Analizator widma akustycznego – V2

analizator_animationWersja druga analizatora widma akustycznego. Poprzednia cieszyła się sporym zainteresowaniem i prosiliście o dodatkowe efekty, regulacje. Ta wersja umożliwia dołączenie 5 przyciskowej klawiaturki, z której można regulować jasność podświetlenia wyświetlacza, czułość układu, i zmieniać efekty (słupki, paski, kreski, owal, lub drabinki). Ponadto analizator zapisuje ustawienia w pamięci eeprom, można wybrać częstotliwość przetwornika zworką, program obsługuje też regulację jasności w wyświetlaczach VFD.

Regulacja podświetlenia została oparta o sprzętowy PWM na wyjściu OC2 i tranzystorze NPN. Została dodana też zworka do zmniejszenia prescalera dla nieszczęsnego przetwornika który w niektórych egzemplarzach nie radzi sobie z przetaktowanym zegarem (zewrzyj J1 aby zmniejszyć). Kolejną zworką wybieramy czy używamy wyświetlacza VFD (zewrzyj J2) – program wtedy nie będzie sterował kanałem PWM, ale wysyłał odpowiednie dane do wyświetlacza (jednak nie każdy VFD to obsługuje). Sama płytka niewiele się zmieniła, układ jest kompatybilny z starszą wersją i odwrotnie. Aby dostosować starą płytkę do nowych opcji, należy tylko dolutować jeden tranzystor i jeden rezystor, oraz przewody do klawiatury. I wgrać oczywiście nowy program. Dostępne są programy dla wyświetlaczy 16*2, 20*2, 24*2, oraz 20*4. Program mogę przystosować do praktycznie dowolnego wyświetlacza (ze sterownikiem HD44780), więc jeśli masz wyświetlacz którego analizator nie obsługuje, napisz, a chętnie dodam program. Ponadto są dostępne dwie wersje płytek, zarówno dla wyświetlaczy ze złączem na górze 16*1pin jak i dla wyświetlaczy ze złączem po boku 2*8pin. Szybkość odświerzania praktycznie zależy tylko od zastosowanego wyświetlacza, od tego jak szybko sterownik będzie odbierał dane i je wyświetlał – kupując wyświetlacz niestety nie jesteśmy w stanie tego sprawdzić, ale z reguły tanie 16*2 mają najwolniejsze sterowniki. W prawdzie procesor można z powodzeniem przetaktować na 20MHz lub więcej – ale jeśli mamy powolny wyświetlacz to naprawdę na niewiele się to zda. Najszybsze wyświetlacze z jakimi się spotkałem to VFD, odświerzanie jest tak szybkie że raczej nie zauważymy różnicy jeśli byłoby jeszcze szybsze :) W tym przypadku użyłem wyświetlacza noritake itron CU20029ECPB-W1J, niestety jak się okazało nie był on w 100% kompatybilny z HD44780 i jak widać na filmiku robi problemy podczas zmiany efektów.


8x2top 16x1top analizator2-1 analizator2-2

analizator2-3 analizator2-4 analizator2-5 analizator2-6

analizator2-7 analizator2-8 analizator2-9 analizator2-10

Video – Prezentacja na wyświetlaczu VFD.

Poniżej dokładnie opisze jak uruchomić analizator tak aby pracował poprawnie. (Sposób niczym się nie różni od pierwszej wersji ale tamten opis był nie zrozumiały, można go zobaczyć TUTAJ)

Istnieją trzy sposoby podłączenia sygnału audio:

  • a) Masa sygnału do punktu „Agnd” na płytce, wtedy masy analizatora i urządzenia nie mogą być połączone ze sobą.
  • b) Analizator można zasilić symetrycznie, +-2.5V, „Agnd” stanie się masą i można ją połączyć z masą urządzenia.
  • c) Jeśli masy analizatora i urządzenia muszą być połączone, i nie ma możliwości zasilenia analizatora symetrycznie, należy dodać składową stałą do sygnału aby podnieść go na wysokość 2.5V. Masy łączymy razem, sygnał podnosimy dzielnikiem R/R (rezystory rzędu 100K) łącząc go pomiędzy szyny zasilania. Sygnał na dzielnik podajemy poprzez kondensator (rzędu 1uF).
  • Kalibracja w urządzeniu docelowym
  • Poniżej opisze jak ustawić analizator do pracy z komputerem. Pamiętaj że jeśli chcesz zabudować go we wzmacniaczu lub innym urządzeniu, weź pod uwagę fakt że mogą tam występować inne poziomy sygnału. Jeśli masz możliwość podania sygnału z generatora (może być z komputera poprzez line-in urządzenia, lub nawet nagrany na cd itp) to dobrze, w przeciwnym wypadku będziesz musiał ustawić „oglądając” muzykę na oscyloskopie.

