Audio Spectrum Analyzer (VU Meter): 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Hva er musikk? Fra et teknisk synspunkt er musikk i utgangspunktet et signal med varierende spenning og frekvens. Audio Spectrum Analyzer er en enhet som viser spenningsnivået til en bestemt frekvens. Det er et instrument som hovedsakelig brukes på steder som innspillingsstudioer for å analysere lyden.

Selv om det er et instrument, er det morsomt å stirre på danselysene og en flott måte å visualisere musikk på. For noen år tilbake hadde jeg laget en mindre versjon med to kolonner på prototypebordet. Mye lodding og et fullstendig rot! Denne gangen ville jeg at det skulle være pent og ryddig og en godbit for øynene.

La oss komme i gang

Rekvisita

For en kolonne:

5x LM324 Quad Op-Amp IC

20x grønne lysdioder

20x 100 ohm motstand

20x 10k motstand

1x 59k motstand

1x 270k motstand

1x 2N2222 NPN -transistor

1x 10uF kondensator

Trinn 1: Op-Amp som komparator

Jeg vil ikke forklare hvordan en Op-Amp fungerer, men vi får se en av applikasjonene. Det er massevis av gode videoer på YouTube som forklarer hvordan en Op-Amp fungerer.

En Op-Amp er en 3-terminalenhet.

1. Ikke-inverterende pin (+)
2. Inverteringsnål (-)
3. Produksjon

Vi skal bruke en op-amp for å sammenligne to spenninger. Spenningen Vin ved inverteringspinnen (-) sammenlignes med spenningen Vref ved den ikke-inverterende pinnen (+).

La oss bygge en krets for å demonstrere det. LM324 IC som er en quad op-amp brukes for dette eksemplet. Referansespenningen Vref på 2,5V er gitt på (+) pin ved hjelp av en spenningsdelerkrets og spenningen Vin på (-) pin varieres ved hjelp av et potensiometer. En LED er koblet til utgangen. Når Vin 2,5V blir effekten høy og LED -en slås PÅ.

La oss skalere denne kretsen ved hjelp av fire op-ampere. En spenningsdelerkrets brukes til å gi en referansespenning (1V, 2V, 3V og 4V) til hver op-amp. (-) pin på alle op-forsterkere er koblet sammen. Etter hvert som spenningen ved (-) pinnen blir større enn 1V, blir utgangen til den første op-forsterkeren høy. Siden 1V er mindre enn referansespenningene til andre op-ampere, forblir utgangene lave. Etter hvert som spenningen øker, tennes lysdiodene etter hverandre.

Ved å bruke det samme prinsippet, men med flere op-forsterkere, kan vi bygge en lydspektrumanalysator siden musikk ikke er annet enn et signal med varierende spenning.

Trinn 2: Planen

Lydsignal rett ut fra telefonen er bare bra nok til å drive øretelefonene. Vi må øke amplituden ved hjelp av en lydforsterker. Jeg kommer til å bruke en Bluetooth-høyttaler, da den har innebygd lydforsterker.

Musikk er en blanding av forskjellige frekvenser. Jeg er på ingen måte en lydekspert. Et raskt google -søk ga følgende resultater:

20 til 60 Hz Sub-bass

60 til 250 Hz bass

500 Hz til 2 kHz mellomtone

4 til 6 kHz Tilstedeværelse

6 til 20 kHz Brilliance

For å skille disse frekvensene vil båndpassfiltre bli brukt. Et båndpassfilter er en enhet som passerer en bestemt frekvens og avviser andre frekvenser. En kolonne på displayet viser amplituden eller spenningsnivået til den frekvensen.

Trinn 3: Designe båndpassfiltre

Ved å bruke formelen gitt nedenfor, kan du beregne verdiene til R og C for en gitt frekvens.

Merk: Ikke bruk elektrolytiske kondensatorer

Trinn 4: Design og montering av PCB

Ved hjelp av EasyEDA lagde jeg først skjematikken og konverterte den deretter til PCB. EasyEDA er perfekt for nybegynnere som meg. Det er færre ting å bekymre seg for, og så kan vi fokusere bare på å designe PCB. Du kan bestille PCB -ene direkte fra JLCPCB. Hver kolonne i displayet er den samme, og derfor kan de 10 PCB -ene som vi får benyttes. Jeg har brukt fem for fem forskjellige frekvenser. Du kan skalere opp kretsen i henhold til ditt nivå av galskap!

Etter bestilling mottok jeg PCB -ene mine innen 5 dager. Få ut jernet ditt, samle alle komponentene og begynn å lodde! Etter en masse lodding ble 5 kolonner fullført.

Trinn 5: Å sette ting sammen

Jeg designet et etui i Fusion 360 for elektronikken og for å holde de fem skjermene. Jeg skrev den ut med Creality Ender 3. Bare en nybegynner innen 3D -modellering, men det fungerte.

Jeg brukte en gammel bluetooth -høyttaler som en lydkilde siden den allerede har en forsterker inne i den. Jeg vil ikke forklare sammenhengene, siden din vil være annerledes. Bare følg blokkdiagrammet som ble nevnt tidligere i trinn 2. Jeg koblet lydinngangen til båndpassfilteret til utgangen (høyttalertilkoblinger) til forsterkeren.

Lodd signal- og strømledningene som kommer fra skjermene til båndpassfilterkortet.

Resten av tingene er opp til deg. Det var en indikator -LED på Bluetooth -høyttalerens kretskort som jeg desolderte og festet den på forsiden. Vær kreativ!

Trinn 6: Kos deg

Det er det! Slå på den og nyt favorittsangen din!

Takk for at du holder deg til slutten. Håper dere alle liker dette prosjektet og lærte noe nytt i dag. Gi meg beskjed hvis du lager en selv. Abonner på YouTube -kanalen min for flere kommende prosjekter. Takk igjen!