Светодиодный матричный VU-метр: 9 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Вдохновением для этого проекта послужил большой YouTube-электронщик GreatScott, где он создал светодиодную матрицу со 100 светодиодами. Мне очень хотелось воссоздать этот проект, поэтому я создал матрицу с вдвое большим количеством светодиодов.

Кроме того, мне нравится, как музыка отображается в цвете, будь то цветной орган или вю-метр. Итак, я знал, что каким-то образом запрограммирую матрицу для создания одного из этих эффектов.

Проект будет выполнен в следующих шагах:

1. Сбор всех материалов и инструментов
2. Подготовка щита
3. Монтаж светодиодов
4. Изготовление квадратной сетки из пеноматериала
5. Подготовка акриловых бордюров и фасадной доски
6. Изготовление платы контроллера
7. Изготовление алюминиевых подставок
8. Собираем все вместе
9. Загрузка скетча и тестирование

Шаг 1: Соберите необходимые материалы / инструменты:

Для сборки светодиодной матрицы вам потребуются следующие материалы:

• Адресная светодиодная лента 4 м
• Ардуино НАНО
• MSGEQ7 - 7-полосный звуковой эквалайзер
• Источник питания 5 В (компьютерный блок питания)
• Электронные компоненты (конденсаторы, резисторы, прототипы печатной платы и т. Д.)
• Задняя панель из МДФ - 10мм
• Рассеянное белое акриловое оргстекло (3 мм)
• Черное акриловое оргстекло (3 мм)
• Пенопласт (3мм)
• Пластиковый квадратный профиль
• Алюминиевый Т-образный профиль
• Сплошной медный провод (22AWG) - провод UTP
• Сплошной медный провод (10AWG) - Сетевой провод
• Маленькие шурупы по дереву
• Клей для дерева / алюминия и суперклей

Также вам понадобятся следующие инструменты:

• Паяльник (утюг, припой,…)
• Кусачки
• Лобзик пила
• Сверло (и мелкие насадки)
• X-Acto нож
• Угловая шлифовальная машина / фреза
• Горячий клеевой пистолет + клеевые стержни
• 1 м линейка
• Ножницы

Шаг 2: Подготовьте щит:

Начнем этот проект с изготовления основной платы, на которую позже мы приклеим светодиоды. В качестве материала я использовал 10-миллиметровый МДФ (древесноволокнистую плиту средней плотности), потому что он лежал у меня повсюду, и он был идеальным, потому что его легко было резать.

Сначала нарисуйте форму прямоугольника на тарелке с помощью линейки и карандаша, чтобы у вас были направляющие линии, которым нужно следовать при вырезании. Прямоугольник должен иметь следующие размеры: 65,5 см x 32,5 см. Вы должны сделать прямоугольник как можно более квадратным, чтобы акриловые границы, которые мы создадим позже, подойдут.

Далее вырежьте форму с помощью лобзика (или ножовки). Делайте как можно более прямые разрезы.

После резки немного очистите края наждачной бумагой, чтобы они были гладкими и прямыми.

Теперь используйте линейку, чтобы нарисовать сетку, которая поможет нам разместить светодиоды на следующем шаге. Нарисуйте первый ряд 16 на 25 мм ниже верха доски, затем нарисуйте ряды через каждые 32,5 мм. Первый столбец находится на расстоянии 16,38 мм от левого края платы, каждый следующий столбец - на расстоянии 32,75 мм от последнего. По завершении у вас должно быть 10 строк и 20 столбцов, расположенных через равные промежутки …

Шаг 3: Установите светодиоды:

Для этого проекта вам понадобится 4 метра светодиодов с индивидуальным адресом, которые в моем случае поставлялись в 4 рулонах по 60 светодиодов на метр, что дало мне 240 светодиодов (нужно 200).

Начните с вырезания каждого светодиода на площадке, где он будет вырезаться. Вы можете использовать ножницы или кусачки, чтобы отрезать их.

Затем используйте суперклей под каждым светодиодом и приклейте их на сетку, которую мы нарисовали на предыдущем шаге (там, где линии пересекаются). Обратите внимание на стрелки на светодиодах - они должны быть ориентированы одинаково в этом ряду. В каждой следующей строке ориентация будет меняться, так что у нас будет один непрерывный путь.

Теперь пайка - много пайки:

Нам нужно правильно соединить все светодиоды. Возьмите свой тонкий медный провод с твердым сердечником (в моем случае я использовал провода UPT) и начните паять все горизонтальные светодиоды, подключив GND -> GND, DO (выход данных) -> DI (вход данных), 5 В -> 5 В. Когда вы дойдете до конца ряда, просто подключите последний (DO) к (DI) светодиода, который находится ниже в следующем ряду.

Теперь просверлим несколько вертикальных отверстий в центре, чтобы подключить светодиоды. Просверлите по одному отверстию для каждого светодиода в этом ряду, чтобы обеспечить подачу питания на каждый ряд. Нам нужно иметь несколько точек питания, потому что в противном случае падение напряжения на последних светодиодах было бы слишком большим. Теперь вставьте толстый медный провод в каждое отверстие и припаяйте к соответствующему контакту питания.

Переверните плату и подключите все провода заземления и +5 В, проходящие через отверстия. Используйте более толстую медную проволоку. Также подключите два изолированных провода к шинам питания - они затем будут подключены к плате управления.

Последнее, что нужно сделать, это просверлить отверстие в первом светодиоде, пропустить через него провод (этот с изоляцией) и припаять его к DI (входу данных) этого первого светодиода.

Шаг 4: Сделайте квадратную сетку из пеноматериала:

На этом этапе мы будем создавать сетку из пенопласта, которая будет действовать как барьер для отражения света на рассеянном акриле в качестве пикселя для каждого светодиода.

