Vizualizuesi i audios RGB LED i pa adresuar: 6 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Kam pasur një shirit LED 12v RGB rreth kabinetit tim të televizorit për një kohë dhe kontrollohet nga një shofer LED i mërzitshëm që më lejon të zgjedh një nga 16 ngjyrat e para-programuara!

Unë dëgjoj shumë muzikë e cila më mban të motivuar, por ndriçimi thjesht nuk e vendos gjendjen e duhur. Për të rregulluar atë që vendosi të merrte sinjalin audio që iu dha altoparlantit tim përmes AUX (fole 3.5 mm), përpunojeni atë dhe kontrolloni rripin RGB në përputhje me rrethanat.

LED -të reagojnë ndaj muzikës bazuar në madhësinë e frekuencave Bass (Low), Treble (Mid) dhe High.

Gama e Frekuencës - Ngjyra është si më poshtë:

E ulët - e kuqe

Mes - e gjelbër

E lartë - Blu

Ky projekt përfshin shumë gjëra DIY sepse i gjithë qarku është ndërtuar nga e para. Kjo duhet të jetë shumë e lehtë nëse e vendosni në një dërrasë buke, por mjaft sfiduese për ta bashkuar atë në një PCB.

Furnizimet

(x1) Rrip LED RGB

(x1) Arduino Uno/Nano (rekomandohet Mega)

(x1) TL072 ose TL082 (TL081/TL071 janë gjithashtu mirë)

(x3) TIP120 NPN Transistor (TIP121, TIP122 ose MOSFET N-Channel si IRF540, IRF 530 janë gjithashtu të mira)

(x1) 10kOhm potenciometër linear

(x3) Rezistenca 100kOhm 1/4watt

(x1) kondensator elektrolitik 10uF

(x1) Kondensator qeramik 47nF

(x2) lidhës audio 3.5 mm - Femër

(x2) bateri 9V

(x2) Lidhës i kapjes së baterisë 9V

Hapi 1: Kuptimi i Llojeve të Rripave LED RGB

Ekzistojnë dy lloje themelore të shiritave LED, lloji "analog" dhe "dixhital".

Shiritat e tipit analog (fig 1) i kanë të gjitha LED-të të lidhura paralelisht dhe kështu vepron si një LED i madh me tre ngjyra; mund ta vendosni të gjithë shiritin në çdo ngjyrë që dëshironi, por nuk mund t'i kontrolloni ngjyrat individuale të LED -ve. Ato janë shumë të lehta për t'u përdorur dhe mjaft të lira.

Shiritat e tipit dixhital (fig 2) funksionojnë në një mënyrë tjetër. Ata kanë një çip për secilën LED, për të përdorur shiritin ju duhet të dërgoni të dhëna të koduara në mënyrë dixhitale në patate të skuqura. Sidoqoftë, kjo do të thotë që ju mund të kontrolloni secilën LED individualisht! Për shkak të kompleksitetit shtesë të çipit, ato janë më të shtrenjta.

Nëse e keni të vështirë të identifikoni fizikisht ndryshimet midis shiritave të tipit analog dhe atij dixhital,

1. Përdor tipin Anolog 4 kunja, 1 pozitive të zakonshme dhe 3 negative, domethënë një për secilën ngjyrë të RGB.
2. Përdorimi i tipit dixhital 3 kunja, pozitive, të dhëna dhe terren.

Unë do të përdor shirita të tipit Analog, sepse

1. Ka shumë pak ose aspak udhëzues që mësojnë se si të bëni një shirit muzikor reaktiv të tipit analog. Shumica e tyre përqendrohen në tipin dixhital dhe është më e lehtë t'i bësh ata të reagojnë ndaj muzikës.
2. Kisha disa shirita të tipit Analog të shtrirë përreth.

Hapi 2: Përforcimi i Sinjalit Audio

Sinjali audio që dërgohet përmes folesë audio është

një sinjal analog i cili luhatet brenda +200mV dhe -200mV. Tani ky është një problem sepse ne duam të masim sinjalin audio me një nga hyrjet analoge të Arduino sepse hyrjet analoge të Arduino mund të matin vetëm tensionet midis 0 dhe 5V. Nëse do të përpiqeshim të masnim tensionet negative në sinjalin audio nga, Arduino do të lexonte vetëm 0V dhe ne do të përfundonim duke prerë pjesën e poshtme të sinjalit.

Për ta zgjidhur atë, ne duhet të amplifikojmë dhe kompensojmë sinjalet audio në mënyrë që ato të bien brenda një diapazoni 0-5V. Në mënyrë ideale, sinjali duhet të ketë një amplitudë prej 2.5V që luhatet rreth 2.5V në mënyrë që tensioni i tij minimal të jetë 0V dhe tensioni i tij maksimal të jetë 5V.

