Avvertenza : la risposta proposta di seguito è non il modo più semplice per ottenere i risultati, ma forse più precisa e meno complicata per ottenere risultati stabili rispetto ad altri metodi non coinvolgere un microcontrollore. Questa soluzione è significativamente un approccio per gli studenti che ho suggerito agli studenti in precedenza.

Un metodo per ottenere una separazione dello spettro audio abbastanza stretta per il tuo scopo è usare l'equalizzatore grafico a sette bande MSGEQ7 IC.

L'MSGEQ7 emette una tensione proporzionale alla deviazione dalla frequenza del polo in ciascuna delle sue 7 bande, con il primo polo a 63 Hz, probabilmente ideale per i requisiti di visualizzazione dei bassi. Un semplice amplificatore operazionale con configurazione buffer sull'uscita risolverà il requisito di impedenza di uscita di 1 MOhm di questo IC.

(Opzionale) L'uscita può essere inviata a un op -amp o transistor basato amplificatore a transconduttanza (o amplificatore a transconduttanza IC specificamente progettato per il pilotaggio di LED, ad esempio TI OPA660) se si desidera un controllo preciso della corrente sul LED - L'intensità del LED è corrente che lo attraversa, non tanto la tensione che lo attraversa.

Per fare in modo che l'MSGEQ7 controlli solo la sua prima banda, all'accensione un impulso di 100 nS su RESET seguito da un singolo 20 un impulso di microsecondi al pin STROBE imposterà il dispositivo sulla sua prima banda (63 Hz) e lo lascerà lì. Un multivibratore monostabile che utilizza il timer 555 può essere utilizzato per fornire ciascuno dei due impulsi richiesti.

Il segnale di clock richiesto da 145 a 180 KHz può essere generato da un 555 anche timer. La parte MSGEQ7 è molto tollerante per la durata dell'impulso e la variazione della frequenza di clock, quindi hai flessibilità nella selezione del resistore / condensatore per i due monostabili e l'oscillatore astabile.

Un singolo NE558 quad timer IC fornisce i 3 timer 555 richiesti in un unico pacchetto, lasciandone uno 555 inutilizzato.

Ulteriori miglioramenti:

Il design sopra può essere facilmente espanso per fornire indicazioni per una qualsiasi delle 7 bande audio supportate dall'IC MSGEQ7, o anche per tutte, utilizzando un demultiplexer sull'uscita.

Se si desidera che la luminosità del LED vari con la frequenza audio, un comparatore non funzionerà poiché semplicemente accenderà e spegnerà il LED in base alla tensione di riferimento del comparatore. È necessario un circuito che vari l'intensità del LED in modo continuo in base a una tensione di ingresso. Questo può essere fatto convertendo il segnale audio in un segnale DC variabile utilizzando un raddrizzatore e un filtro RC con la costante di tempo del filtro che dipende dalla velocità di risposta desiderata. Il segnale DC potrebbe pilotare la base di un transistor con il LED nel collettore. Pertanto, maggiore è il segnale audio, più luminoso è il LED. Ora, per rendere la luminosità del LED una funzione della frequenza, probabilmente sarà necessario un filtraggio più sofisticato rispetto a un semplice filtro passa basso che può fornire solo una certa misura di separazione delle alte frequenze da quelle basse. Puoi fornire maggiori informazioni su ciò che stai cercando di fare poiché ciò probabilmente determinerà la complessità del filtro?

Se il segnale audio fosse un tono semplice, dovrebbe farlo, ma se non è un tono, probabilmente non altrettanto, a seconda di come si sommano le diverse frequenze.

CORREZIONE:

Oops, fraintendimento. Pensavo stessi superando gli alti, non i bassi. Ancora non troppo sicuro. Penso che probabilmente dipenderà da dove è stato impostato il tuo comparatore. Se le frequenze sono troppo basse, saresti al di sotto della frequenza di fusione dello sfarfallio e vedresti un LED tremolante. Se il comparatore è impostato su 0 Volt, tutti i tuoi segnali hanno un ciclo di lavoro del 50% e non staresti guidando in modo PWM. Se il tuo comparatore è più alto, il ciclo di lavoro potrebbe essere troppo piccolo per vedere una differenza nel LED. Anche l'ampiezza del segnale può essere problematica, se varia troppo. Un tono basso potrebbe non eccitare mai il tuo comparatore, una bassa frequenza forte potrebbe essere più brillante di una bassa frequenza alta.

