commit 4719f377f0da5cb8baf7c204688fad7b57216ebc from: espejo got date: Mon Mar 16 15:45:46 2026 UTC README legible (generado automáticamente desde README.md; no está en el repo original) commit - 52579f6b80bfd11a24e90fe036f1f9e9535474a8 commit + 4719f377f0da5cb8baf7c204688fad7b57216ebc blob - /dev/null blob + f059b4289f66dc4dae1869b97c41069441ce2e09 (mode 644) --- /dev/null +++ README.txt @@ -0,0 +1,177 @@ + Microfono Laser Reconstruccion de Sonido por Vibracion de Vidrio + +Fisica Ondas, Oscilaciones y Espacios Vectoriales +Autor: Alejandro B. E. + + + +Descripcion +----------- + +Sistema optico-electronico que captura el sonido dentro de una caja +insonorizada sin contacto fisico, usando la vibracion que el audio imprime +sobre un vidrio. Un laser de 650 nm apunta al vidrio; el reflejo modulado +por las vibraciones es capturado por un fotodiodo BPW34, amplificado por un +TIA LM358 y un MAX9814, y digitalizado via el jack de microfono de la PC. +MATLAB aplica la Transformada de Fourier para reconstruir el audio +original. + + Bocina vibra vidrio laser reflejado BPW34 TIA LM358 MAX9814 jack PC MATLAB FFT + + + +Resultados +---------- + +Sistema completo pipeline BPW34 TIA MAX9814 FFT +-------------------------------------------------- + +Seal Frec. base Error RMS SNR (dB) Correlacion + +Tono puro 1000 Hz 2.79 10 102.1 dB 1.0000 +Acorde Do Mayor 262 Hz 2.87 10 62.1 dB 1.0000 +Barrido chirp 1001000 Hz 1.06 10 30.5 dB 0.9996 +Compleja (5 armonicos) 262 Hz 3.00 10 63.1 dB 1.0000 + + + +Analisis SVD Espacios Vectoriales +---------------------------------- + +La descomposicion en valores singulares revela la estructura del espacio +vectorial de cada senal. El tono puro concentra el 99% de su energia en 1 +modo; el acorde en 3 modos (uno por nota); la senal compleja en 5 modos +(uno por armonico). + + + +Reconstruccion FFT +------------------ + + + +Simulacion 3D del montaje experimental +-------------------------------------- + +Escena 3D animada del montaje completo: caja insonorizada, vidrio +vibrante,laser industrial D18x65mm 650nm 5mW sobre soporte Neiko, BPW34 en +tubo negro, ESP32 como fuente 5V, circuito TIA LM358 + MAX9814 + modulo +jack ShillehTek en protoboard 830pts, y laptop con MATLAB. + + + +Diagrama de circuito +-------------------- + + + +Hardware +-------- + +Componente Funcion Valor clave + +Laser D18x65mm 650nm 5mW Fuente de luz, enfocable P = 5 mW, punto continuo +BPW34 (fotodiodo PIN) Luz corriente R = 0.3 A/W @ 650 nm +LM358 (TIA) Corriente voltaje Rf = 10 k, Cf = 100 pF +Capacitor C_ac Bloqueo DC 10 F +MAX9814 HiLetgo Amplificador AGC Av = 40 dB (GAIN flotante) +Capacitor C_sal Bloqueo offset salida 47 F +Modulo Jack ShillehTek 3.5mm Interfaz PC Entrada microfono, breakout TRRS +ESP32 DIYables Fuente de alimentacion 5V Pin VIN rail protoboard +Soporte Neiko con pinzas Posicionar laser en angulo Ajuste ~30 sobre el vidrio + +Alimentacion: ESP32 VIN (+5V) + GND protoboard + + + +Software +-------- + +Dependencias MATLAB +------------------- + + MATLAB Student Suite (Signal Processing Toolbox, Symbolic Math, etc.) + FSDA Flexible Statistics Data Analysis + https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/72999-fsda (para + anlisis SVD avanzado) + +Estructura del repositorio +-------------------------- + + Proyecto-Fisica-2do/ + Scripts/ + script_prueba_demostracion.m # Simulacion completa del sistema + simulacion_3d_laser.m # Visualizacion 3D animada + diagrama_circuito.m # Esquematico del circuito + Imagenes/ + Sistema Laser-Fotosensor Resultados Completos.png + Analisis SVD Espacios Vectoriales.png + Reconstruccion FFT.png + Simulacion 3D Microfono Laser.png + Diagrama de Circuito Microfono Laser.png + LICENSE + +Uso +--- + + % 1. Simulacion matematica completa (no requiere hardware) + run('Scripts/script_prueba_demostracion.m') + + % 2. Simulacion 3D animada del montaje (presionar Q para detener) + run('Scripts/simulacion_3d_laser.m') + + % 3. Diagrama de circuito esquematico + run('Scripts/diagrama_circuito.m') + % Guardar en alta resolucion: + print(gcf, '-dpng', '-r300', 'diagrama_circuito.png') + +Requisitos: MATLAB (base) + Signal Processing Toolbox +No requiere Simulink ni Simscape. + + + +Metodo +------ + +Pipeline optico-electronico +--------------------------- + + 1. Audio dentro de la caja vibra el vidrio (x ~ m) + 2. Vidrio vibrante modula la intensidad del reflejo del laser + P_luz(t) = P_laser [1 + m audio(t)] (m = profundidad de modulacion) + 3. BPW34 convierte luz en corriente: + I_foto = R P_luz (R = 0.3 A/W) + 4. TIA LM358 convierte corriente en voltaje: + V_TIA = I_foto Rf (Rf = 10 k) + 5. C_ac elimina el offset DC + 6. MAX9814 amplifica con AGC automatico (40 dB) + 7. Modulo Jack ShillehTek 3.5mm jack microfono PC MATLAB + +Reconstruccion por FFT +---------------------- + + Y = fft(senal_capturada); + umbral = max(abs(Y)) * 0.1; % conservar componentes > 10% + mascara = abs(Y) > umbral; % filtro espectral + mascara = mascara | flipud(mascara); % simetria hermitiana + senal_rec = real(ifft(Y .* mascara)); % reconstruccion + +Analisis SVD +------------ + +La matriz de trayectoria M ^(ventana cols) captura la estructura +temporal de la senal. Su descomposicion M = UV revela cuantos modos +son necesarios para representar el contenido espectral directamente +relacionado con el numero de frecuencias presentes. + + + +Licencia +-------- + +Distribuido bajo los terminos del archivo LICENSE LICENSE. + + + +Proyecto integrador Fisica 2do Semestre Ondas, Oscilaciones y +Espacios Vectoriales