Analizator zvočnega spektra (merilnik VU): 6 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Kaj je glasba? S tehničnega vidika je glasba v bistvu signal z različno napetostjo in frekvenco. Analizator zvočnega spektra je naprava, ki prikazuje raven napetosti določene frekvence. Je instrument, ki se v glavnem uporablja za snemanje zvokov v studiih.

Čeprav je to instrument, je zabavno gledati v plesne luči in odličen način za vizualizacijo glasbe. Nekaj let nazaj sem naredil manjšo različico z dvema stolpcema na plošči za izdelavo prototipov. Veliko spajkanja in popolna zmešnjava! Tokrat sem si želela, da bi bil čist in urejen ter poslastica za oči.

Začnimo

Zaloge

Za en stolpec:

5x LM324 Quad Op-Amp IC

20x zelenih LED

20x 100 ohmski upor

20x 10k upor

1x 59k upor

1x 270k upor

1x 2N2222 NPN tranzistor

1x 10uF kondenzator

Korak: Op-Amp kot primerjalnik

Ne bom razlagal delovanja op-amp-a, ampak bomo videli eno od njegovih uporab. Na YouTubu je ogromno dobrih videoposnetkov, ki pojasnjujejo delovanje op-amp-a.

Op-Amp je 3-terminalna naprava.

1. Neinvertirni zatič (+)
2. Obrni zatič (-)
3. Izhod

Za primerjavo dveh napetosti bomo uporabili op-amp. Napetost Vin na obratnem zatiču (-) primerjamo z napetostjo Vref na neinvertirajočem zatiču (+).

Zgradimo vezje, da to dokažemo. Za ta primer se uporablja LM324 IC, ki je štirikotni op-amp. Referenčna napetost Vref 2,5 V je zagotovljena na (+) zatiču z vezjem delilnika napetosti, napetost Vin na (-) zatiču pa se spreminja s potenciometrom. Na izhodu je priključena LED. Ko je Vin 2.5V, izhod postane visok in LED se prižge.

Povečajmo to vezje s štirimi op-ojačevalniki. Vezje delilnika napetosti se uporablja za zagotavljanje referenčne napetosti (1V, 2V, 3V in 4V) za vsak op-amp. (-) pin vseh op-ojačevalnikov je povezan skupaj. Ko napetost na (-) pinu postane večja od 1 V, izhod prvega op-ojačevalnika postane visok. Ker je 1V manjši od referenčne napetosti drugih op-ojačevalnikov, so njihovi izhodi nizki. Ko se napetost še povečuje, se LED svetijo ena za drugo.

Po istem principu, vendar z več op-ojačevalniki, lahko sestavimo analizator zvočnega spektra, saj glasba ni nič drugega kot signal z različno napetostjo.

2. korak: Načrt

Zvočni signal neposredno iz telefona je dovolj dober samo za slušalke. Amplitudo moramo povečati z avdio ojačevalnikom. Uporabljal bom bluetooth zvočnik, saj ima vgrajen ojačevalnik zvoka.

Glasba je mešanica različnih frekvenc. V nobenem primeru nisem strokovnjak za zvok. Hitro iskanje v Googlu je dalo naslednje rezultate:

Sub-bas od 20 do 60 Hz

60 do 250 Hz nizki toni

500 Hz do 2 kHz Srednje območje

4 do 6 kHz Prisotnost

6 do 20 kHz Brilliance

Za ločevanje teh frekvenc bodo uporabljeni pasovni filtri. Pasovni filter je naprava, ki prenaša določeno frekvenco in zavrača druge frekvence. V stolpcu zaslona je prikazana amplituda ali napetostna raven te frekvence.

3. korak: Oblikovanje pasovno dostopnih filtrov

S spodnjo formulo lahko izračunate vrednosti R in C za dano frekvenco.

Opomba: Ne uporabljajte elektrolitskih kondenzatorjev

4. korak: Oblikovanje in montaža tiskanih vezij

Z uporabo EasyEDA sem najprej naredil shemo in jo nato pretvoril v tiskano vezje. EasyEDA je kot nalašč za začetnike, kot sem jaz. Manj stvari je za skrbeti, zato se lahko osredotočimo le na oblikovanje tiskanega vezja. PCB lahko naročite neposredno pri JLCPCB. Vsak stolpec na zaslonu je enak, zato lahko uporabimo 10 tiskanih vezij, ki jih dobimo. Za pet različnih frekvenc sem uporabil pet. Vezje lahko povečate glede na vašo stopnjo norosti!

Po naročilu sem PCB -je prejel v 5 dneh. Zdaj vzemite likalnik, zberite vse komponente in začnite spajkati! Po hudobnem spajkanju je bilo dokončanih 5 stolpcev.

5. korak: Sestavite stvari skupaj

V Fusion 360 sem zasnoval ohišje za elektroniko in držalo pet zaslonov. Natisnil sem ga s pomočjo Creality Ender 3. Samo začetnik v 3D modeliranju, vendar je delovalo.

Kot zvočni vir sem uporabil stari bluetooth zvočnik, saj ima v njem že vgrajen ojačevalnik. Ne bom razlagal povezav, saj bodo vaše drugačne. Samo sledite blok diagramu, omenjenemu v 2. koraku. Avdio vhod pasovnega filtra sem priključil na izhod (povezave zvočnikov) ojačevalnika.

Spojite signalne in napajalne žice, ki prihajajo z zaslonov, na pasovno filtrirno ploščo.

Vse ostalo je odvisno od vas. Na vezju zvočnika bluetooth je bila indikatorska LED, ki sem jo razpakiral in jo pritrdil na sprednjo stran. Bodi ustvarjalen!

6. korak: Uživajte

To je to! Vklopite in uživajte v svoji najljubši pesmi!

Hvala, ker ste vztrajali do konca. Upam, da vam je vsem všeč ta projekt in ste se danes naučili kaj novega. Sporočite mi, če ga naredite sami. Naročite se na moj YouTube kanal za več prihajajočih projektov. Še enkrat hvala!