Spectrumanalysator: 4 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Dit project was voor 'Creative Electronics', een 4e jaars module van Beng Electronics Engineering aan de Universiteit van Málaga, School of Telecommunications (https://www.uma.es/etsi-de-telecomunicacion/).

Het project is ontworpen en geassembleerd door Carlos Almagro, Diego Jiménez en Alejandro Santana, we hebben een "box-muziekspeler" gemaakt die wordt bestuurd door een Arduino Mega (we hebben ervoor gekozen omdat Arduino Leonardo niet krachtig genoeg was voor de neopixelmatrix), die via een 8x32 neopixelmatrix het spectrum van muziek laat zien. Het belangrijkste idee is om het geluidssignaal in 8 maten te samplen (één maat om elk frequentie-interval weer te geven, tot 20 kHz).

Het signaal komt binnen via een jack 3.5-poort en gaat naar de arduino en de speakers, de vorige stap om te worden versterkt.

Stap 1: Componenten en materialen

Arduino Mega (merkElegoo)

Plaça de soldadura een doble cara

4 weerstanden van 220

4 leds

2 oude speakers

2 weerstanden van 330

2 insteekdrukknoppen

1 weerstand van 470

1 condensor van 10uF

1 condensor van 220uF

1 weerstand van 1K

1 weerstand van 100k

2 UA741

Insertion Pines mannelijk en vrouwelijk

2 versterkers PAM8403

Stap 2: Hardware

Zoals we weten, ligt het spanningsbereik dat naar Arduino kan worden ingevoerd in het bereik van 0 [V] tot 5 [V], maar het spanningsbereik van het audiosignaal dat wordt uitgevoerd vanaf de oortelefoonaansluiting van de pc enz. is -0,447 [V] tot 0,447 [V].

Dat betekent dat de spanning zelfs naar de minkant zwaait en de amplitude te klein is. Direct naar Arduino Audiosignaal kan niet worden ingevoerd. Daarom wordt in dit circuit eerst de spanning met 2,5 [V] omhooggetrokken, wat de helft is van de spanning van 5 [V], en vervolgens ingevoerd in de analoge pin van Arduino nadat hij door het versterkercircuit is gegaan om de amplitude te vergroten. geconfigureerd. Dan gaan we het schakelschema analyseren:

1. Middelpuntpotentiaal superponerende/niet-inverterende versterkercircuits X1 en X2 zijn stereo mini-jacks. Omdat het eenvoudig parallel is aangesloten, kan het zowel een ingang als een uitgang zijn. We kunnen zien dat slechts één van de stereo-audiosignalen wordt vastgelegd. R17 is voor het aanpassen van de gevoeligheid van de spectrumanalysator. Via C1 is één zijde van R17 verbonden met de middelpuntpotentiaal. Door dit te doen, is het mogelijk om een spanning die overeenkomt met de middelpuntpotentiaal op het ingangsaudiosignaal te superponeren. Daarna is er geen onomkeerbaar versterkercircuit. Daarnaast is het noodzakelijk om een opamp te gebruiken met rail-to-rail output (full swing output).

2. Middelpunt potentiaalopwekkingscircuit (railsplitter) R9, R10, R11 delen de voedingsspanning in tweeën en voeren deze in op de spanningsvolger. R11 is voor fijnafstelling van het middelpuntpotentiaal. Ik denk dat het goed is om hier een semi-vaste weerstand met meerdere windingen te gebruiken.

3. Analoge voeding LPF circuit R6 en C3 vormen een laagdoorlaatfilter met extreem lage afsnijfrequentie en gebruiken deze als voeding voor operationele versterkers. Door dit te doen, wordt het geluid dat door de hoofdvoeding wordt gemengd, afgesneden. Aangezien de spanning van VCC onder + 5V daalt omdat R6 in serie staat met de voeding, wordt deze spanning ingevoerd in de analoge referentiespanningspen van Arduino. Het programma stelt de referentiespanningsbron extern in.

4. SPI-spanningsdelercircuit voor de LED-paneelcontroller Sluit hier de LED-paneelcontroller aan, maar aangezien de spanning die kan worden ingevoerd naar de LED-paneelcontroller 3,3 V is, wordt de spanningsdelingsweerstand geplaatst.

Ten slotte hoeven we alleen het neopixel-paneel aan te sluiten op de digitale pinnen I/O van de arduino.

We hebben deze hardware-ontwerpen van hier genomen

we hebben op deze pagina geen vermelding van licentie gezien, maar we voelen de noodzaak om het te vermelden en te bedanken.

We hebben een controller met twee knoppen gemaakt om de verschillende modi te wijzigen en we regelen het audiovolume met een beschikbare weerstand.

Stap 3: Software

We hebben een programma ontwikkeld dat de Fourier-transformatie toepast op het analoge ingangssignaal via de FFT-bibliotheek (die je kunt downloaden in de eigen arduino IDE), en het bemonstert het signaal voor het tonen van 8 frequentie-intervallen. Het kan kiezen uit 4 verschillende lichtshows.

Stap 4: De zaak

Het ontwerp van de behuizing is volledig vrij en verschilt in elk project, de enige vereiste is dat alle componenten en circuits erin passen en de neopixelmatrix kunnen weergeven.