محلل الطيف: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

كان هذا المشروع مخصصًا لـ "Creative Electronics" ، وهو وحدة السنة الرابعة لهندسة Beng Electronics في جامعة Málaga ، كلية الاتصالات (https://www.uma.es/etsi-de-telecomunicacion/).

تم تصميم المشروع وتجميعه بواسطة Carlos Almagro و Diego Jiménez و Alejandro Santana ، وقد صنعنا "مشغل موسيقى مربع" يتحكم فيه Arduino Mega (لقد اخترناه لأن Arduino Leonardo لم يكن قويًا بما يكفي لمصفوفة neopixel) ، التي تظهر من خلال مصفوفة نيوبكسل 8 × 32 طيف الموسيقى. الفكرة الرئيسية هي أخذ عينات من إشارة الصوت في 8 أشرطة (شريط واحد لتمثيل كل فاصل تردد حتى 20 كيلو هرتز).

تدخل الإشارة عبر منفذ جاك 3.5 وتنتقل إلى اردوينو ومكبرات الصوت ، وهي الخطوة السابقة للتضخيم.

الخطوة 1: المكونات والمواد

اردوينو ميجا (ماركة ايجو)

Placa de Soldadura a doble cara

4 مقاومات دي 220

4 المصابيح

عدد 2 مكبرات صوت قديمة

2 مقاومات من 330

2 أزرار ضغط للإدخال

1 مقاومة 470

1 مكثف 10 فائق التوهج

1 مكثف 220 فائق التوهج

1 مقاومة 1 كيلو

1 مقاومة 100 كيلو

2 UA741

الإدراج الصنوبر الذكور والإناث

2 مكبرات صوت PAM8403

الخطوة 2: الأجهزة

كما نعلم ، فإن نطاق الجهد الذي يمكن إدخاله إلى Arduino يتراوح من 0 [V] إلى 5 [V] ، لكن نطاق الجهد لإشارة الصوت الخارجة من طرف سماعة الأذن للكمبيوتر الشخصي وما إلى ذلك هو -0.447 [V] إلى 0.447 [V].

هذا يعني أن الجهد يتأرجح حتى إلى الجانب السالب وأن السعة صغيرة جدًا ولا يمكن إدخال إشارة Arduino Audio مباشرة. لذلك ، في هذه الدائرة ، أولاً ، يتم سحب الجهد لأعلى بمقدار 2.5 [V] ، وهو نصف الجهد 5 [V] ، ثم يتم إدخاله في دبوس Arduino التناظري بعد المرور عبر دائرة مكبر الصوت لزيادة السعة. تم تكوينه. ثم سنقوم بتحليل مخطط الدائرة:

1. دوائر مكبر الصوت X1 و X2 المحتملة لنقطة الوسط هي مقابس استريو صغيرة. نظرًا لأنه متصل ببساطة بالتوازي ، يمكن أن يكون إما إدخالًا أو إخراجًا. يمكننا أن نرى ، تم التقاط واحدة فقط من إشارات الصوت الستيريو. R17 لضبط حساسية محلل الطيف. من خلال C1 ، يتصل جانب واحد من R17 بنقطة المنتصف المحتملة. من خلال القيام بذلك ، من الممكن تراكب جهد يتوافق مع احتمالية نقطة الوسط لإشارة صوت الإدخال. بعد ذلك لا توجد دائرة مضخم لا رجعة فيها. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري استخدام المرجع أمبير مع خرج من السكك الحديدية إلى السكك الحديدية (خرج التأرجح الكامل).

2. دائرة توليد جهد نقطة المنتصف (مقسم السكك الحديدية) R9 ، R10 ، R11 تقسم جهد إمداد الطاقة إلى نصفين وتدخله إلى تابع الجهد. R11 للضبط الدقيق لإمكانات نقطة الوسط. أعتقد أنه من الجيد استخدام المقاوم متعدد الدورات شبه الثابت هنا.

3. إن دارة LPF R6 و C3 لإمداد الطاقة التناظرية تشكل مرشح تمرير منخفض بتردد قطع منخفض للغاية وتستخدمه كمصدر طاقة لمضخمات التشغيل. من خلال القيام بذلك ، يتم قطع الضوضاء المختلطة من مصدر الطاقة الرئيسي. نظرًا لأن جهد VCC ينخفض إلى أقل من + 5 فولت لأن R6 في سلسلة مع مزود الطاقة ، فإن هذا الجهد يتم إدخاله إلى دبوس الجهد المرجعي التناظري في Arduino. يقوم البرنامج بتعيين مصدر الجهد المرجعي خارجيًا.

4. دائرة مقسم الجهد SPI لوحدة التحكم في لوحة LED قم بتوصيل وحدة تحكم لوحة LED هنا ، ولكن نظرًا لأن الجهد الذي يمكن إدخاله إلى وحدة التحكم في لوحة LED هو 3.3 فولت ، يتم إدخال المقاوم لتقسيم الجهد.

أخيرًا ، يتعين علينا فقط توصيل لوحة neopixel بمنافذ الإدخال / الإخراج الرقمية الخاصة بـ arduino.

لقد أخذنا تصميمات الأجهزة هذه من هنا

لم نر أي إشارة للترخيص في هذه الصفحة ، لكننا نشعر بضرورة ذكرها وشكرها.

لقد صنعنا وحدة تحكم ذات زرين لتغيير الأوضاع المختلفة ونقوم بتنظيم مستوى الصوت بمقاومة فائقة.

الخطوة 3: البرمجيات

لقد طورنا برنامجًا يطبق تحويل فورييه على إشارة الإدخال التناظرية من خلال مكتبة FFT (التي يمكنك تنزيلها في اردوينو IDE الخاص بك) ، ويقوم بتجربة الإشارة لإظهار 8 فترات زمنية. يمكنه الاختيار من بين 4 أوضاع مختلفة لعرض الإضاءة.

الخطوة 4: القضية

تصميم العلبة مجاني تمامًا ومختلف في كل مشروع ، والشرط الوحيد هو أن جميع المكونات والدوائر مناسبة للداخل ويمكن أن تظهر مصفوفة neopixel.