Il tuo comparatore accende e spegne semplicemente il LED alla frequenza del tono, ad esempio sui semicicli positivi e disattivi su quelli negativi. Poiché il duty cycle del LED non cambia, non ci si può aspettare che la sua luminosità cambi.

La cosa bella dell'output del comparatore è che si tratta di un'onda quadra la cui ampiezza non varia con il ampiezza del segnale. Solo la sua frequenza segue quella dell'ingresso.

Quindi questa onda quadra potrebbe essere sottoposta a un filtro passa-alto e quindi il risultato rettificato tramite un rilevatore di picco per produrre una tensione CC maggiore per le frequenze più alte, indipendentemente dall'ampiezza del segnale originale.

Quello che vuoi è un "Color Organ" (google them). Ce ne sono un sacco fatti con i passivi (filtri passa-banda resistore-capacitivi e transistor o amplificatori operazionali per i LED).

Esistono anche soluzioni discrete.
L'MSGEQ7 sopra elencato fa il filtro analogico e il rilevamento dei picchi.
Le librerie FFT per arduino o launchpad o immagini msp430 ti consentono di fare lo stesso con il software.
Ci sono chip come LM4970 di TI / NatSemi (il pacchetto più "" hobbyiest "" "" amichevole "") o altri nel Famiglia Boomer (smd davvero piccolo), AS3665 e AS3668 di AMS e IS31FL3193, IS31FL3196 e IS31FL3199 di ISSI. Questi faranno tutta l'elaborazione, tutto quello che devi fare è usare i2c per accenderli.

Ma cosa intendi per cambiare luminosità in base alla frequenza? Intendi un basso più forte / più forte, più luminoso è il led, o intendi il tono della musica? Più è lento (<30hz), più a lungo il led sarà acceso e poi spento. Man mano che entri nelle frequenze più alte, lo vedrai lampeggiare più velocemente, finché non sembra acceso fisso, anche se potrebbe essere un po 'più debole a 100 Hz che a 200 Hz. L'ampiezza / volume dell'audio determinerà la reale luminosità del led per la maggior parte.

Sì, credo di sì, quasi, penso che l'idea sia quasi giusta. Immagino che il compito sia che il circuito sia sostanzialmente indipendente dal volume. Immagino che sia necessario rilevare i passaggi per lo zero e quindi fare in modo che ciascuno di essi emetta l'impulso con un tempo di attesa corrispondente alla metà della frequenza di rilevamento massima. Quindi, se viene riprodotta la frequenza di rilevamento massima, il LED rimane acceso per tutto il tempo e, se viene riprodotta una frequenza più bassa, una parte inferiore del tempo. Se sono presenti più toni con un'ampiezza simile, il circuito si interromperà e rimarrà acceso troppo a lungo. Probabilmente puoi contrastare tali problemi con la sperimentazione di progettazione di filtri passa basso, avendo una leggera pendenza del filtro su tutta la gamma.

1. Filtra il segnale passa-basso. Sto pensando più in basso piuttosto che più in alto, farei forse un passa-basso di 1 ° o 2 ° ordine a 60 Hz e poi aggiungere un altro o due poli a circa 150. Questo non è in alcun modo un suggerimento autorevole: filtra della musica vera e guarda i passaggi per lo zero dipingono l'immagine che desideri.
2. Passalo attraverso un comparatore con il segnale su un ingresso e la componente CC del segnale su un altro, per generare tensioni logiche per CC sopra / sotto.
3. Utilizzare un gate XOR per generare gli impulsi. Un ingresso del gate è l'uscita del comparatore, l'altro ingresso è collegato allo stesso tramite un ritardo RC. I valori saranno oggetto di sperimentazione. L'idea è di rendere il ritardo approssimativamente uguale al tempo di attesa desiderato che abbiamo stabilito sopra.
4. Usa l'uscita del gate XOR per pilotare i tuoi LED.

Ho non ho costruito un circuito simile, quindi potrei benissimo parlare a voce alta; tuttavia penso di essere un po 'più vicino a quello che volevi.

Finora per l'idea. Probabilmente puoi ridurre il conteggio delle parti, abusando di un ingresso di gate logico XOR come comparatore o costruendo il tuo gate XOR dai comparatori. O sarebbe pignolo e anche più incline al fallimento del necessario, non pensarci fino a quando il design di base non funziona.