LED Matrix VU-Meter: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Inspiracją do tego projektu był wielki youtuber zajmujący się elektroniką GreatScott, gdzie stworzył matrycę LED ze 100 diodami LED. Bardzo chciałem odtworzyć ten projekt, więc poszedłem i stworzyłem matrycę z dwukrotnie większą liczbą diod LED.

Poza tym uwielbiam wygląd muzyki wyświetlanej za pomocą koloru, która jest kolorowym organem lub vu-metrem. Wiedziałem więc, że jakoś zaprogramuję matrycę tak, aby wykonała jeden z tych efektów.

Projekt zostanie wykonany w następujących krokach:

1. Zebranie wszystkich materiałów i narzędzi
2. Przygotowanie tablicy
3. Montaż diod LED
4. Tworzenie kwadratowej siatki piankowej
5. Przygotowanie obramowań akrylowych i płyty czołowej
6. Tworzenie płyty kontrolera
7. Wykonywanie stojaków aluminiowych
8. Składanie wszystkiego razem
9. Przesyłanie szkicu i testowanie

Krok 1: Zbierz wymagane materiały/narzędzia:

Do budowy matrycy LED potrzebne będą następujące materiały:

• Adresowalna Taśma LED 4m
• Arduino NANO
• MSGEQ7 - 7-pasmowy korektor dźwięku
• Zasilanie 5V (zasilacz komputerowy)
• Komponenty elektroniczne (kondensatory, rezystory, prototypowa płytka drukowana, …)
• Płyta MDF - 10mm
• Rozproszona biała pleksi akrylowa (3mm)
• Pleksi akrylowa czarna (3mm)
• Płyta piankowa (3mm)
• Plastikowy profil kwadratowy
• Aluminiowy profil T
• Drut miedziany z rdzeniem stałym (22AWG) - drut UTP
• Drut miedziany z rdzeniem stałym (10AWG) - Przewód zasilający
• Małe wkręty do drewna
• Klej do drewna/aluminium i super-klej

Potrzebne będą również następujące narzędzia:

• Sprzęt lutowniczy (żelazo, lut, …)
• Nożyce do drutu
• Puzzle
• Wiertło (i małe bity)
• Nóż X-Acto
• Szlifierka kątowa/przecinarka
• Pistolet do klejenia na gorąco + klej w sztyfcie
• Linijka 1m
• Nożyce

Krok 2: Przygotuj tablicę:

Zacznijmy ten projekt od wykonania płyty głównej, na której później przykleimy diody. Do materiału użyłem 10mm MDF (płyta pilśniowa średniej gęstości) i to dlatego, że leżałem dookoła i był idealny, ponieważ był mieszany, ale łatwy do cięcia.

Najpierw narysuj kształt prostokąta na talerzu za pomocą linijki i ołówka, aby mieć linie pomocnicze do naśladowania podczas cięcia. Prostokąt powinien mieć kolejne wymiary: 65,5cm x 32,5cm. Powinieneś zrobić prostokąt jak najbardziej kwadratowy, aby akrylowe bordiury, które stworzymy później, zmieściły się.

Następnie wytnij kształt za pomocą wyrzynarki (lub piły ręcznej). Wykonuj tak proste cięcia, jak to możliwe.

Po wycięciu delikatnie oczyść krawędzie papierem ściernym, aby były gładkie i proste.

Teraz użyj linijki, aby narysować siatkę, która pomoże nam w następnym kroku umieścić diody LED. Narysuj pierwszy rząd 16, 25 mm poniżej górnej części deski, a następnie narysuj rzędy co 32,5 mm. Pierwsza kolumna znajduje się 16,38mm od lewej strony planszy, każda następna jest 32,75mm od ostatniej. Po zakończeniu powinieneś mieć 10 rzędów i 20 kolumn w równych odstępach…

Krok 3: Zamontuj diody LED:

Do tego projektu potrzebne będą 4 metry indywidualnie adresowanych diod LED, które w moim przypadku były w 4 rolkach po 60 diod na metr, co dało mi 240 diod (potrzebnych 200).

Zacznij od wycięcia każdej diody LED na podkładce, w której ma być przecięta. Do ich przecięcia można użyć nożyczek lub nożyc do drutu.

Następnie użyj superglue pod każdą diodą LED i przyklej je do siatki, którą narysowaliśmy w poprzednim kroku (w miejscu przecięcia linii). Zwróć uwagę na strzałki na diodach LED - muszą być zorientowane w ten sam sposób w tym rzędzie. W każdym kolejnym rzędzie orientacja zostanie odwrócona tak, że będziemy mieli jedną ciągłą ścieżkę.

Teraz przychodzi lutowanie - dużo lutowania:

Musimy połączyć wszystkie diody ze sobą we właściwy sposób. Zdobądź swój cienki drut miedziany typu solid core (w moim przypadku użyłem przewodów UPT) i zacznij lutować wszystkie poziome diody LED, łącząc GND -> GND, DO (data out) -> DI (data in), 5V -> 5V. Kiedy dojdziesz do końca rzędu, po prostu podłącz ostatni (DO) do (DI) na diodzie LED, która znajduje się poniżej w następnym rzędzie.

Teraz wywiercimy w środku kilka otworów pionowych, dzięki czemu doprowadzimy zasilanie do diod LED. Wywierć jeden otwór na diodę LED w tym rzędzie, aby mieć moc dochodzącą do każdego rzędu. Musimy mieć wiele punktów zasilania, ponieważ w przeciwnym razie spadek napięcia na ostatnich diodach LED byłby zbyt duży. Teraz umieść gruby drut miedziany w każdym otworze i przylutuj do odpowiedniego pinu zasilania.

Odwróć płytkę i połącz wszystkie przewody uziemiające i +5V przechodzące przez otwory. Użyj grubszego drutu miedzianego. Podłącz również dwa izolowane przewody do szyn zasilających - zostaną one następnie podłączone do płyty sterującej.

Ostatnią rzeczą jest wywiercenie otworu przy pierwszej diodzie LED, przełożenie przez nią przewodu (tego z założoną izolacją) i przylutowanie go do DI (dane w) na tej pierwszej diodzie LED.

Krok 4: Zrób kwadratową siatkę piankową:

W tym kroku stworzymy siatkę z pianki, która będzie stanowić barierę dla światła odbijanego od rozproszonego akrylu jako piksel dla każdej diody LED.

Zdobądź swoją płytę piankową 3 mm i wytnij dwa zestawy różnych pasków. Będziesz potrzebować 9 długich i 19 krótkich.

Następnie musisz wyciąć kilka gajów na paski, które później zostaną użyte do połączenia długich i krótkich pasków. Gaje muszą mieć 3 mm szerokości i 25 mm długości. Na długim pasku musi być 19, a na krótszych 9 rowków. Zobacz Foam_Grid.pdf, aby uzyskać bardziej szczegółowe instrukcje.

Teraz połącz paski razem, ułóż krótkie pionowo, a długie poziomo.

Jeśli masz białą płytę piankową, musisz pomalować całą siatkę na czarno, aby światło nie przechodziło do następnego piksela.

Krok 5: Przygotuj obramowania akrylowe i płytę przednią:

Światło pochodzące z diody LED musi być rozproszone na półprzezroczystym materiale, aby uzyskać kwadratowy kształt piksela. Do tego użyjemy 3mm białej płyty akrylowej, którą przytniemy do wymiarów naszej tablicy: 65,5cm x 32,5cm. To będzie nasz front.

Teraz musimy wykonać obramowania, które utrzymają przednią i tylną deskę razem. Będzie to wykonane z 3mm czarnego akrylu. W moim przypadku nie miałam w domu żadnego akrylu, więc dostałam bordiury od firmy, która wycina je laserowo na mój rozmiar. Jeśli nie masz takiej firmy/lasera, będziesz musiał zdobyć akryl i ręcznie wyciąć kawałki.

Potrzebujesz dwóch kawałków o długości 66,3cm i dwóch o długości 32,3cm, obydwóch o szerokości 3,8cm.

Na końcach należy wykonać żłobkowane nacięcia, aby brzegi ładnie się ze sobą łączyły. Na dwóch długich krawędziach musisz zrobić 10mm rowek pośrodku, a na krótkich dwóch musisz zrobić 10mm zakładkę pośrodku. Zakładkę wykonujesz, wycinając dwa rowki po przeciwnych stronach, w miejscu, w którym utworzyłeś rowek na długiej krawędzi. Ponownie, masz Borders.pdf, aby uzyskać więcej instrukcji.

Musisz teraz wywiercić kilka otworów do późniejszego przykręcenia krawędzi na tylnej płycie. Wywierć otwory 3mm w odległości 5mm od końca (tak, aby śruba znalazła się na środku tablicy). Wywierć 3 otwory na krótkich krawędziach i 4 otwory na długich. Rozmieść je równomiernie.

Ostatnią rzeczą jest przygotowanie plastikowych profili kwadratowych, które spoją krawędzie z płytą przednią, a także nada matrycy ładną ramkę. Wytnij dwa kawałki o długości 66,5 cm i dwa kawałki o długości 32,5 cm. Teraz przytnij pod kątem 45° na każdej krawędzi, aby ramki później ładnie się ze sobą łączyły.

Krok 6: Spraw, aby płyta kontrolera:

Głównym mikrokontrolerem do sterowania diodami będzie Arduino NANO. Ponieważ chcemy, aby nasza matryca wyświetlała miernik Vu, musimy jakoś wprowadzić sygnał audio do kontrolera. Do tego wykorzystamy układ scalony MSGEQ7, czyli 7-pasmowy korektor graficzny dźwięku.

Istnieje kilka różnych sposobów wykonania płyty kontrolera:

1. Wykonaj obwód na płytce do krojenia chleba (nie wymaga lutowania)
2. Zrób obwód na płytce prototypowej
3. Stwórz własną płytkę drukowaną, wytrawiając ją
4. Zamów swoją płytkę drukowaną u producenta

Stworzyłem swoją tablicę na prototypowej tablicy i dołączę schemat i plik tablicy, abyś mógł wybrać sposób, w jaki chcesz stworzyć swoją tablicę.

Oto dobry Instructalbe, jeśli chcesz wytrawić własną płytkę: Wytrawianie PCB

Krok 7: Wykonaj aluminiowe stojaki:

Aby nasza matryca stała sama, musimy coś zrobić tak, aby ją wspierała i nie przewracała. Jest to prosty projekt, ale wykonuje swoją pracę.

Zdobądź swój profil aluminiowy w kształcie litery T i wytnij dwie odcinki 30 cm.

Teraz zrób szczelinę V 10 cm od jednego końca.

Zagnij profil o 90° tam, gdzie znajduje się rowek V i stojaki są gotowe.

Dodałem również śrubę i nakrętkę dla sztywności.

Krok 8: Złóż wszystko razem:

Mamy teraz każdą część matrycy gotową do złożenia

Zacznij od połączenia granic z przednią płytą. Użyjemy plastikowych profili kwadratowych, które wcześniej przygotowaliśmy. Użyj gorącego kleju, aby skleić 3 elementy razem (obramowanie - profil kwadratowy - płyta czołowa).

Teraz dopasuj wszystko do siebie i użyj bardzo małego wiertła do wywiercenia otworów pilotowych. Teraz możemy wszystko skręcać za pomocą wkrętów do drewna.

Przyklejmy aluminiowe stojaki za pomocą kleju do aluminium/drewna. Wyrównaj je 10 cm od krawędzi.

Możemy teraz przykręcić płytkę kontrolera i podłączyć kilka ostatnich rzeczy. Przewód, który przylutowaliśmy do danych w pierwszej diodzie LED, idzie do zacisku na płytce z napisem „OUT”.

Teraz musimy połączyć razem wszystkie masy i +5V za pomocą grubszego drutu miedzianego. Przylutuj dwa izolowane przewody do masy i +5V i podłącz je do odpowiednich styków na płycie sterującej. Dodałem też kondensator 470uF, aby trochę wygładzić napięcie.

Ostatnią rzeczą jest podłączenie zasilania z zasilacza (masa i +5v dc).

Krok 9: Prześlij szkic i przetestuj:

Jesteśmy teraz gotowi do testów

Prześlij szkic, który załączyłem i podłącz kabel audio do pinów audio. Podłącz zasilanie i odtwórz muzykę. Miernik Vu powinien zacząć się wyświetlać.