  • 1) Kalibracja szybka
  • Potrzebny będzie program „generator funkcji”, ja używam”FG Lite” (w dziale download). Podłącz i uruchom układ, dźwięk podłącz pod wyjscie karty dźwiękowej komputera, masę do Agnd. I tutaj uwaga, masy układu i komputera nie mogą być połączone! Generator funkcji ustaw na sinus, częstotliwość 400Hz, wzmocnienie ustaw na około 80%.
    gen

    Lewy potencjometr ustaw tak aby wychylony był tylko jeden słupek (ewentualnie dwa, zależnie od częstotliwości), jak najwyżej. Jeśli wzmocnienie będzie za duże, zobaczysz inne wychylające się słupki. Zmień częstotliwość generatora na 10KHz, prawy potencjometr ustaw w ten sam sposób.

  • 2) Kalibracja precyzyjna
  • Potrzebne będą dwa programy „generator funkcji” i „oscyloskop”. W tym przypadku użyłem „FG Lite” i „Oscilloscope 2.51 for windows 95” (w dziale download). Zapoznaj się z podstawową obsługą oscyloskopu, jak ustawić wejście karty dźwiękowej komputera, oraz jak ustawić wzmocnienie wejścia line-in i oscyloskopu tak aby nie było przesteru – nie będe tutaj tego opisywał. Jeśli nie masz pojęcia o co chodzi, wykonaj kalibrację szybką.

    Generator funkcji ustaw na sinus, częstotliwość 5KHz, wzmocnienie ustaw na około 80% (na zdjęciu jest 400Hz).
    gen

    Lewy potencjometr przekręć w prawo, przyłącz wejście karty dźwiękowej do punktu czerwonego.
    kalibracja

    Tak powinien wyglądać prawidłowy sygnał
    good

    A tak wygląda przesterowany z uciętymi wierzchołkami
    bad

    Jeśli potencjometr jest przekręcony do końca w prawo i mimo tego sygnał jest przesterowany, będziesz musiał zmniejszyć sygnał z komputera, lub jeśli analizator ma pracować w innym urządzeniu, będziesz musiał zastosować dodatkowy dzielnik R/R lub potencjometr aby zmniejszyć siłę sygnału. Jeśli sygnał jest czysty, spróbuj go wzmocnić kręcąc potencjometrem w lewo. To samo zrób z punktem zielonym i prawym potencjometrem. Teraz jeszcze przyłącz wejście do punktu niebieskiego a następnie żółtego aby sprawdzić czy sygnał wygląda ok. Na koniec sprawdź czy filtr dolnoprzepustowy działa dobrze, w tym celu wejście karty przyłącz do punktu żółtego, a w generatorze suwak częstotliwości przesuń powoli od lewej do prawej, sygnał powinien zaniknąć w okolicach 800Hz – 1KHz.

    W okolicach 700Hz-800Hz sygnał może lekko rosnąć, wynika to z budowy filtra dolnoprzepustowego, musiałem pójść na kompromis aby nie było potrzeby stosowania wartości typu 345pF czy 1.35Kohm. Jeśli filtr odcina zbyt wcześnie, objawi się to małą aktywnością ostatnich słupków dolnego zakresu. Jeśli odcina zbyt późno, objawi się to przebiciami dolnego zakresu do górnego. Elementy użyte do budowy filtra muszą być identyczne jak na schemacie, najlepiej nie używane aby zagwarantować odpowiednie wartości, przede wszystkim kondensatorów. Rezystory 470ohm tworzące sztuczną masę Agnd należy dobrać jak najbardziej identyczne – w przeciwnym wypadku masa nie będzie na wysokości 2.5V względem GND i zakres wejściowy się nieco skurczy.

