Адрестелмейтін RGB светодиодты аудиовизуализаторы: 6 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Менде теледидар шкафының айналасында 12 вольтты RGB жарық диодты жолағы болды, оны светодиодты драйвер басқарады, бұл маған алдын ала бағдарламаланған 16 түстің біреуін таңдауға мүмкіндік береді!

Мен көптеген музыканы тыңдаймын, бұл мені жігерлендіреді, бірақ жарықтандыру көңіл -күйді реттемейді. Оны шешу үшін динамикке AUX (3,5 мм ұя) арқылы берілген дыбыстық сигналды қабылдауға шешім қабылдады, оны өңдеңіз және сәйкесінше RGB жолағын басқарыңыз.

Жарық диодтары музыкаға басс (төмен), жоғары жиілік (орта) және жоғары жиілікке негізделген.

Жиілік диапазоны - түс келесідей:

Төмен - қызыл

Орта - жасыл

Жоғары - көк

Бұл жобаға көптеген DIY бұйымдары кіреді, өйткені бүкіл схема нөлден тұрғызылған. Егер сіз оны тақтаға орнатсаңыз, бұл өте оңай болуы мүмкін, бірақ оны ПХД -ге дәнекерлеу өте қиын.

Жабдықтар

(x1) RGB жарық диодты жолағы

(x1) Arduino Uno/Nano (Мега ұсынылады)

(x1) TL072 немесе TL082 (TL081/TL071 де жақсы)

(x3) TIP120 NPN транзисторы (TIP121, TIP122 немесе N-Channel MOSFETs IRF540, IRF 530 сияқты жақсы)

(x1) 10кОм потенциометр сызықтық

(x3) 100kOhm 1/4watt резисторлары

(x1) 10uF электролиттік конденсатор

(x1) 47nF керамикалық конденсатор

(x2) 3,5 мм аудио қосқышы - әйел

(x2) 9В батарея

(x2) 9В аккумуляторлық қосқыш

1 -қадам: RGB жарықдиодты жолақтардың түрлерін түсіну

Жарық диодты жолақтардың екі негізгі түрі бар: «аналогты» және «сандық».

Аналогты (1-сурет) жолақтарда барлық светодиодтар параллель жалғанған, сондықтан ол бір үлкен үш түсті СИД сияқты әрекет етеді; Сіз жолақтың барлығын қалаған түске орната аласыз, бірақ жеке жарықдиодты түстерді басқара алмайсыз. Оларды пайдалану өте қарапайым және өте арзан.

Сандық типтегі (2-сурет) жолақтар басқаша жұмыс істейді. Оларда әр жарық диоды үшін чип бар, жолақты пайдалану үшін чиптерге цифрлық кодталған деректерді жіберу керек. Дегенмен, бұл әр жарықдиодты жеке басқаруға болатынын білдіреді! Чиптің қосымша күрделілігіне байланысты олар қымбатырақ.

Егер сізге аналогтық және цифрлық жолақтар арасындағы айырмашылықты физикалық түрде анықтау қиын болса,

1. Анологтық типте 4 түйреуіш, 1 жалпы оң және 3 негатив қолданылады, яғни RGB әр түсі үшін бір.
2. Цифрлық типті 3 түйреуішті пайдаланады, оң, деректер мен жер.

Мен аналогтық жолақтарды қолданатын боламын, себебі

1. Музыкаға реактивті аналогтық жолақты жасауға үйрететін нұсқаулықтар өте аз. Олардың көпшілігі сандық түрге назар аударады және оларды музыкаға жауап беру оңайырақ.
2. Менде аналог тәрізді жолақтар болды.

2 -қадам: дыбыстық сигналды күшейту

Дыбыс ұясы арқылы жіберілетін дыбыстық сигнал - бұл

+200мВ және -200мВ аралығында тербелетін аналогты сигнал. Енді бұл мәселе - біз дыбыстық сигналды Arduino аналогтық кірістерінің бірімен өлшегіміз келеді, себебі Arduino аналогтық кірістері 0 мен 5 В арасындағы кернеуді ғана өлшей алады. Егер біз аудио сигналдағы теріс кернеулерді өлшеуге тырыссақ, Arduino тек 0В шамасын оқиды және біз сигналдың төменгі жағын қиып аламыз.

Оны шешу үшін біз дыбыстық сигналдарды 0-5В диапазонына түсетіндей етіп күшейтуіміз керек. Ең дұрысы, сигнал 2,5 В шамасында тербелетін амплитудасы болуы керек, минималды кернеуі 0В, ал максималды кернеуі 5В.

Күшейту

Күшейткіш - тізбектегі бірінші қадам, ол сигналдың амплитудасын + немесе - 200мВ -тан + немесе - 2,5В -ға дейін арттырады (ең дұрысы). Күшейткіштің басқа функциясы - дыбыс көзін (бірінші кезекте дыбыстық сигналды шығаратын) тізбектің қалған бөлігінен қорғау. Шығатын күшейтілген сигнал барлық токты күшейткіштен алады, сондықтан оған кейінірек тізбектегі кез келген жүктемені дыбыс көзі (телефон/iPod/ноутбук) сезбейді. TL072 немесе TL082 (сурет 2) бумасындағы оппер-амперлердің бірін инверторланбайтын күшейткіш конфигурациясында орнату арқылы жасаңыз.

