Analizador acústico con ARDUINO

Construcción de un analizador acústico con Arduino. La información se presenta de forma gráfica, en un display LCD de 16×2 caracteres. Como ecualizador gráfico se puede utilizar el circuito integrado MSGEQ7 o el MSGEQ5, dependiendo del número de bandas de audio que queramos mostrar. Este circuito se puede montar de forma independiente, previamente programando el ATMEGA328P con la placa de desarrollo de Arduino. Una vez programado, mediante la posición de un jumper se puede configurar para que muestre 5 o 7 bandas… montando previamente el circuito integrado ecualizador correspondiente.

Utilidad de un analizador acústico

Este analizador acústico no puede competir con un equipo profesional, pero podría ser muy útil para acondicionar la acústica de un salón de actos o sala de conciertos improvisada. Comprobando la respuesta en frecuencias y volumen de escucha en diferentes puntos, se podrían corregir los defectos reorientando los altavoces/bocinas, ecualizando la respuesta de los amplificadores, etc.   Por otra parte, como este analizador de audio es de bajo costo y no requiere de conocimientos especiales para montarlo, podría ser muy instructivo realizarlo como práctica en escuelas relacionadas con la formación en las ramas de electrónica y tecnología.

Ecualizador gráfico de 5/7 bandas

Este montaje está basado en el circuito integrado MSGEQ5 / MSEGQ7,  ecualizador gráfico de audio  de 5 y 7 bandas respectivamente.  Dentro de un pequeño encapsulado DIL de 8 pines, se encuentra todo lo necesario para obtener a su salida los valores de energía a diferentes frecuencias,  a partir de la señal de audio en su entrada (descomposición espectral).

MSGEQ5 - Analizador de 5 bandas

Como se puede ver en la imagen anterior,  el MSGEQ5  analiza los valores comprendidos entre 100 y 10.000 Hz. Este rango es más que suficiente para conocer la respuesta en frecuencias de cualquier entorno. Pero si queremos analizar con más detalle los extremos de la zona audible, graves más bajos y agudos más altos, sería mejor utilizar el MSGEQ7.

MSGEQ7 - Analizador de 7 bandas

Como se puede comprobar comparando los datos entre ambos componentes,  son compatibles tanto en conexiones como características técnicas. Lo único que cambia es la gestión de los datos,  pero el protocolo es el mismo.  Con el MSGEQ5 tendremos que tomar y asignar los valores leídos de 5 en 5, y con el  MSGEQ7 lo haremos en grupos de 7 (número de bandas). Aprovechando estas características, es muy fácil construir un circuito que permita trabajar con ambos componentes.

Analizador acústico de 5/7 bandas

 

Este montaje lo puedes hacer siguiendo el esquema anterior, o utilizando la placa de desarrollo de Arduino junto con el Shield LCD, desarrollado para Arduino UNO.

Escala gráfica

La escala de las barras gráficas que muestra el display no es logarítmica, como lo harían la mayoría de los analizadores de audio. Con el fin de obtener un efecto visual más pronunciado, la gráfica que muestra el display  traduce los valores de tensión en cada banda de forma lineal.

Escalado lineal de las medidas

Si prefieres cambiar la escala, sólo tienes que modificar los valores de la tabla (resaltadas en color  amarillo), editando el código antes de programar el microprocesador ATMEGA328P con Arduino.

Firmware

El código de programación de este analizador acústico,  se puede descargar desde el siguiente enlace: Analizador acústico

Luz Rítmica, con fuente capacitiva

Control de luz al ritmo del sonido, integrando el circuito de control dentro del soporte de una lámpara. Se construye un circuito de pequeñas dimensiones, alimentado directamente de la red eléctrica con una fuente capacitiva. La detección del audio se realiza mediante un pequeño micrófono, incorporado en el propio circuito. De esta manera no es necesario realizar una conexión entre el equipo de música y la lámpara… sólo es necesario conectar la lámpara a la red eléctrica.

Esquema de montaje

Esquema: Luz Rítmica

El circuito de control de la luz rítmica lo podemos dividir en tres partes:

  1. Fuente de alimentación capacitiva
  2. Amplificador de audio
  3. Control de encendido

Fuente capacitiva

La alimentación de 5V se consigue directamente de la red eléctrica mediante una fuente capacitiva, sin aislamiento galvánico, lo que implica un riesgo de electrocución si se manipula el circuito cuando está funcionando.

Medida de la fuente 5V

El uso de una fuente capacitiva permite realizar este circuito de pequeñas dimensiones, permitiendo integrar todo el conjunto de control dentro del soporte de la lámpara. Los detalles de funcionamiento de esta fuente de alimentación se detallan en la siguiente entrada del blog:

Interruptor táctil con fuente capacitiva

Amplificador de audio

Este circuito no necesita estar conectado con un equipo de música, el sonido se toma a través de un pequeño micrófono incorporado en el PCB. El sonido captado por el micrófono se amplifica para conseguir el nivel suficiente para encender el diodo LED del Opto-Triac (MOC3020). Se utiliza el amplificador operacional LF356, aunque podría utilizarse cualquier otro equivalente, siempre que funcione con 5V. Para evitar una posible realimentación durante el encendido de la lámpara, por inducción entre  los impulsos de salida de alimentación y la entrada del micrófono, se monta un condensador de 1nF entre el pin de salida y la entrada “-” del amplificador operacional.  El condensador limita la respuesta del amplificador a altas frecuencias, limitando así su respuesta por inducción.

Control de encendido

El umbral de encendido de la lámpara se ajusta modificando el valor de la resistencia limitadora del LED (1K) del Opto-Triac (MOC3020).  El umbral de encendido variable, permite adaptar los destellos de la lámpara con el  nivel de sonido capatado por el micrófono.

Ajuste del umbral

Para el montaje de la placa de control se utiliza un PCB de tipo universal, lo que permite ir acomodando los componentes al tamaño del hueco donde irá instalado.

PCB luz rítmica

El circuito de control se fija con adhesivo termo fundible al soporte de la lámpara. Para evitar que el adhesivo entre en contacto con los componentes electrónicos, antes de pegar la placa de control, se protege con cinta adhesiva Kapton.

PCB dentro del soporte

Todos los detalles de este montaje, se muestran en el siguiente video: