Analizator audio spektra (VU metar): 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Šta je muzika? Sa tehničke tačke gledišta, muzika je u osnovi signal sa različitim naponom i frekvencijom. Analizator audio spektra je uređaj koji pokazuje nivo napona određene frekvencije. To je instrument koji se uglavnom koristi na mjestima kao što su studiji za analizu zvuka.

Iako je instrument, zabavno je gledati u plesna svjetla i odličan način za vizualizaciju muzike. Prije nekoliko godina napravio sam manju verziju s dvije kolone na ploči za izradu prototipa. Puno lemljenja i potpuni nered! Ovaj put sam htjela da to bude uredno i uredno i poslastica za oči.

Hajde da počnemo

Supplies

Za jednu kolonu:

5x LM324 Quad Op-Amp IC

20x zelenih LED dioda

20x 100 ohm otpornik

20x 10k otpornik

1x 59k otpornik

1x 270k otpornik

1x 2N2222 NPN tranzistor

1x 10uF kondenzator

Korak 1: Op-Amp kao komparator

Neću objašnjavati rad op-amp-a, već ćemo vidjeti njegovu primjenu. Na YouTubeu postoji gomila dobrih video zapisa koji objašnjavaju rad op-amp-a.

Op-Amp je 3 terminalni uređaj.

1. Neinvertirajući pin (+)
2. Obrnuti pin (-)
3. Output

Koristit ćemo op-pojačalo za usporedbu dva napona. Napon Vin na invertirajućem pinu (-) uspoređuje se s naponom Vref na neinvertirajućem pinu (+).

Izgradimo krug koji će to pokazati. U ovom se primjeru koristi LM324 IC koji je četveroop-pojačalo. Referentni napon Vref od 2,5 V dobiva se na (+) pinu pomoću kruga razdjelnika napona, a napon Vin na (-) pinu mijenja se pomoću potenciometra. LED dioda je spojena na izlaz. Kad je Vin 2.5V, izlaz postaje visok i LED se uključuje.

Povećajmo ovaj krug pomoću četiri op-pojačala. Krug razdjelnika napona koristi se za osiguravanje referentnog napona (1V, 2V, 3V i 4V) za svako op-pojačalo. (-) iglica svih op-pojačala povezana su zajedno. Kako napon na (-) pinu postaje veći od 1 V, izlaz prvog op-pojačala postaje visok. Budući da je 1V manji od referentnog napona drugih op-pojačala, njihovi izlazi ostaju niski. Kako se napon dodatno povećava, LED diode se pale jedna za drugom.

Koristeći isti princip, ali s više op-pojačala, možemo izgraditi analizator audio spektra jer muzika nije ništa drugo do signal s promjenjivim naponom.

Korak 2: Plan

Zvučni signal izravno iz vašeg telefona dovoljno je dobar samo za slušalice. Moramo povećati amplitudu pomoću audio pojačala. Koristit ću bluetooth zvučnik jer ima ugrađeno audio pojačalo.

Muzika je mešavina različitih frekvencija. Nisam stručnjak za zvuk ni na koji način. Brza Google pretraga dala je sljedeće rezultate:

Sub-bas od 20 do 60 Hz

60 do 250 Hz bas

500 Hz do 2 kHz srednji opseg

4 do 6 kHz Prisutnost

6 do 20 kHz Brilliance

Za odvajanje ovih frekvencija koristit će se pojasni filteri. Bandpass filter je uređaj koji propušta određenu frekvenciju i odbacuje druge frekvencije. Stupac ekrana prikazuje amplitudu ili naponski nivo te frekvencije.

Korak 3: Dizajniranje propusnih filtera

Koristeći donju formulu, možete izračunati vrijednosti R i C za datu frekvenciju.

Napomena: Nemojte koristiti elektrolitičke kondenzatore

Korak 4: Projektovanje i montaža PCB -a

Koristeći EasyEDA, prvo sam napravio shemu, a zatim je pretvorio u PCB. EasyEDA je savršena za početnike poput mene. Manje je stvari o kojima treba brinuti pa se možemo usredotočiti samo na dizajn PCB -a. Možete direktno naručiti svoje štampane ploče od JLCPCB. Svaka kolona ekrana je ista, pa se 10 PCB -a koje dobijemo može koristiti. Koristio sam pet za pet različitih frekvencija. Možete povećati krug prema svom nivou ludila!

Nakon naručivanja, primio sam svoje PCB -ove u roku od 5 dana. Sada izvadite peglu, skupite sve komponente i počnite sa lemljenjem! Nakon paklenog lemljenja, završeno je 5 kolona.

Korak 5: Sastavite stvari zajedno

Dizajnirao sam kućište u Fusion 360 za elektroniku i za držanje pet ekrana. Odštampao sam ga koristeći Creality Ender 3. Bio sam tek početnik u 3D modeliranju, ali je upalilo.

Koristio sam stari bluetooth zvučnik kao izvor zvuka jer u njemu već postoji pojačalo. Neću objašnjavati veze jer će vaše biti drugačije. Samo slijedite blok dijagram koji je ranije naveden u koraku 2. Spojio sam audio ulaz filtra pojasa na izlaz (veze zvučnika) pojačala.

Lemite signalne i napojne žice koje dolaze s zaslona na ploču filtra pojasa.

Ostale stvari zavise od vas. Na ploči bluetooth zvučnika bila je indikatorska LED dioda koju sam odspojio i pričvrstio na prednju stranu. Budi kreativan!

Korak 6: Uživajte

To je to! Uključite ga i uživajte u svojoj omiljenoj pjesmi!

Hvala vam što ste se držali kraja. Nadam se da vam se svi sviđa ovaj projekt i da ste danas naučili nešto novo. Javite mi ako napravite sami. Pretplatite se na moj YouTube kanal za još predstojećih projekata. Hvala vam još jednom!