TL072 немесе TL082 мәліметтер кестесінде ол +15 және -15В қуатпен жұмыс істейтіні айтылады, бірақ сигнал ешқашан + немесе 2,5В жоғары күшейтілмейтіндіктен, оп -ампті төменірек күйде іске қосу жақсы. Мен + немесе - 9В қуат көзін құру үшін тізбектелген екі тоғыз вольтты батареяны қолдандым.

+V (8-түйреуіш) және –V (4-түйреуіш) оп-амперіне қосыңыз. Сигналды моно ұядан инверторланбаған кіріске (3-түйреуішке) жалғаңыз және ұяның жерге тұйықтауышын кернеуіңіздегі 0В тірегіне қосыңыз (бұл мен үшін 9В екі батареяның сериялы түйісуі болды). Опера-ампердің шығысы (1-ші түйін) мен инвертті кірісінің (2-штыр) арасында 100 кОм резисторды өткізіңіз. Бұл тізбекте мен ауыспалы резистор ретінде сымды 10кОм потенциометрді қолдандым, ол менің инвертті емес күшейткішімнің күшейтілуін (күшейткіш күшейтетін мөлшерді) реттеу үшін. Бұл 10К сызықты конустық кастрөлді инверторлы кіріс пен 0В сілтеме арасында өткізіңіз.

Тұрақты токтың жылжуы

Тұрақты токтың ауысу схемасы екі негізгі компоненттен тұрады: кернеу бөлгіш және конденсатор. Кернеуді бөлгіш Arduino 5В жерге қосылуынан тізбектей қосылған 100 к екі резистордан жасалған. Резисторлардың кедергісі бірдей болғандықтан, олардың арасындағы түйісудегі кернеу 2,5В тең. Бұл 2,5В қосылыс 10uF конденсатор арқылы күшейткіштің шығуына байланысты. Конденсатордың күшейткіш жағындағы кернеудің жоғарылауы мен төмендеуіне байланысты, ол зарядтың жинақталуына және 2,5 В түйіспесіне бекітілген конденсатордың бүйірінен кері кетуіне әкеледі. Бұл 2,5 В түйісуіндегі кернеудің 2,5 В айналасында жоғары және төмен тербелуіне әкеледі.

Схемада көрсетілгендей, күшейткіштен шығуға 10uF конденсатордың теріс сымын қосыңыз. Қақпақтың екінші жағын 5В мен жерге қосылатын 100к екі резистордың түйісуіне қосыңыз. Сонымен қатар, жерге 2,5 В -тан 47nF конденсатор қосыңыз.

3 -қадам: Сигналды стационарлық синусоидалар жиынтығына ыдырату - теория

3,5 мм ұяшық арқылы жіберілетін дыбыстық сигнал

диапазоны 20 Гц - 20 кГц. Ол 44,1 кГц жиілікте таңдалады және әр үлгі 16 битте кодталады.

Дыбыстық сигналды құрайтын негізгі элементар жиіліктерді конструкциясын бұзу үшін сигналға стационарлық синусоидалар жиынтығына ыдырайтын сигналға Фурье трансформациясын қолданамыз. Басқаша айтқанда, Фурье анализі сигналды өзінің бастапқы доменінен (көбінесе уақыт немесе кеңістік) жиілік облысында көрсетуге түрлендіреді және керісінше. Бірақ оны анықтамадан тікелей есептеу көбінесе практикалық болу үшін тым баяу.

Суреттер сигналдың уақыт пен жиілік облысында қалай көрінетінін көрсетеді.

Мұнда Fast Fourier Transform (FFT) алгоритмі өте пайдалы!

Анықтама бойынша, FFT DFT матрицасын сирек (көбіне нөлдік) факторлардың көбейтіндісіне факторизациялау арқылы мұндай түрлендірулерді тез есептейді. Нәтижесінде, ол DFT анықтамасын жай ғана O (N log N) қолданатын жағдайда пайда болатын O (N2) DFT есептеу күрделілігін төмендетеді. Жылдамдықтағы айырмашылық өте үлкен болуы мүмкін, әсіресе N мыңдаған немесе миллиондаған болуы мүмкін ұзақ деректер жиынтығы үшін. Дөңгелек қате болған жағдайда, көптеген FFT алгоритмдері DFT анықтамасын тікелей немесе жанама бағалауға қарағанда әлдеқайда дәлірек.

Қарапайым тілмен айтқанда, бұл FFT алгоритмі кез келген сигналдың Фурье түрленуін есептеудің жылдам әдісі екенін білдіреді. Бұл әдетте есептеу қуаты төмен құрылғыларда қолданылады.