    Jak wiadomo jeden AVR drugiemu nie równy, jeden będzie lepiej pracował przetaktowany a drugi gorzej. W tym przypadku przetwornik podczas pobierania próbek górnego zakresu jest mocno przetaktowany. Niektóre egzemplarze nie radzą sobie z takim stanem rzeczy i wymiękają – w takim przypadku górny zakres nie będzie reagował na sygnał. Aby to naprawić, wystarczy zwiększyć prescaler z 2 na 4. W poprzedniej wersji analizatora trzeba było wgrywać inny program, tutaj prescaler wybrać można za pomocą zworki (punktów lutowniczych). Jeśl inie widać górnego zakresu widma, to znaczy że przetwornik nie wyrabia i trzeba połączyć dwa punkty lutownicze pod atmegą – wtedy wybrany zostanie prescaler 4. Zauważyłem też że procesorki wyprodukowane do 2009 radziły sobie świetnie, a te wyprodukowane w 2009 gorzej – rzekłbym nawet że większość z nich nie daje rady, większość osób które zbudowały ostatnio układ miało z tym problem. Jakość schodzi na psy, co raczej mnie nie dziwi. Więc jeśli masz jakieś urządzenie oparte o Atmega8, to warto podmienić procesorek bo bardzo prawdopodobne że tamten będzie lepszy.

    Opis zworek:

    low_prescaler_vfd

    Autorem programu oczywiście jest użytkownik Hunterhouse, + kilka moich wypocin.

    UWAGA 09.02.2010 załącznik zaktualizowałem, programy z poprzedniego posiadały niewielki błąd.

    POBIERZ – pliki projektu eagle 5.4.0, schemat i płytka w PDF i PNG dla wyświetlacza 2*8 i 16*1, wsady BIN i HEX oraz źródła dla wyświetlaczy: 16*2, 20*2, 24*2, oraz 20*4.
    .
    .


    Aktualizacja 17.06.2011:
    MrShilov zaproponował zmiany na schemacie. Proste modyfikacje, a widmo będzie o wiele lepiej odwzorowane. Poniżej schemat, nie testowałem.

    5.00 avg. rating (97% score) - 2 votes

    260 komentarzy

    1. Witam zbudowałem analizator ale mam pewien problem. Cały czas w górnej części wyświetlacza (używam 16×2) pokazuje się napis „Jasność: 50 (0)_” – tak jakby przycisk do zwiększania jasności był na stałe wciśnięty (sprawdzałem płytkę i nie ma na niej zwarć, tak samo na pilocie z przyciskami). Czy to jakiś błąd w programie? Bo czasami z niewiadomych przyczyn napis sam znika i za chwilę znowu się pojawia. Podobno w wersji C program miał taki problem, ale ja mam wersję D w której powinno to być naprawione. A może to dlatego że zamiast atmegi 8-16PU używam 8A-PU?

    2. Glenn Suek

      Would you have the compiled 16×2 HEX file, in English, for the Acoustic spectrum analyzer – V2?

      Thank you

    3. analizator.V2_9d_16x2 nie skompilowany, produkuje błąd. Kod nie zmienia nic. Dla 20×2 prawidłowo i kompeliruetsya. Proszę mi powiedzieć, na czym polega problem?

    4. shows code mismatch after loading Hex file for 16×2 display. Tried different program and Atmega8a chip. No response in 16×2 LCD display while giving audio signal. Please check.

    5. Hej
      Poskładałem i ja , dwie sztuki od razu. I ciekawostka, na oryginalnej Atmega8-16 PU nie działa połowa wyświetlacza i do tego nie zapisuje ustawień do pamięci. Na Atmega8L , przy taktowaniu zewnętrznym kwarcem 16Mhz działa wszystko jak złoto, udało się ustawić czułość , w miarę poprawnie oddaje częstotliwość. Zauważyłem że przy pierwszym uruchomieniu na obu wersjach Atmegi ściemnianie jedzie od 256 do zera a potem już działa poprawnie 0-50 , to samo z czułością.

    Dodaj komentarz

    Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

    Proszę pozostawić te dwa pola tak jak są: