Анализатор спектра звуковых частот на основе FFT и Arduino

Анализатор спектра – это измерительное оборудование, которое для проведения анализа спектра использует быстрое преобразование Фурье (FFT — Fast Fourier Transform). Осуществление анализа Фурье возможно в случаях, когда непрерывный временной интервал может быть преобразован в непрерывный частотный интервал, в котором будет содержаться информация об амплитудах и фазах частотных компонентов.

Внешний вид анализатора спектра звуковых частот на основе Arduino

Представленный в данной статье анализатор спектра звуковых частот построен на основе платы Arduino. Устройство состоит из сравнительно небольшого числа компонентов.

Необходимые компоненты

Плата Arduino Nano (купить на AliExpress)
ЖК дисплей с разрешением 128х64 пикселов (ST7920 128×64 LCD)
Резистор 10 кОм (2 шт.)
Однооборотный потенциометр 10 кОм (single-turn potentiometer)
Конденсатор 1 мкФ

Если вы раньше не работали с графическим дисплеем, используемом в данном проекте, то на нашем сайте вы можете прочитать статью про подключение графического ЖК дисплея ST7920 к плате Arduino.

Работа схемы

Схема анализатора спектра звуковых частот на основе платы Arduino представлена на следующем рисунке.

Схема анализатора спектра звуковых частот на основе ArduinoАудио сигнал в данной схеме подается на аналоговый контакт A0 платы Arduino, смещение рабочей (средней точки) на этом контакте обеспечивается с помощью потенциометра 10 кОм. Таким образом, рабочую точку можно регулировать от 0 до +5V. Также на входе схемы можно установить потенциометр для управления амплитудой входного сигнала.

Код программы использует библиотеку «fix_fft», которая предназначена для анализа спектра сигналов с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ).

Собранную конструкцию проекта мы упаковали в удобную коробку. Данный анализатор спектра нельзя назвать профессиональным инструментом поскольку он имеет низкое разрешение и частотный диапазон, но для образовательных целей он подойдет отлично.

Исходный код программы (скетча)

Видео, демонстрирующее работу анализатора спектра

На видео представлен анализ нескольких различных видов сигналов с помощью спроектированного анализатора спектра.

При синусоидальном входном сигнале несущую хорошо видно и если частота входного сигнала изменяется, то положение несущей на экране анализатора также смещается.

При подаче на вход сигнала прямоугольных импульсов на экране анализатора хорошо виден основной сигнал, а также три нечетные гармоники — x3, x5 & x7.

Спектр последовательности прямоугольных импульсов

Если же мы подадим на вход анализатора аудио сигнал, то мы увидим на экране его спектр.

Спектр аудио сигнала

Источник статьи

(Проголосуй первым!)
Загрузка...
158 просмотров


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *