Visualizador Espectro Audio Tiempo Real con Arduino Nano 33 BLE y OLED

Componentes y Suministros

Software

• Arduino IDE
• Librerías: arduinoFFT, Adafruit_GFX, Adafruit_SSD1306

Sobre el Proyecto

Introducción

Visualizador de espectro de audio en tiempo real: gráfico de barras en OLED 128x32. Graves a la izquierda, agudos a la derecha. Responde a música/sonido ambiente.

Construcción y Conexiones

• MAX9814 GAIN: VCC→40dB (baja sens.), GND→50dB (media), flotante→60dB (alta).
• OUT micrófono → A0 (analógico).
• OLED I2C: 3.3V, GND, SDA (A4), SCL (A5).
• 470µF entre 3.3V y GND en bus alimentación.

Limitaciones Muestreo y Filtro Paso Bajo

analogRead() en Nano 33 BLE ≈ 35.000 muestras/seg. Teorema Nyquist → máx 17.5 kHz. Con overhead bucle ocupado → límite práctico **8 kHz**.

Filtro RC paso bajo hardware: R=2kΩ, C=4.7nF → fc ≈ 17 kHz (R=180Ω, C=0.1µF → fc ≈ 8.8 kHz). Elimina frecuencias que no podríamos muestrear bien.

Cálculo Tasa Muestreo Real

#define ANALOG_PIN A0
#define SAMPLES 1000000.0
int newTime, analogValue;
void setup() { Serial.begin(9600); Serial.println("Muestreando..."); }
void loop() {
  newTime = micros();
  for(int i=0;i<(int)SAMPLES;i++) analogValue=analogRead(ANALOG_PIN);
  float usPerSample=(micros()-newTime)/SAMPLES;
  Serial.print("us/muestra: "); Serial.println(usPerSample);
  Serial.print("Freq máx (Hz): "); Serial.println(1e6/usPerSample);
}

Resultado: ~35 ksps. Bucle captura con espera activa:

for(int i=0;i

Interfaz de Usuario (OLED)

• Pantalla dividida en **11 bandas logarítmicas** (zona 3-13 de 14 totales), imitando percepción auditiva humana (20Hz-20kHz).
• Cada barra: rectángulo relleno = media banda, líneas discontinuas = pico banda.
• Valores en **dB** con referencia heurística.

Funcionamiento

1. Muestreo 1024 muestras a 24 kHz (período ~41.6µs).
2. FFT (librería arduinoFFT): ventana Hamming, eliminación DC, magnitud compleja.
3. Agrupación en 14 bandas logarítmicas → cálculo media y máx por banda.
4. Conversión a dB: 20*log10(valor/referencia).
5. Dibujado incremental en OLED (solo actualiza cambios).

Sobre el Módulo MAX9814

• **AGC (Control Ganancia Automático)**: 40/50/60dB configurables por pin GAIN.
• Salida ~2Vpp sobre bias 1.25V DC → compatible ADC 3.3V.
• Ratio Attack/Release modificable (1:4000 defecto).
• Para entrada Line-In: condensador bloqueo DC (>1µF, 33-100µF recomendado).
• Alimentación 2.7-5.5V.

Pantalla OLED 0.91" SSD1306

• 128x32 píxeles blancos, sin retroiluminación → bajo consumo.
• 4 pines I2C (sin RESET). Conectar SDA→A4, SCL→A5.
• Librerías Adafruit: Adafruit_SSD1306, Adafruit_GFX.

Próximos Pasos

Usar ADC optimizado nRF52840 (DMA, temporizadores) para mayor tasa muestreo y FFT más precisa.

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