Përforcim

Përforcuesi është hapi i parë në qark, ai rrit amplituda e sinjalit nga rreth + ose - 200mV në + ose - 2.5V (në mënyrë ideale). Funksioni tjetër i amplifikatorit është të mbrojë burimin audio (gjëja që gjeneron sinjalin audio në radhë të parë) nga pjesa tjetër e qarkut. Sinjali i amplifikuar dalës do të marrë të gjithë rrymën e tij nga amplifikatori, kështu që çdo ngarkesë e vendosur më vonë në qark nuk do të "ndihet" nga burimi audio (telefoni/iPod/laptop në rastin tim). Bëni këtë duke vendosur një nga op-amps në paketën TL072 ose TL082 (fig 2) në një konfigurim përforcuesi jo përmbysës.

Fleta e të dhënave e TL072 ose TL082 thotë se duhet të fuqizohet me +15 dhe -15V, por meqenëse sinjali nuk do të amplifikohet kurrë mbi + ose -2.5V është mirë të operoni op -amp me diçka më të ulët. Kam përdorur dy bateri nëntë volt të lidhura në seri për të krijuar një furnizim me energji + ose - 9V.

Lidhni +V (pin 8) dhe –V (pin 4) në op-amp. Lidhni sinjalin nga priza mono në hyrjen jo-përmbysëse (kunja 3) dhe lidhni kunjin e tokëzimit të prizës me referencën 0V në furnizimin tuaj të tensionit (për mua ky ishte kryqëzimi midis dy baterive 9V në seri). Lidhni një rezistencë 100kOhm midis daljes (pin 1) dhe hyrjes përmbysëse (pin 2) të op-amp. Në këtë qark, kam përdorur një potenciometër 10kOhm të lidhur me një rezistencë të ndryshueshme për të rregulluar fitimin (sasinë që amplifikuesi përforcon) të amplifikatorit tim jo-përmbysës. Lidhni këtë tenxhere konik linear 10K midis hyrjes përmbysëse dhe referencës 0V.

DC Offset

Qarku i kompensimit DC ka dy përbërës kryesorë: një ndarës të tensionit dhe një kondensator. Ndarësi i tensionit është bërë nga dy rezistorë 100k të lidhur në seri nga furnizimi 5V i Arduino në tokë. Meqenëse rezistorët kanë të njëjtën rezistencë, tensioni në kryqëzimin midis tyre është i barabartë me 2.5V. Ky kryqëzim 2.5V është i lidhur me daljen e amplifikatorit përmes një kondensatori 10uF. Ndërsa tensioni në anën e amplifikatorit të kondensatorit rritet dhe bie, ai shkakton që ngarkesa të grumbullohet në çast dhe të sprapset nga ana e kondensatorit të bashkangjitur në kryqëzimin 2.5V. Kjo bën që tensioni në kryqëzimin 2.5V të lëkundet lart e poshtë, i përqendruar rreth 2.5V.

Siç tregohet në skemë, lidhni plumbin negativ të një kondensatori 10uF me daljen nga amplifikatori. Lidhni anën tjetër të kapakut me kryqëzimin midis dy rezistorëve 100k të lidhur në seri midis 5V dhe tokëzimit. Gjithashtu, shtoni një kondensator 47nF nga 2.5V në tokë.

Hapi 3: Zbërthimi i Sinjalit në Shumën e Sinusoideve Stacionare - Teori

Sinjali audio i dërguar përmes çdo prize 3.5 mm është në

diapazoni prej 20 Hz deri në 20 kHz. Isshtë marrë mostër në 44.1 kHz dhe çdo mostër është e koduar në 16 bit.

Për të zbërthyer frekuencat elementare themelore që përbëjnë sinjalin audio, ne aplikojmë Fourier Transform në sinjal, i cili zbërthen sinjalin në një shumë sinusoidesh të palëvizshëm. Me fjalë të tjera, analiza Furier konverton një sinjal nga fusha e tij origjinale (shpesh koha ose hapësira) në një përfaqësim në fushën e frekuencës dhe anasjelltas. Por llogaritja e tij direkt nga përkufizimi është shpesh shumë e ngadaltë për të qenë praktike.

Figurat tregojnë se si duket sinjali në fushën e kohës dhe frekuencës.

Kjo është ajo ku algoritmi i Shndërrimit të Furierit të Shpejtë (FFT) është mjaft i dobishëm!

Me përkufizim, Një FFT llogarit shpejt transformime të tilla duke faktuar matricën DFT në një produkt të faktorëve të rrallë (kryesisht zero). Si rezultat, ai arrin të zvogëlojë kompleksitetin e llogaritjes së DFT nga O (N2), i cili lind nëse thjesht zbatohet përkufizimi i DFT, në O (N log N), ku N është madhësia e të dhënave. Diferenca në shpejtësi mund të jetë e madhe, veçanërisht për grupet e të dhënave të gjata ku N mund të jetë në mijëra ose miliona. Në prani të gabimit të përmbledhjes, shumë algoritme FFT janë shumë më të sakta sesa vlerësimi i definicionit DFT drejtpërdrejt ose tërthorazi.

Me fjalë të thjeshta, thjesht do të thotë që algoritmi FFT është një mënyrë më e shpejtë për të llogaritur Transformimin Furier të çdo sinjali. Kjo përdoret në përgjithësi në pajisjet me fuqi të ulët llogaritëse.