Spektrumanalysator: 4 steg

2025 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2025-01-23 15:11

Detta projekt var för 'Creative Electronics', en Beng Electronics Engineering 4: e års modul vid University of Málaga, School of Telecommunications (https://www.uma.es/etsi-de-telecomunicacion/).

Projektet har designats och monterats av Carlos Almagro, Diego Jiménez och Alejandro Santana, vi har gjort en "boxmusikspelare" som styrs av en Arduino Mega (vi har valt det eftersom Arduino Leonardo inte var tillräckligt kraftfull för neopixelmatrisen), som visar en spektrum av musik genom en 8x32 neopixelmatris. Huvudidén är att sampla ljudsignalen i 8 bar (en stapel för att representera varje frekvensintervall, upp till 20 kHz).

Signalen kommer in via en jack 3.5 -port och går till arduino och speakerears, föregående steg för att förstärkas.

Steg 1: Komponenter och material

Arduino Mega (märkeElegoo)

Placa de soldadura a doble cara

4 motstånd mot 220

4 lysdioder

2 gamla högtalare

2 motstånd på 330

2 tryckknappar för infogning

1 motstånd på 470

1 kondensor på 10uF

1 kondensor på 220uF

1 motstånd på 1K

1 motstånd på 100k

2 UA741

Insättning Tallar hane och hona

2 förstärkare PAM8403

Steg 2: Hårdvara

Som vi vet ligger spänningsområdet som kan matas in till Arduino i intervallet 0 [V] till 5 [V], men spänningsområdet för ljudsignalen som matas ut från hörlursuttaget på persondatorn etc. är -0.447 [V] till 0,447 [V].

Det betyder att spänningen svänger även till minussidan och amplituden är för liten Direkt till Arduino Audio -signalen kan inte matas in. Därför dras spänningen i denna krets först med 2,5 [V], vilket är hälften av spänningen på 5 [V], sedan matas in till den analoga stiftet på Arduino efter att ha passerat genom förstärkarkretsen för att öka amplituden Det är konfigurerad. Sedan ska vi analysera kretsschemat:

1. Midpoint potential överlagrings / icke -inverterande förstärkarkretsar X1 och X2 är stereominikontakter. Eftersom den helt enkelt är parallellkopplad kan den antingen vara ingång eller utgång. Vi kan se att bara en av stereoljudssignalerna fångas. R17 är för att justera känsligheten hos spektrumanalysatorn. Genom C1 är ena sidan av R17 ansluten till mittpunktspotentialen. Genom att göra det är det möjligt att överlagra en spänning som motsvarar mittpunktspotentialen till den ingående ljudsignalen. Efter det finns det ingen irreversibel förstärkarkrets. Dessutom är det nödvändigt att använda op-förstärkare med skena-till-skena-utgång (full swing-utgång).

2. Krets för mittpunktspotentialgenerering (skensplitter) R9, R10, R11 dela nätspänningen i hälften och mata in den till spänningsföljaren. R11 är för finjustering av mittpunktspotentialen. Jag tycker att det är bra att använda ett multi-turn halvfast motstånd här.

3. Analog strömförsörjning LPF -krets R6 och C3 utgör ett lågpassfilter med extremt låg avstängningsfrekvens och använder det som strömförsörjning för driftförstärkare. Genom att göra detta bryts buller blandat från huvudströmförsörjningen. Eftersom spänningen på VCC sjunker under + 5V eftersom R6 är i serie med strömförsörjningen, matas denna spänning till den analoga referensspänningstappen på Arduino. Programmet ställer in referensspänningskällan externt.

4. SPI -spänningsdelarkrets för LED -panelkontrollen Anslut LED -panelkontrollen här, men eftersom spänningen som kan matas in till LED -panelkontrollen är 3,3 V sätts spänningsdelningsmotståndet in.

Slutligen behöver vi bara ansluta neopixelpanelen till arduinoens digitala stift I/O.

Vi har tagit denna hårdvarudesign härifrån

vi har inte sett något omnämnande för licens på den här sidan, men vi känner behov av att nämna och tacka det.

Vi har gjort en tvåknapps kontroller för att ändra de olika lägena och vi reglerar ljudvolymen med ett tillgängligt motstånd.

Steg 3: Programvara

Vi har utvecklat ett program som tillämpar fourier -transformen till den analoga insignalen via FFT -biblioteket (som du kan ladda ner i den egna arduino IDE), och den samplar signalen för att visa 8 frekvensintervaller. Den kan välja mellan 4 olika belysningssätt.

Steg 4: Fallet

Fallets design är helt gratis och annorlunda i varje projekt, det enda kravet är att alla komponenter och kretsar passar inuti och kan visa neopixelmatrisen.