Возьмите пенопласт толщиной 3 мм и вырежьте два набора разных полосок. Вам понадобится 9 длинных и 19 коротких.

Затем вам нужно будет прорезать несколько бороздок на полосах, которые позже будут использоваться для соединения длинных и коротких полос. Канавки должны быть шириной 3 мм и длиной 25 мм. На длинной полосе должно быть 19, а на короткой - 9 бороздок. См. Более подробные инструкции в Foam_Grid.pdf.

Теперь соедините полоски вместе, короткие положите вертикально, а длинные - горизонтально.

Если у вас белый пенопласт, вам нужно будет закрасить всю сетку в черный цвет, чтобы свет не проходил через следующий пиксель.

Шаг 5: Подготовьте акриловые бордюры и переднюю панель:

Свет, исходящий от светодиода, должен рассеиваться на полупрозрачном материале, чтобы получить квадратную форму пикселя. Для этого мы будем использовать 3-миллиметровую белую акриловую пластину, которую мы вырежем до тех же размеров, что и наша задняя панель: 65, 5 x 32, 5 см. Это будет наш фронтборд.

Теперь нам нужно сделать границы, которые будут скреплять переднюю и заднюю доски вместе. Это будет сделано из черного акрила толщиной 3 мм. В моем случае у меня дома не было акрила, поэтому я получил бордюры от компании, и они вырезали их лазером по моему размеру. Если у вас нет такой компании / лазера, вам придется взять акрил и вырезать детали вручную.

Вам понадобятся две детали длиной 66,3 см и две детали длиной 32,3 см, обе шириной 3,8 см.

На концах нужно сделать рифленые надрезы, чтобы бордюры хорошо прилегали друг к другу. На двух длинных краях вам нужно сделать 10-миллиметровый паз в центре, а на двух коротких вам нужно сделать 10-миллиметровый выступ в центре. Чтобы сделать выступ, прорежьте две канавки на противоположных сторонах там, где вы создали канавку на длинной границе. Опять же, у вас есть Borders.pdf для получения дополнительных инструкций.

Теперь вам нужно просверлить несколько отверстий, чтобы позже прикрутить бордюры к задней панели. Просверлите отверстия диаметром 3 мм на расстоянии 5 мм от конца (чтобы винт вошел в центр щита). Просверлите 3 отверстия на коротких границах и 4 отверстия на длинных. Распределите их равномерно.

Последнее, что нужно сделать, это подготовить пластиковые квадратные профили, которые скрепят границы с лицевой панелью, а также придадут матрице красивый вид лицевой панели. Отрежьте две части длиной 66,5 см и две части длиной 32,5 см. Теперь отрежьте угол 45 ° по каждому краю, чтобы лицевые панели впоследствии красиво прилегали друг к другу.

Шаг 6: Сделайте плату контроллера:

Основным микроконтроллером для управления светодиодами будет Arduino NANO. Поскольку мы хотим, чтобы наша матрица отображала Vu-метр, нам нужно каким-то образом передать аудиосигнал на контроллер. Для этого мы будем использовать микросхему MSGEQ7, которая представляет собой 7-полосный звуковой графический эквалайзер.

Есть несколько разных способов изготовления платы контроллера:

1. Сделайте схему на макетной плате (пайка не требуется)
2. Сделайте схему на макетной плате
3. Сделайте свою собственную печатную плату, протравив ее
4. Закажите печатную плату у производителя

Я сделал свою плату на основе прототипа платы, и я включу схему и файл платы, чтобы вы могли выбрать, каким способом вы хотите создать свою плату.

Вот хороший Instructalbe, если вы хотите протравить свою собственную плату: PCB Etching

Шаг 7: Изготовьте алюминиевые подставки:

Чтобы наша матрица стояла сама по себе, нам нужно что-то сделать, чтобы она поддерживала ее и не падала. Это простой дизайн, но он выполняет свою работу.

Возьмите алюминиевый профиль Т-образной формы и отрежьте два отрезка по 30 см.

Теперь сделайте V-образный паз на расстоянии 10 см от одного конца.

Согните профиль на 90 ° в том месте, где находится V-образный паз и стойки готовы.

Я также добавил винт и гайку для жесткости.

Шаг 8: соберите все вместе:

Теперь у нас есть все части матрицы, готовые к составлению

Начните с соединения бордюров с лицевой панелью. Мы воспользуемся заранее приготовленными пластиковыми квадратными профилями. С помощью горячего клея склейте 3 детали (бордюр - квадратный профиль - фасад).

Теперь выровняйте все вместе и используйте маленькое сверло, чтобы просверлить пилотные отверстия. Теперь мы можем скрутить все вместе с помощью шурупов.

Давайте приклеим алюминиевые подставки с помощью клея для алюминия и дерева. Выровняйте их на расстоянии 10 см от края.

Теперь мы можем прикрутить плату контроллера и подключить последние несколько вещей. Провод, который мы припаяли к входу данных первого светодиода, идет к клемме на плате с надписью «OUT».

Теперь нам нужно соединить все заземления и + 5В вместе, используя более толстый медный провод. Припаяйте два изолированных провода к заземлению и + 5В и подключите их к соответствующим контактам на плате управления. Я также добавил конденсатор емкостью 470 мкФ, чтобы немного сгладить напряжение.

В последнюю очередь подключить питание от блока питания (земля и + 5в постоянного тока).

Шаг 9: Загрузите эскиз и протестируйте:

Теперь мы готовы к тестированию

Загрузите эскиз, который я включил, и подключите аудиокабель к аудиоразъемам. Подключите блок питания и включите музыку. Vu-метр должен начать отображаться.