Arduino Guitar Tuner
Introducere
În cadrul acestui proiect, am utilizat metoda Amandei Ghassaei pentru detectarea frecvenței cu Arduino, pentru a obține citiri precise ale frecvenței sunetului. Proiectul constă într-un acordor de chitară care folosește LED-uri pentru a indica frecvența sunetului, semnalizând dacă coarda este prea înaltă, prea joasă sau bine acordată.
Descriere generală
Hardware Design
- Arduino Uno: Este placa principală de dezvoltare folosită pentru a citi semnalele de intrare de la chitara electrică și pentru a controla LED-urile care indică dacă o coardă este acordată corect.
- TL082 Dual JFET Input Op Amp: Acesta este un amplificator operațional cu două intrări JFET (Tranzistor de Efect de Câmp cu Joncțiune), folosit pentru amplificarea semnalului audio de la chitara electrică.
- LED-uri de 5mm (galbene, roșii, verzi): LED-urile sunt utilizate pentru a indica dacă o coardă este prea ascuțită, prea gravă sau corect acordată.
- Rezistoare de 150 Ohm: Rezistoarele sunt folosite pentru a limita curentul prin LED-uri pentru a preveni deteriorarea acestora.
- Baterii de 9V și conectori pentru baterii de 9V: Folosite pentru a alimenta circuitul.
- Mufă de alimentare tip M: Conectează alimentarea la Arduino.
- Comutator SPST Rocker: Utilizat pentru a porni și opri circuitul.
- Jack audio mono de 1/4 inch: Jack-ul de intrare pentru conectarea chitarei electrice la tuner.
- Plăci de circuit imprimat (PCB) de diferite tipuri: Utilizate pentru montarea și conectarea componentelor electronice.
- Rezistoare de 100kOhm și 22kOhm: Folosite în circuitele de amplificare și offset pentru ajustarea semnalului audio.
- Condensatori de 10uF și 100nF: Folosiți pentru a filtra și a stabiliza semnalul audio.
Software Design
- Citește semnalul audio de la chitara electrică.
- Detectează frecvența semnalului.
- Compară frecvența detectată cu frecvența țintă.
- Aprinde LED-ul corespunzător pentru a indica dacă coarda este corect acordată, prea gravă sau prea ascuțită.
Codul este organizat pentru a citi semnalul audio, a detecta frecvența acestuia și a afișa starea acordajului utilizând LED-uri. Acesta utilizează Arduino IDE pentru dezvoltare și se bazează pe algoritmi simpli pentru detecția frecvenței și afișarea rezultatului.
Mediul de Dezvoltare
Platformă Utilizată: Arduino IDE
Arduino IDE este un mediu de dezvoltare integrat folosit pentru programarea și încărcarea codului pe plăcile Arduino. Acesta oferă o interfață simplă și acces la multiple librării utile pentru proiecte de electronică și automatizări.
Librării și Surse 3rd-party
Librării incluse:
- <Arduino.h>: Biblioteca de bază pentru dezvoltarea cu Arduino.
- <math.h>: Biblioteca standard C pentru funcții matematice.
Algoritmi și Structuri
Algorimti utilizați:
- Detecția Frecvenței: Algoritm simplu de măsurare a perioadei semnalului audio pentru a calcula frecvența.
- Indicator Acordaj: Algoritm pentru afișarea stării acordajului utilizând LED-uri pe baza diferenței dintre frecvența detectată și frecvența țintă.
Structuri utilizate:
- Funcții: Pentru modularizarea și organizarea codului.
Download
Rezultate obținute
Detecția Frecvenței Semnalului Audio:
- Dispozitivul a reușit să măsoare frecvențele semnalului audio captate de microfonul conectat la pinul analogic al plăcii Arduino.
- Algoritmul de detectare a frecvenței a furnizat citiri precise pentru frecvențele țintă corespunzătoare corzilor chitarei.
Indicatori Vizuali pentru Acordaj:
- LED-urile (verde, galben, roșu) au indicat corect starea acordajului în funcție de diferența dintre frecvența detectată și cea țintă:
- LED Verde: Acordaj corect (diferență în limita toleranței de ±1 Hz).
- LED Galben: Frecvență prea mare.
- LED Roșu: Frecvență prea mică.
Performanța Dispozitivului:
- Dispozitivul a demonstrat stabilitate și consistență în citirea frecvenței și afișarea indicatorilor de acordaj.
- Timpul de răspuns a fost adecvat, cu o întârziere de 500 ms între măsurători, asigurând o actualizare regulată a stării acordajului.
Utilizabilitate:
- Unordered List ItemDispozitivul este ușor de utilizat: conectarea chitarei la microfon, citirea frecvenței și interpretarea stării acordajului prin simpla observare a LED-urilor.
- Interfața simplă cu LED-uri oferă o experiență de utilizare intuitivă pentru chitariști.
Concluzii
Proiectul Arduino Guitar Tuner a demonstrat viabilitatea utilizării platformei Arduino pentru crearea unui acordor de chitară precis și accesibil. Algoritmul de detectare a frecvenței bazat pe FFT a oferit rezultate precise, iar indicatorii LED au furnizat un feedback clar utilizatorului.
Bibliografie/Resurse
