Analyseur de spectre : 4 étapes

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2025-01-23 14:46

Ce projet concernait 'Creative Electronics', un module de 4e année d'ingénierie électronique de Beng à l'Université de Málaga, École des télécommunications (https://www.uma.es/etsi-de-telecomunicacion/).

Le projet a été conçu et assemblé par Carlos Almagro, Diego Jiménez et Alejandro Santana, nous avons réalisé un "box music player" contrôlé par un Arduino Mega (nous l'avons choisi car Arduino Leonardo n'était pas assez puissant pour la matrice néopixel), qui montre à travers une matrice néopixel 8x32 le spectre de la musique. L'idée principale est d'échantillonner le signal sonore en 8 mesures (une barre pour représenter chaque intervalle de fréquence, jusqu'à 20kHz).

Le signal entre par un port jack 3.5 et va à l'arduino et aux enceintes, étape précédente d'amplification.

Étape 1: Composants et matériaux

Arduino Mega (marque Elegoo)

Placa de soldadura a doble cara

4 résistances de 220

4 leds

2 anciens haut-parleurs

2 résistances de 330

2 boutons poussoirs d'insertion

1 résistance de 470

1 condensateur de 10uF

1 condensateur de 220uF

1 résistance de 1K

1 résistance de 100k

2 UA741

Pins d'insertion mâle et femelle

2 amplificateurs PAM8403

Étape 2: Matériel

Comme nous le savons, la plage de tension qui peut être entrée dans Arduino est comprise entre 0 [V] et 5 [V], mais la plage de tension du signal audio émis par la borne des écouteurs de l'ordinateur personnel, etc. est de -0,447 [V] à 0,447 [V].

Cela signifie que la tension oscille même du côté moins et que l'amplitude est trop petite. Le signal audio Arduino ne peut pas être directement entré. Par conséquent, dans ce circuit, d'abord, la tension est augmentée de 2,5 [V], qui est la moitié de la tension de 5 [V], puis entrée dans la broche analogique d'Arduino après avoir traversé le circuit amplificateur pour augmenter l'amplitude. configuré. Ensuite, nous allons analyser le schéma du circuit:

1. Les circuits amplificateurs à superposition de potentiel médian/non inverseur X1 et X2 sont des mini-jacks stéréo. Puisqu'il est simplement connecté en parallèle, il peut être soit en entrée, soit en sortie. Nous pouvons voir qu'un seul des signaux audio stéréo est capturé. R17 sert à régler la sensibilité de l'analyseur de spectre. Grâce à C1, un côté de R17 est connecté au potentiel médian. Ce faisant, il est possible de superposer une tension correspondant au potentiel médian au signal audio d'entrée. Après cela, il n'y a plus de circuit amplificateur irréversible. De plus, il est nécessaire d'utiliser un ampli op avec une sortie rail à rail (sortie full swing).

2. Circuit de génération de potentiel médian (séparateur de rail) R9, R10, R11 divisent la tension d'alimentation en deux et l'introduisent dans le suiveur de tension. R11 sert à ajuster finement le potentiel médian. Je pense qu'il est bon d'utiliser une résistance semi-fixe multi-tours ici.

3. Les circuits d'alimentation analogique LPF R6 et C3 constituent un filtre passe-bas à fréquence de coupure extrêmement basse et l'utilisent comme alimentation pour les amplificateurs opérationnels. En faisant cela, le bruit mélangé de l'alimentation principale est coupé. Étant donné que la tension de VCC tombe en dessous de + 5V car R6 est en série avec l'alimentation, cette tension est entrée sur la broche de tension de référence analogique d'Arduino. Le programme définit la source de tension de référence en externe.

4. Circuit diviseur de tension SPI pour le contrôleur de panneau LED Connectez le contrôleur de panneau LED ici, mais comme la tension qui peut être entrée dans le contrôleur de panneau LED est de 3,3 V, la résistance de division de tension est insérée.

Enfin il ne reste plus qu'à connecter la dalle neopixel aux pins I/O numériques de l'arduino.

Nous avons pris ces conceptions matérielles d'ici

nous n'avons vu aucune mention de licence dans cette page, mais nous ressentons le besoin de la mentionner et de la remercier.

Nous avons fait un contrôleur à deux boutons pour changer les différents modes et nous régulons le volume audio avec une résistance variable.

Étape 3: Logiciel

Nous avons développé un programme qui applique la transformée de Fourier au signal d'entrée analogique via la bibliothèque FFT (que vous pouvez télécharger dans votre propre IDE Arduino), et il échantillonne le signal pour afficher 8 intervalles de fréquence. Il peut choisir parmi 4 modes différents de spectacle d'éclairage.

Étape 4: Le cas

La conception du boîtier est totalement gratuite et différente dans chaque projet, la seule exigence est que tous les composants et circuits s'intègrent à l'intérieur et puissent afficher la matrice néopixel.