El núcleo del proyecto se encuentra en el LM3916, en esencia se trata de un comparador de 10 niveles con una salida adaptada para manejar leds, displays o cualquier cosa del estilo (1 - 30mA).
Este modelo en particular presenta un salto logarítmico (vumetro) entre niveles, similar a la respuesta que tiene el oído humano, por lo que la variación "se verá igual" a como se escucha (LM3914 es lineal y el LM3915 cada 3dB).
Al circuito típico que ofrece la hoja de datos vamos a hacerle algunos agregados para ir adaptándolo a lo que buscamos.
El cubo será de 5x5x5, por lo que la salida de 10 niveles excede la representación y además, en cada nivel habrá 25 leds conectados a la salida, por lo que tendremos que ver como conectarlos.
Pre-amplificador micrófono electret
Etapa de entrada del vumetro
Si la señal de audio ingresa directo al puerto 5 del LM3916, lo que mostrará será el valor instantáneo de la señal, cosa que si se analiza en detalle, la representación en leds se verá con una "sombra" sobre todo si se utiliza el modo punto. Ya que el integrado solo responde al semiciclo positivo de la señal es conveniente colocar a la entrada un detector de pico.
No es ni más ni menos que el mismo que se encuentra en la hoja de datos del integrado. Vale resaltar unos detalles.
Esta topología tiene un juego de valores que es necesario respetar. El capacitor C2 se carga por medio de R5, pero se descarga mediante R4 y R5, de modo que la selección apropiada de estos valores, puede ofrecer un detector de pico o también valor medio. Típicamente se recomienda para detector de pico R4 = 100Kohm y R5 = 1Kohm.
Ya que a la entrada del detector de pico va a estar diréctamente el micrófono, es conveniente ajustar la ganancia del operacional para llevarla a valores aceptables para el integrado. La ganancia de la topología queda definida por R4/R3 y ahí es donde entra la relación de compromiso.
Ajustes del vumetro
El circuito tiene la posibilidad de agregar algunos controles externos para ajustar la intensidad de los leds, como así también el umbral de detección.
Estructura del cubo
La estructura es un cubo de leds de 5x5x5 (125 leds). En principio no sería necesario manejar los leds individuales por lo que se podría armar una estructura por fila de maneja de reducir el consumo de corriente y aumentar la tensión de alimentación, hasta encontrar el equilibrio. Por sencillez se decide armar una estructura por nivel como la de la imagen, lo que mejora la rigidez mecánica y la presentación del cubo, pero aumenta significativamente la corriente de alimentación.
Etapa de salida
La etapa de "potencia" consiste simplemente en aumentar la corriente de salida del comparador. Utilizando un transistor conectado a cada pin con la capacidad de controlar un nivel del cubo (25 leds). El esquema se basa en el explicado en este video.
Diagrama completo
