Analyseur de spectre audio (VU-mètre) : 6 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Qu'est-ce que la musique ? D'un point de vue technique, la musique est essentiellement un signal dont la tension et la fréquence varient. L'analyseur de spectre audio est un appareil qui affiche le niveau de tension d'une fréquence particulière. C'est un instrument principalement utilisé dans des endroits comme les studios d'enregistrement pour analyser le son.

Bien qu'il s'agisse d'un instrument, il est amusant de regarder les lumières dansantes et c'est un excellent moyen de visualiser la musique. Il y a quelques années, j'avais fait une version plus petite avec deux colonnes sur la planche de prototypage. Beaucoup de soudure et un gâchis complet! Cette fois, je voulais que ce soit propre et bien rangé et un régal pour les yeux.

Commençons

Fournitures

Pour une colonne:

5x LM324 Quad Op-Amp IC

20x LED vertes

Résistance 20x 100 ohms

Résistance 20x 10k

1x 59k Résistance

1x 270k résistance

1x 2N2222 NPN Transistor

1x 10uF Condensateur

Étape 1: Op-Amp en tant que comparateur

Je n'expliquerai pas le fonctionnement d'un ampli-op, nous verrons plutôt une de ses applications. Il y a une tonne de bonnes vidéos sur YouTube expliquant le fonctionnement d'un ampli-op.

Un Op-Amp est un appareil à 3 bornes.

1. Broche non inverseuse (+)
2. Broche d'inversion (-)
3. Sortir

Nous utiliserons un ampli-op pour comparer deux tensions. La tension Vin à la broche inverseuse (-) est comparée à la tension Vref à la broche non inverseuse (+).

Construisons un circuit pour le démontrer. LM324 IC qui est un quad-amp op est utilisé pour cet exemple. La tension de référence Vref de 2,5 V est fournie à la broche (+) à l'aide d'un circuit diviseur de tension et la tension Vin à la broche (-) est modifiée à l'aide d'un potentiomètre. Une LED est connectée en sortie. Lorsque Vin 2.5V, la sortie devient élevée et la LED s'allume.

Améliorons ce circuit en utilisant quatre amplificateurs opérationnels. Un circuit diviseur de tension est utilisé pour fournir une tension de référence (1 V, 2 V, 3 V et 4 V) à chaque amplificateur opérationnel. La broche (-) de tous les amplificateurs opérationnels est connectée ensemble. Lorsque la tension sur la broche (-) devient supérieure à 1 V, la sortie du premier amplificateur opérationnel devient élevée. Étant donné que 1 V est inférieur aux tensions de référence des autres amplificateurs opérationnels, leurs sorties restent faibles. Au fur et à mesure que la tension augmente, les LED s'allument l'une après l'autre.

En utilisant le même principe mais avec plus d'amplificateurs opérationnels, nous pouvons construire un analyseur de spectre audio puisque la musique n'est rien d'autre qu'un signal avec une tension variable.

Étape 2: le plan

Le signal audio directement à partir de votre téléphone est assez bon uniquement pour piloter vos écouteurs. Nous devons augmenter l'amplitude à l'aide d'un amplificateur audio. J'utiliserai un haut-parleur Bluetooth car il a l'amplificateur audio intégré.

La musique est un mélange de différentes fréquences. Je ne suis en aucun cas un expert du son. Une recherche rapide sur google a donné les résultats suivants:

20 à 60 Hz Sub-grave

60 à 250 Hz Basse

500 Hz à 2 kHz Médium

4 à 6 kHz Présence

Brillance 6 à 20 kHz

Pour séparer ces fréquences, des filtres passe-bande seront utilisés. Un filtre passe-bande est un dispositif qui laisse passer une fréquence particulière et rejette les autres fréquences. Une colonne de l'affichage indique l'amplitude ou le niveau de tension de cette fréquence.

Étape 3: Conception de filtres passe-bande

En utilisant la formule ci-dessous, vous pouvez calculer les valeurs de R et C pour une fréquence donnée.

Remarque: n'utilisez pas de condensateurs électrolytiques

Étape 4: Conception et assemblage de PCB

En utilisant EasyEDA, j'ai d'abord fait le schéma, puis je l'ai converti en PCB. EasyEDA est parfait pour les débutants comme moi. Il y a moins de choses à se soucier et nous pouvons donc nous concentrer uniquement sur la conception du PCB. Vous pouvez directement commander vos PCB auprès de JLCPCB. Chaque colonne de l'affichage est la même et les 10 PCB que nous obtenons peuvent donc être utilisés. J'en ai utilisé cinq pour cinq fréquences différentes. Vous pouvez faire évoluer le circuit selon votre niveau de folie !

Après la commande, j'ai reçu mes PCB sous 5 jours. Maintenant, sortez votre fer, rassemblez tous les composants et commencez à souder ! Après un sacré travail de soudure, 5 colonnes ont été complétées.

Étape 5: Assembler les choses

J'ai conçu un boîtier dans Fusion 360 pour l'électronique et pour contenir les cinq écrans. Je l'ai imprimé avec Creality Ender 3. Juste un débutant en modélisation 3D, mais cela a fonctionné.

J'ai utilisé un ancien haut-parleur Bluetooth comme source audio car il contient déjà un amplificateur. Je n'expliquerai pas les connexions car les vôtres seront différentes. Suivez simplement le schéma fonctionnel mentionné précédemment à l'étape 2. J'ai connecté l'entrée audio du filtre passe-bande à la sortie (connexions des haut-parleurs) de l'amplificateur.

Soudez les fils de signal et d'alimentation provenant des écrans à la carte du filtre passe-bande.

Le reste des choses dépend de vous. Il y avait un indicateur LED sur le circuit imprimé du haut-parleur Bluetooth que j'ai dessoudé et fixé sur la face avant. Sois créatif!

Étape 6: Profitez

C'est ça! Allumez-le et profitez de votre chanson préférée !

Merci d'être resté jusqu'au bout. J'espère que vous aimez tous ce projet et que vous avez appris quelque chose de nouveau aujourd'hui. Faites-moi savoir si vous en faites un pour vous-même. Abonnez-vous à ma chaîne YouTube pour plus de projets à venir. Merci une fois de plus!