Manejo de señales de audio en un ADC de 5v

Hace unos días realicé una grilla LED multiplexada de 3x8 basada en Arduino RGB Controller. En mi caso no uso RGB sino fila1, fila2 y fila3. Si bien ya hice algunas animaciones agradables, no estoy muy contento con el resultado. La matriz es de 1m x 2,8m, planeo agregarla sobre una especie de "estudio de música en casa". Como saben, ¡visualizar cosas de audio es genial! Entonces, las animaciones estáticas en esa matriz LED serían inútiles si no siguieran el ritmo. Necesito agregar un analizador de espectro. Por suerte, todas las E/S analógicas son de uso gratuito. Otro punto que hace que esta cuadrícula sea perfecta para un analizador de espectro de 8 canales es el hecho de que puedo usar PWM en las 3 filas. Esto significa que tengo una cuadrícula de espectro teórico de 256 * 3 x 8. Naturalmente, la curva de 0-100% del brillo del LED no es lineal, eso se puede resolver usando una función exponencial simple.

En primer lugar, déjame decirte una vez más, no soy ingeniero electrónico y estoy haciendo todo lo posible para entender las cosas por mí mismo, pero en este caso no puedo hacerlo correctamente. Mi único sistema de medición es un multímetro limitado muy lento. También rompí un arduino hace algunos meses, así que no solo conecto cosas.

¿Puede el arduino crear un analizador de espectro usando solo un pin?

¡Sí! FHT

Y entonces comencé a leer sobre eso.

1. Necesito de alguna manera convertir la señal de audio a 0-5V
2. Necesito leer los datos en el ADC0 (canal de audio izquierdo) y hacer algunos cálculos y enviarlos a los LED.

Estoy atascado en el punto 1.

Cada salida de auriculares del dispositivo de audio tiene un máximo de diferimiento, por lo que necesito un potenciómetro. El voltaje de audio es de miliamperios bajos, pero también la mayor parte del tiempo de voltaje más bajo.

De los varios circuitos elegí el siguiente. Antes de conectarlo al arduino usé un zumbador para probar si salía algo. Sí, pero obtengo sonido si invierto GND con señal (Jack in) y también obtengo sonido si invierto la polaridad del capacitor C1. Tampoco hay ningún tipo de protección en este circuito, estoy atascado.

Nota.: También probé otros circuitos diferentes y obtuve siempre los mismos resultados, excepto que en este el potenciómetro no tiene efecto.

Resultado:

Con una simple lectura analógica siempre obtengo 0 (CERO).

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Al leer más sobre el problema, encontré muchas publicaciones que usan amplificadores operacionales. Dado que mi tienda local de componentes electrónicos solo tiene una cantidad limitada de circuitos integrados, a veces compro circuitos integrados aleatorios si son compatibles con Arduino y otros microcontroladores. Y también rescato cosas viejas. Aquí hay una lista de componentes que podría usar.

1. Amplificador operacional de propósito general MC1458 DUAL
2. Amplificador de potencia de bajo voltaje DUAL TDA2822M
3. Amplificador operacional único de propósito general UA741CN
4. DAC de 12/10 bits de entrada serie doble AD7395

Como no tengo un osciloscopio y otras cosas profesionales para medir la corriente electrónica, espero que me puedan mostrar cómo conectar correctamente una señal de audio al ADC de mi microcontrolador .

Considera el hecho de que no sé nada. Una explicación compleja sin un esquema no ayudaría a resolver el problema para mí y probablemente para muchas otras personas.

La pregunta:

¿Cómo conectar CORRECTAMENTE un conector de auriculares estándar (reproductor de mp3) / cable de salida de audio a un pin de microcontrolador convertidor analógico a digital de 0-5V?

Problemas principales:

1. Con los circuitos disponibles en línea probados, no obtengo lecturas del pin analógico 0. El pin analógico 0 funciona perfectamente (solo potenciómetro probado).
2. Ahora, no quiero conectar algo a los pines del MC sin estar seguro de que emito 0-5V con el amperaje correcto.

Extra:

1. No sé por qué siempre recibo la lectura 0 de Arduino incluso si puedo escuchar el zumbador.
2. Nunca usé un amplificador operacional, así que no sé qué es la entrada inversora y la entrada no inversora.
3. ¿Qué hace el condensador C1 y por qué funciona si invierto la polaridad? (zumbador)
4. Los pines de cable de audio invertidos también producen el mismo sonido en un zumbador, ¿por qué?
5. Estoy probando en un micro Arduino, pero la línea final se usaría en un micro Arduino, no estoy seguro de si es relevante.

EDITAR 1

Esto usa el mismo amplificador operacional que tengo

¡El ruido puede ser horrible!

https://bochovj.wordpress.com/2013/06/23/analisis-de-sonido-en-arduino/ https://bochovj.files.wordpress.com/2013/06/circuitschematics.png

EDITAR 2

Arduino Prescaler: hasta 19kHz, no 17 lo que he escrito en los comentarios.

http://apcmag.com/arduino-project-audio-spectrum-analyser.htm/

Pero al reducir el preescalador de 128 a 32, ahora aumentamos la frecuencia de muestreo en el mismo factor hasta 38,4 kHz. Gracias a Nyquist nuevamente, eso nos brinda un ancho de banda de audio de 19.2kHz, que está lo suficientemente cerca de la perfección de 20kHz.

EDITAR 3

^{simular este circuito}