Äänispektrianalysaattori (VU -mittari): 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Mikä on Musiikki? Tekniseltä kannalta musiikki on pohjimmiltaan signaali, jolla on vaihteleva jännite ja taajuus. Audio Spectrum Analyzer on laite, joka näyttää tietyn taajuuden jännitetason. Sitä käytetään pääasiassa äänitystudioiden kaltaisissa paikoissa äänen analysoimiseksi.

Vaikka se on väline, on hauska katsoa tanssivia valoja ja loistava tapa visualisoida musiikkia. Muutama vuosi sitten olin tehnyt pienemmän version, jossa oli kaksi saraketta prototyyppitaululle. Paljon juotoksia ja täydellinen sotku! Tällä kertaa halusin sen olevan siisti ja siisti ja herkku silmille.

Aloitetaan

Tarvikkeet

Yhdelle sarakkeelle:

5x LM324 Quad Op-Amp -piiri

20x vihreää LEDiä

20x 100 ohmin vastus

20x 10k vastus

1x 59k vastus

1x 270k vastus

1x 2N2222 NPN -transistori

1x 10uF kondensaattori

Vaihe 1: Op-Amp vertailijana

En selitä op-vahvistimen toimintaa, vaan näemme yhden sen sovelluksista. YouTubessa on paljon hyviä videoita, joissa selitetään op-vahvistimen toiminta.

Op-Amp on 3-päätelaite.

1. Ei-kääntyvä tappi (+)
2. Käänteinen tappi (-)
3. Lähtö

Käytämme op-vahvistinta kahden jännitteen vertaamiseen. Käänteistapin (-) jännitettä Vin verrataan jännitteeseen Vref ei-invertoivassa tapissa (+).

Rakennetaan piiri sen osoittamiseksi. Tässä esimerkissä käytetään LM324 IC: tä, joka on quad op-amp. 2,5 V: n vertailujännite Vref syötetään (+) -napaan käyttäen jännitteenjakajapiiriä ja jännitettä Vin (-) -nastassa vaihdellaan potentiometrillä. Lähtöön on kytketty LED. Kun Vin 2.5V, lähtö tulee korkeaksi ja LED syttyy.

Laajenna tätä piiriä käyttämällä neljää op-vahvistinta. Jännitteenjakajapiiriä käytetään tuottamaan vertailujännite (1V, 2V, 3V ja 4V) kullekin op-vahvistimelle. (-) kaikkien op-vahvistimien nasta on kytketty yhteen. Kun jännite (-) nastassa kasvaa yli 1 V, ensimmäisen op-vahvistimen lähtö tulee korkeaksi. Koska 1V on pienempi kuin muiden op-vahvistimien vertailujännitteet, niiden lähdöt pysyvät alhaisina. Kun jännite kasvaa edelleen, LEDit syttyvät peräkkäin.

Käyttämällä samaa periaatetta, mutta käyttämällä enemmän vahvistimia, voimme rakentaa audiospektrianalysaattorin, koska musiikki on vain signaalia, jonka jännite vaihtelee.

Vaihe 2: Suunnitelma

Äänisignaali suoraan puhelimesta riittää vain kuulokkeiden käyttämiseen. Meidän on lisättävä amplitudia äänivahvistimen avulla. Käytän bluetooth-kaiutinta, koska siinä on sisäänrakennettu äänivahvistin.

Musiikki on sekoitus eri taajuuksia. En ole missään nimessä hyvä asiantuntija. Nopea Google -haku antoi seuraavat tulokset:

20-60 Hz: n basso

60-250 Hz basso

500 Hz - 2 kHz keskialue

4-6 kHz läsnäolo

6-20 kHz: n kirkkaus

Näiden taajuuksien erottamiseksi käytetään kaistanpäästösuodattimia. Kaistanpäästösuodatin on laite, joka ohittaa tietyn taajuuden ja hylkää muut taajuudet. Näytön sarake näyttää kyseisen taajuuden amplitudin tai jännitetason.

Vaihe 3: Suunnittele kaistanpäästösuodattimet

Alla olevan kaavan avulla voit laskea R- ja C -arvot tietylle taajuudelle.

Huomautus: Älä käytä elektrolyyttikondensaattoreita

Vaihe 4: Piirilevyjen suunnittelu ja kokoaminen

EasyEDA: n avulla tein ensin kaavion ja muutin sen sitten PCB: ksi. EasyEDA on täydellinen kaltaisilleni aloittelijoille. On vähemmän huolestuttavia asioita, joten voimme keskittyä vain piirilevyn suunnitteluun. Voit tilata piirilevyt suoraan JLCPCB: ltä. Jokainen näytön sarake on sama, joten saamiamme 10 PCB: tä voidaan hyödyntää. Olen käyttänyt viittä eri viidellä taajuudella. Voit laajentaa piiriä hulluutesi mukaan!

Tilauksen jälkeen sain PCB: t 5 päivän kuluessa. Ota nyt rauta ulos, kerää kaikki komponentit ja aloita juottaminen! Helvetin suuren juottamisen jälkeen valmistui 5 saraketta.

Vaihe 5: Asioiden yhdistäminen

Suunnittelin kotelon Fusion 360: ssa elektroniikkaa ja viiden näytön säilyttämistä varten. Tulostin sen Creality Ender 3: lla. Vasta aloittelija 3D -mallinnuksessa, mutta se toimi.

Käytin äänilähteenä vanhaa bluetooth -kaiutinta, koska sen sisällä on vahvistin. En selitä yhteyksiä, koska sinun on erilainen. Seuraa vain vaiheessa 2 mainittua lohkokaaviota. Liitin kaistanpäästösuodattimen äänitulon vahvistimen lähtöön (kaiutinliitännät).

Juota näytöistä tulevat signaali- ja virtajohdot kaistanpäästösuodatinlevylle.

Loput asiat ovat sinun tehtäväsi. Bluetooth -kaiuttimen piirilevyssä oli merkkivalo, jonka irrotin ja kiinnitin sen etupuolelle. Ole luova!

Vaihe 6: Nauti

Se siitä! Käynnistä se ja nauti suosikkikappaleestasi!

Kiitos, että pysyt loppuun asti. Toivottavasti te kaikki rakastatte tätä projektia ja opitte jotain uutta tänään. Kerro minulle, jos teet sellaisen itsellesi. Tilaa YouTube -kanavani, niin saat lisää tulevia projekteja. Kiitos vielä kerran!