Αναλυτής φάσματος ήχου (μετρητής VU): 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Τι είναι η Μουσική; Από τεχνική άποψη, η μουσική είναι βασικά ένα σήμα με διαφορετική τάση και συχνότητα. Ο Αναλυτής Φάσματος ioχου είναι μια συσκευή που δείχνει το επίπεδο τάσης μιας συγκεκριμένης συχνότητας. Είναι ένα όργανο που χρησιμοποιείται κυρίως σε μέρη όπως τα στούντιο ηχογράφησης για την ανάλυση του ήχου.

Αν και είναι ένα όργανο, είναι διασκεδαστικό να κοιτάζεις τα φώτα που χορεύουν και ένας πολύ καλός τρόπος για να απεικονίσεις τη μουσική. Πριν από μερικά χρόνια, είχα κάνει μια μικρότερη έκδοση με δύο στήλες στον πίνακα πρωτοτύπων. Πολλή συγκόλληση και ένα πλήρες χάος! Αυτή τη φορά ήθελα να είναι τακτοποιημένο και τακτοποιημένο και μια απόλαυση για τα μάτια.

Ας αρχίσουμε

Προμήθειες

Για μία στήλη:

5x LM324 Quad Op-Amp IC

20x πράσινα LED

Αντίσταση 20x 100 ohm

Αντίσταση 20x 10k

Αντίσταση 1x 59k

Αντίσταση 1x 270k

1x 2N2222 NPN Transistor

Πυκνωτής 1x 10uF

Βήμα 1: Το Op-Amp ως συγκριτής

Δεν θα εξηγήσω τη λειτουργία ενός Op-Amp, αλλά θα δούμε μία από τις εφαρμογές του. Υπάρχουν πολλά καλά βίντεο στο YouTube που εξηγούν τη λειτουργία ενός Op-Amp.

Το Op-Amp είναι μια τερματική συσκευή 3.

1. Μη αναστρέψιμη ακίδα (+)
2. Αναστρέφοντας τον πείρο (-)
3. Παραγωγή

Θα χρησιμοποιήσουμε ένα op-amp για να συγκρίνουμε δύο τάσεις. Η τάση Vin στον ανεστραμμένο πείρο (-) συγκρίνεται με την τάση Vref στον μη αναστρέψιμο πείρο (+).

Ας δημιουργήσουμε ένα κύκλωμα για να το δείξουμε. Το LM324 IC που είναι quad op-amp χρησιμοποιείται για αυτό το παράδειγμα. Η τάση αναφοράς Vref των 2,5V παρέχεται στο (+) pin χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα διαίρεσης τάσης και η τάση Vin στον (-) πείρο μεταβάλλεται χρησιμοποιώντας ένα ποτενσιόμετρο. Ένα LED είναι συνδεδεμένο στην έξοδο. Όταν Vin 2.5V, η έξοδος γίνεται υψηλή και το LED ανάβει.

Ας κλιμακώσουμε αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιώντας τέσσερις ενισχυτές. Ένα κύκλωμα διαίρεσης τάσης χρησιμοποιείται για την παροχή τάσης αναφοράς (1V, 2V, 3V και 4V) σε κάθε op-amp. (-) Ο πείρος όλων των ενισχυτών είναι συνδεδεμένος μεταξύ τους. Καθώς η τάση στο (-) pin γίνεται μεγαλύτερη από 1V, η έξοδος του πρώτου op-amp γίνεται υψηλή. Δεδομένου ότι το 1V είναι μικρότερο από τις τάσεις αναφοράς άλλων ενισχυτών, οι έξοδοι τους παραμένουν χαμηλές. Καθώς η τάση αυξάνεται περαιτέρω, τα LED ανάβουν το ένα μετά το άλλο.

Χρησιμοποιώντας την ίδια αρχή αλλά με περισσότερους ενισχυτές, μπορούμε να δημιουργήσουμε έναν Αναλυτή Φάσματος ioχου, αφού η μουσική δεν είναι παρά ένα σήμα με μεταβαλλόμενη τάση.

Βήμα 2: Το σχέδιο

Το ηχητικό σήμα απευθείας από το τηλέφωνό σας είναι αρκετά καλό μόνο για να οδηγείτε τα ακουστικά σας. Πρέπει να αυξήσουμε το πλάτος χρησιμοποιώντας έναν ενισχυτή ήχου. Θα χρησιμοποιήσω ένα ηχείο bluetooth καθώς έχει ενσωματωμένο τον ενισχυτή ήχου.

