Arduino Audio Input (1 / 8 stap)

Stap 1: Voorbereiden van audio-signalen voor Arduino

Als u ooit audio op uw computer opgenomen hebt, je hebt misschien gezien het voorgesteld als een golfvorm zoals in fig 1.  Als u op deze golf (zoals in Fig. 2 inzoomt) ziet u dat de vorm is gemaakt van duizenden kleine oscillaties heen en weer.  Dit heet een audio signaal en wanneer we te met de audio-signalen in de elektronica maken, deze oscillaties vertegenwoordigen oscillerende spanningen na verloop van tijd.

Als we kijken naar een audio signaal met een oscilloscoop, zien we een vergelijkbaar beeld (fig 3).  Merk op hoe het audiosignaal in fig 3 schommelt rond de spanning van een centrum van 0V; Dit is typisch voor de audio-signalen.  De amplitude van een audio signaal is de afstand tussen de spanning van haar centrum en haar hoogtepunt hoog of laag.  De amplitude van de Golf in fig 3 is 2V: het bereikt een maximale spanning van + 2V en een minimale spanning van - 2V.  Dit is een probleem als we het audiosignaal met één van de analoge ingangen van de Arduino te meten willen omdat de Arduino alleen spanningen tussen 0 en 5 v kan meten.  Als we geprobeerd om te meten de negatieve spanningen in het signaal van de fig 3, de Arduino alleen 0V zou lezen en we zouden uiteindelijk knippen de onderkant van het signaal.  In dit Instructable ik zal je laten zien hoe u kunt versterken en audio signalen te compenseren zodat ze binnen dit bereik 0-5V vallen.  Idealiter wilt u een signaal met een amplitude van 2.5V die rond 2.5V (zoals in Fig. 7), schommelt zodat de spanning min 0V en haar max voedingsspanning 5V is (Zie de onderstaande berekeningen).

Min spanning Center Voltage - Amplitude =
Min spanning = 2.5V - 2.5V = 0V

Max Voltage = Center Voltage + Amplitude
Max Voltage = 2.5V + 2.5V = 5V

Fig 4 geeft het signaal direct uit de microfoon komt op een oscilloscoop.  Het signaal is relatief zwak, met een amplitude van enige 200mV, kan je dat signalen uit andere bronnen (ipods, gitaren, platenspelers...) produceren ook audio-signalen met kleine amplitudes.  Deze signalen moeten worden versterkt om hen tot de amplitude die we willen (2.5V).  Versterking betekent verhoging van de amplitude (afstand tussen het middelpunt en max of min) van een signaal.  Versterking ook buffers de audio-bron (in mijn geval was dit een microfoon) van alle ladingen die u op het verderop in het circuit zetten kunt, dat is een goede zaak omdat het voorkomt vervorming.

Fig. 5 toont hetzelfde microfoon signaal na versterking, kunt u zien hoe de hoogte van de toppen heeft verhoogd, zodat de Golf een amplitude van 2.5V heeft.  Maar aangezien de spanning van het centrum van de Golf is nog steeds 0, de Golf is schommelen tussen -2,5 en + 2.5V.  Het zal moeten DC-offset om dit te corrigeren.  DC-offset betekent wijzigen van de center-spanning die de Golf rond (de gemiddelde spanning van de Golf schommelt).  Fig 6 geeft het signaal na het DC-offset; heeft nog een amplitude van 2.5V, maar de spanning van het centrum is 2.5V in plaats van 0V, dus de Golf nooit druppels neer onder 0V.  (Opmerking-de lichte verandering in vorm tussen de signalen in figuren 5 en 6 is de contributie aan veranderingen in mijn stem tussen de twee foto's, het heeft niets te maken met het circuit).  Het signaal in fig 6 is klaar om te gaan naar een analoge input pin van de Arduino.