pin (+)
- Omkeerpen (-)
- Uitgang:
We zullen een op-amp gebruiken om twee spanningen te vergelijken. De spanning Vin op de inverterende pin (-) wordt vergeleken met de spanning Vref op de niet-inverterende pin (+).
Laten we een circuit bouwen om het te demonstreren. Voor dit voorbeeld wordt LM324 IC gebruikt, een quad-op-amp. De referentiespanning Vref van 2,5 V wordt geleverd op (+) pin met behulp van een spanningsdelercircuit en de spanning Vin op (-) pin wordt gevarieerd met behulp van een potentiometer. Aan de uitgang is een LED aangesloten. Bij Vin 2.5V wordt de output hoog en gaat de LED AAN.
Laten we dit circuit opschalen met vier op-amps. Een spanningsdelercircuit wordt gebruikt om een referentiespanning (1V, 2V, 3V en 4V) aan elke op-amp te leveren. (-) pin van alle op-amps zijn met elkaar verbonden. Als de spanning op (-) pin groter wordt dan 1V, wordt de output van de eerste op-amp hoog. Aangezien 1V lager is dan de referentiespanningen van andere op-amps, blijven hun uitgangen laag. Naarmate de spanning verder stijgt, gaan de LED's één voor één AAN.
Met hetzelfde principe, maar met meer op-amps, kunnen we een Audio Spectrum Analyzer bouwen, aangezien muziek niets anders is dan een signaal met variërende spanning.
Stap 2: Het plan
Het audiosignaal dat rechtstreeks uit uw telefoon komt, is alleen goed genoeg om uw oortelefoons aan te sturen. We moeten de amplitude vergroten met een audioversterker. Ik zal een bluetooth-luidspreker gebruiken omdat deze de audioversterker heeft ingebouwd.
Muziek is een mix van verschillende frequenties. Ik ben in ieder geval geen geluidsexpert. Een snelle google-zoekopdracht gaf de volgende resultaten:
20 tot 60 Hz Sub-bas
60 tot 250 Hz bas
500 Hz tot 2 kHz Middenbereik
4 tot 6 kHz Aanwezigheid
6 tot 20 kHz Schittering
Om deze frequenties te scheiden, zullen banddoorlaatfilters worden gebruikt. Een banddoorlaatfilter is een apparaat dat een bepaalde frequentie doorlaat en andere frequenties afwijst. Een kolom van het display toont de amplitude of het spanningsniveau van die frequentie.
Stap 3: Bandpass-filters ontwerpen
Met behulp van de onderstaande formule kunt u de waarden van R en C voor een bepaalde frequentie berekenen.
Opmerking: gebruik geen elektrolytische condensatoren
Stap 4: PCB-ontwerp en montage
Met EasyEDA heb ik eerst het schema gemaakt en daarna omgezet naar PCB. EasyEDA is perfect voor beginners zoals ik. Er zijn minder dingen om je zorgen over te maken en we kunnen ons dus alleen richten op het ontwerpen van de printplaat. U kunt uw printplaten direct bij JLCPCB bestellen. Elke kolom van het display is hetzelfde en dus kunnen de 10 PCB's die we krijgen worden gebruikt. Ik heb er vijf gebruikt voor vijf verschillende frequenties. Je kunt het circuit opschalen volgens je niveau van gekte!
Na bestelling ontving ik mijn PCB's binnen 5 dagen. Haal nu je strijkijzer tevoorschijn, verzamel alle componenten en begin met solderen! Na heel veel solderen waren 5 kolommen klaar.
Stap 5: dingen samenbrengen
Ik ontwierp een behuizing in Fusion 360 voor de elektronica en voor de vijf schermen. Ik heb het afgedrukt met Creality Ender 3. Ik ben nog maar een beginner in 3D-modellering, maar het werkte.
Ik heb een oude bluetooth-luidspreker als audiobron gebruikt, omdat er al een versterker in is ingebouwd. Ik zal de verbanden niet uitleggen, omdat die van jou anders zullen zijn. Volg gewoon het eerder in stap 2 genoemde blokschema. Ik heb de audio-ingang van het banddoorlaatfilter aangesloten op de uitgang (luidsprekeraansluitingen) van de versterker.
Soldeer de signaal- en voedingsdraden die van de displays komen naar de banddoorlaatfilterkaart.
De rest van de dingen is aan jou. Er was een indicatie-LED op de printplaat van de bluetooth-luidspreker die ik heb gedesoldeerd en aan de voorkant heb bevestigd. Wees creatief!
Stap 6: Geniet
Dat is het! Zet hem aan en geniet van je favoriete nummer!
Bedankt voor het vasthouden aan het einde. Ik hoop dat jullie allemaal van dit project houden en vandaag iets nieuws hebben geleerd. Laat het me weten als je er een voor jezelf hebt gemaakt. Abonneer je op mijn YouTube-kanaal voor meer aankomende projecten. Nogmaals bedankt!