Η μουσική είναι ένα μείγμα διαφόρων συχνοτήτων. Δεν είμαι ειδικός στον ήχο σε καμία περίπτωση. Μια γρήγορη αναζήτηση στο Google έδωσε τα ακόλουθα αποτελέσματα:

Υπο-μπάσο 20 έως 60 Hz

Μπάσο 60 έως 250 Hz

500 Hz έως 2 kHz Midrange

Παρουσία 4 έως 6 kHz

Φωτεινότητα 6 έως 20 kHz

Για τον διαχωρισμό αυτών των συχνοτήτων, θα χρησιμοποιηθούν φίλτρα bandpass. Ένα φίλτρο bandpass είναι μια συσκευή που περνά μια συγκεκριμένη συχνότητα και απορρίπτει άλλες συχνότητες. Μια στήλη της οθόνης δείχνει το πλάτος ή το επίπεδο τάσης αυτής της συχνότητας.

Βήμα 3: Σχεδιασμός φίλτρων Bandpass

Χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο, μπορείτε να υπολογίσετε τις τιμές R και C για μια δεδομένη συχνότητα.

Σημείωση: Μη χρησιμοποιείτε ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές

Βήμα 4: Σχεδιασμός και συναρμολόγηση PCB

Χρησιμοποιώντας το EasyEDA, έφτιαξα πρώτα το σχηματικό και μετά το μετέτρεψα σε PCB. Το EasyEDA είναι ιδανικό για αρχάριους όπως εγώ. Υπάρχουν λιγότερα πράγματα για τα οποία πρέπει να ανησυχείτε και έτσι μπορούμε να επικεντρωθούμε μόνο στο σχεδιασμό του PCB. Μπορείτε να παραγγείλετε απευθείας τα PCB σας από το JLCPCB. Κάθε στήλη της οθόνης είναι ίδια και έτσι μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα 10 PCB που παίρνουμε. Έχω χρησιμοποιήσει πέντε για πέντε διαφορετικές συχνότητες. Μπορείτε να ανεβάσετε το κύκλωμα ανάλογα με το επίπεδο τρέλας σας!

Μετά την παραγγελία, έλαβα τα PCB μου εντός 5 ημερών. Τώρα βγάλτε το σίδερο σας, μαζέψτε όλα τα εξαρτήματα και ξεκινήστε να κολλάτε! Μετά από μια κόλαση κόλλησης, ολοκληρώθηκαν 5 στήλες.

Βήμα 5: Μαζεύοντας τα πράγματα μαζί

Σχεδίασα μια θήκη στο Fusion 360 για τα ηλεκτρονικά και για να χωρέσω τις πέντε οθόνες. Το εκτύπωσα χρησιμοποιώντας το Creality Ender 3. Απλά αρχάριος στο τρισδιάστατο μοντέλο, αλλά λειτούργησε.

Χρησιμοποίησα ένα παλιό ηχείο bluetooth ως πηγή ήχου, καθώς έχει ήδη ενσωματωμένο ενισχυτή. Δεν θα εξηγήσω τις συνδέσεις καθώς οι δικές σας θα είναι διαφορετικές. Απλώς ακολουθήστε το διάγραμμα μπλοκ που αναφέρθηκε προηγουμένως στο Βήμα 2. Συνδέσα την Είσοδο ήχου του φίλτρου ζώνης στην έξοδο (συνδέσεις ηχείων) του ενισχυτή.

Συγκολλήστε τα καλώδια σήματος και τροφοδοσίας που προέρχονται από τις οθόνες στην πλακέτα φίλτρου bandpass.

Τα υπόλοιπα εξαρτώνται από εσάς. Υπήρχε μια ενδεικτική λυχνία LED στην πλακέτα κυκλώματος του ηχείου bluetooth, την οποία ξεκόλλησα και την τοποθέτησα στην μπροστινή πλευρά. Να είσαι δημιουργικός!

Βήμα 6: Απολαύστε

Αυτό είναι! Ενεργοποιήστε το και απολαύστε το αγαπημένο σας τραγούδι!

Σας ευχαριστώ που μείνετε στο τέλος. Ελπίζω να σας άρεσε πολύ αυτό το έργο και να μάθατε κάτι νέο σήμερα. Ενημερώστε με αν φτιάξετε ένα για τον εαυτό σας. Εγγραφείτε στο κανάλι μου στο YouTube για περισσότερα επερχόμενα έργα. Σε ευχαριστώ για άλλη μια φορά!