Audio Spectrum Analyzer (VU Meter): 6 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Hvad er musik? Fra et teknisk synspunkt er musik grundlæggende et signal med varierende spænding og frekvens. Audio Spectrum Analyzer er en enhed, der viser spændingsniveauet for en bestemt frekvens. Det er et instrument, der hovedsageligt bruges på steder som optagestudier til at analysere lyden.

Selvom det er et instrument, er det sjovt at stirre på danselysene og en fantastisk måde at visualisere musik på. For et par år tilbage havde jeg lavet en mindre version med to kolonner på prototypebordet. En masse lodning og et komplet rod! Denne gang ville jeg have, at det var pænt og ryddeligt og en godbid for øjnene.

Lad os komme igang

Forbrugsvarer

For en kolonne:

5x LM324 Quad Op-Amp IC

20x grønne lysdioder

20x 100 ohm modstand

20x 10k modstand

1x 59k modstand

1x 270k modstand

1x 2N2222 NPN Transistor

1x 10uF kondensator

Trin 1: Op-Amp som komparator

Jeg vil ikke forklare, hvordan en Op-Amp fungerer, men vi vil se en af dens applikationer. Der er masser af gode videoer på YouTube, der forklarer, hvordan en Op-Amp fungerer.

En Op-Amp er en 3-terminalenhed.

1. Ikke-omvendt pin (+)
2. Vendestift (-)
3. Produktion

Vi vil bruge en op-amp til at sammenligne to spændinger. Spændingen Vin ved den inverterende stift (-) sammenlignes med spændingen Vref ved den ikke-inverterende stift (+).

Lad os bygge et kredsløb for at demonstrere det. LM324 IC, som er en quad op-amp, bruges til dette eksempel. Referencespændingen Vref på 2,5V tilvejebringes ved (+) pin ved hjælp af et spændingsdelerkredsløb, og spændingen Vin ved (-) pin varieres ved hjælp af et potentiometer. En LED er tilsluttet ved udgangen. Når Vin 2,5V bliver output højt, og LED'en tændes.

Lad os skalere dette kredsløb ved hjælp af fire op-ampere. Et spændingsdelerkredsløb bruges til at tilvejebringe en referencespænding (1V, 2V, 3V og 4V) til hver op-amp. (-) pin på alle op-forstærkere er forbundet med hinanden. Da spændingen ved (-) pin bliver større end 1V, bliver output fra den første op-amp høj. Da 1V er mindre end referencespændingerne for andre op-ampere, forbliver deres output lave. Når spændingen stiger yderligere, tænder lysdioderne den ene efter den anden.

Ved hjælp af det samme princip, men med flere op-forstærkere, kan vi bygge en lydspektrumanalysator, da musik ikke er andet end et signal med varierende spænding.

Trin 2: Planen

Lydsignal lige fra din telefon er kun godt nok til at drive dine øretelefoner. Vi skal øge amplituden ved hjælp af en lydforstærker. Jeg bruger en bluetooth-højttaler, da den har indbygget lydforstærker.

Musik er en blanding af forskellige frekvenser. Jeg er på ingen måde en lydekspert. En hurtig Google -søgning gav følgende resultater:

20 til 60 Hz subbas

60 til 250 Hz bas

500 Hz til 2 kHz Mellemområde

4 til 6 kHz Tilstedeværelse

6 til 20 kHz Brilliance

For at adskille disse frekvenser vil der blive brugt båndpasfiltre. Et båndpasfilter er en enhed, der passerer en bestemt frekvens og afviser andre frekvenser. En søjle på displayet viser amplituden eller spændingsniveauet for denne frekvens.

Trin 3: Design af båndpasfiltre

Ved hjælp af formlen nedenfor kan du beregne værdierne for R og C for en given frekvens.

Bemærk: Brug ikke elektrolytkondensatorer

Trin 4: Design og montering af printkort

Ved hjælp af EasyEDA lavede jeg først skematikken og konverterede den derefter til PCB. EasyEDA er perfekt til begyndere som mig. Der er færre ting at bekymre sig om, og så vi kan fokusere bare på at designe printkortet. Du kan bestille dine printkort direkte fra JLCPCB. Hver kolonne i displayet er den samme, og derfor kan de 10 printkort, som vi får, bruges. Jeg har brugt fem til fem forskellige frekvenser. Du kan opskalere kredsløbet i henhold til dit niveau af galskab!

Efter bestilling modtog jeg mine printkort inden for 5 dage. Tag nu dit jern ud, saml alle komponenterne og begynd at lodde! Efter en hel masse lodning blev 5 kolonner færdige.

Trin 5: Sætte ting sammen

Jeg har designet en kasse i Fusion 360 til elektronikken og til at rumme de fem skærme. Jeg printede det ved hjælp af Creality Ender 3. Bare en nybegynder i 3D -modellering, men det virkede.

Jeg brugte en gammel bluetooth -højttaler som lydkilde, da den allerede har en forstærker inde i den. Jeg vil ikke forklare forbindelserne, da din vil være anderledes. Følg blot blokdiagrammet, der blev nævnt tidligere i trin 2. Jeg tilsluttede lydindgangen på båndpassfilteret til forstærkerens output (højttalertilslutninger).

Lod lod signal- og strømkablerne fra skærmene til båndpasfilterkortet.

Resten af tingene er op til dig. Der var en indikator -LED på bluetooth -højttalerens printkort, som jeg desolderede og fastgjorde den på forsiden. Vær kreativ!

Trin 6: God fornøjelse

Det er det! Tænd for den, og nyd din yndlingssang!

Tak fordi du holdt fast i slutningen. Håber I alle elsker dette projekt og lærte noget nyt i dag. Lad mig vide, hvis du laver en til dig selv. Abonner på min YouTube -kanal for flere kommende projekter. Endnu engang tak!