LED Matrix VU-Meter: 9 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Inspirací pro tento projekt byl velký elektronický youtuber GreatScott, kde vytvořil LED matici se 100 LED. Opravdu jsem chtěl tento projekt znovu vytvořit, a tak jsem šel a vytvořil matici s dvojnásobným počtem LED diod.

Také mám rád vzhled hudby, která je zobrazována barevně, to jsou barevné varhany nebo vu-metr. Věděl jsem tedy, že matici nějak naprogramuji, aby provedla jeden z těchto efektů.

Projekt bude proveden v těchto krocích:

1. Shromáždění všech materiálů a nástrojů
2. Příprava opěradla
3. Montáž LED diod
4. Výroba čtvercové pěnové mřížky
5. Příprava akrylových okrajů a přední desky
6. Výroba řídicí desky
7. Výroba hliníkových stojanů
8. Sestavení všeho dohromady
9. Nahrání skici a testování

Krok 1: Shromážděte požadované materiály/nástroje:

K sestavení LED matice budete potřebovat následující materiály:

• Nastavitelný LED pásek 4m
• Arduino NANO
• MSGEQ7 - 7pásmový ekvalizér zvuku
• Napájení 5V (počítačový napájecí zdroj)
• Elektronické součástky (kondenzátory, odpory, prototyp DPS, …)
• Zadní deska z MDF - 10 mm
• Difúzní bílé akrylové plexi sklo (3 mm)
• Černé akrylové plexi sklo (3 mm)
• Pěnová deska (3 mm)
• Plastový čtvercový profil
• Hliníkový T profil
• Pevný měděný drát (22AWG) - UTP drát
• Pevný měděný vodič (10AWG) - síťový vodič
• Malé vruty do dřeva
• Lepidlo na dřevo/hliník a superlepidlo

Budete také potřebovat následující nástroje:

• Pájecí zařízení (železo, pájka, …)
• Nůžky na drát
• Jig viděl
• Vrták (a malé bity)
• Nůž X-Acto
• Úhlová bruska/řezačka
• Horká lepicí pistole + lepicí tyčinky
• Pravítko 1m
• Nůžky

Krok 2: Připravte základní desku:

Začněme tímto projektem vytvořením hlavní desky, na kterou budeme LED diody lepit později. Jako materiál jsem použil 10 mm MDF (dřevovláknitá deska se střední hustotou), a to proto, že jsem ji nechal ležet a byl perfektní, protože byl hutný a přesto snadno řezatelný.

Nejprve nakreslete na obdélník tvar obdélníku pomocí pravítka a tužky, abyste měli při řezání vodicí linie, kterými se budete řídit. Obdélník by měl mít následující rozměry: 65, 5 cm x 32, 5 cm. Měli byste udělat obdélník co nejvíce čtvercový, aby se akrylové okraje, které vytvoříme později, vešly.

Dále vyřízněte tvar pomocí přímočaré pily (nebo ruční pily). Provádějte co nejrovnější řezy.

Po řezání okraje trochu očistěte brusným papírem, aby byly hladké a rovné.

Nyní pomocí rulleru nakreslete mřížku, která nám pomůže umístit LED diody v dalším kroku. Nakreslete první řadu 16, 25 mm pod horní část desky, poté nakreslete řádky každých 32, 5 mm. První sloupec je 16, 38 mm od levé části desky, každý další sloupec je 32, 75 mm od posledního. Po dokončení byste měli mít 10 řádků a 20 sloupců rovnoměrně rozmístěných…

Krok 3: Namontujte diody LED:

Pro tento projekt budete potřebovat 4 metry individuálně adresovatelných LED diod, které v mém případě přišly ve 4 rolích po 60 LED na metr a to mi dalo 240 LED (potřebných 200).

Začněte řezáním každé LED diody na podložce, kde má být řezána. K jejich stříhání můžete použít nůžky nebo nůžky na drát.

Dále použijte pod každou LED nějaké superlepidlo a přilepte je na mřížku, kterou jsme nakreslili v předchozím kroku (kde se čáry protínají). Věnujte pozornost šipkám na LED diodách - musí být v dané řadě orientovány stejným způsobem. V každém dalším řádku bude orientace převrácena, takže budeme mít jednu souvislou cestu.

Nyní přichází pájení - hodně pájení:

Potřebujeme správně spojit všechny LED diody dohromady. Pořiďte si tenký měděný drát s plným jádrem (v mém případě jsem použil vodiče UPT) a začněte pájet všechny horizontální LED propojením GND -> GND, DO (data out) -> DI (data in), 5V -> 5V. Když přijdete na konec řady, jednoduše připojte poslední (DO) k (DI) na LED, která je níže v další řadě.

Nyní vyvrtáme do středu několik otvorů, abychom přivedli LED k napájení. Vyvrtejte jednu díru na každou LED v této řadě, abyste získali energii přicházející do každé řady. Potřebujeme mít více napájecích bodů, protože jinak by na posledních LED diodách došlo k příliš velkému poklesu napětí. Nyní vložte tlustý měděný drát do každého otvoru a připájejte k odpovídajícímu napájecímu kolíku.

Otočte desku a připojte všechny uzemňovací a +5V vodiče procházející otvory. Použijte silnější měděný drát. Připojte také dva izolované vodiče k napájecím lištám - ty pak budou připojeny k řídicí desce.

Poslední věcí je vyvrtat otvor na první LED, protáhnout jím vodič (tento se zapnutou izolací) a připájet jej k DI (datový vstup) na první LED.

Krok 4: Vytvořte čtvercovou pěnovou mřížku:

V tomto kroku vyrobíme mřížku z pěny, která bude fungovat jako zábrana pro světlo, které bude znovu odráženo na rozptýleném akrylu jako pixel pro každou LED.

Pořiďte si 3mm pěnovou desku a vystřihněte dvě sady různých proužků. Budete potřebovat 9 dlouhých a 19 krátkých.

Dále budete muset proříznout několik hájů na pásy, které budou později použity ke spojení dlouhých a krátkých pásů dohromady. Háje musí mít šířku 3 mm a délku 25 mm. Na dlouhém pásu musí být 19 a na krátkých 9 drážek. Podrobnější pokyny najdete na webu Foam_Grid.pdf.

Nyní spojte pásy dohromady, krátké položte svisle a dlouhé vodorovně.

Pokud máte bílou pěnovou desku, budete muset celou mřížku natřít černou barvou, aby světlo neprošlo do dalšího pixelu.

Krok 5: Připravte akrylové okraje a přední desku:

Světlo vycházející z LED musí být rozptýleno na poloprůhledném materiálu, aby získal čtvercový tvar pixelu. K tomu použijeme 3 mm bílou akrylovou desku, kterou nařízneme na stejné rozměry jako naše zadní deska: 65, 5 cm x 32, 5 cm. To bude naše přední deska.

Nyní musíme udělat okraje, které budou držet přední a zadní desku pohromadě. To bude provedeno z 3 mm černého akrylu. V mém případě jsem doma neměl žádný akryl, takže okraje jsem dostal od společnosti a oni je laserem nařezaly, aby odpovídaly mé velikosti. Pokud takovou společnost/laser nemáte, budete muset sehnat akrylát a ručně vystřihnout kousky.

Musíte mít dva kusy 66, 3 cm a dva kusy 32, 3 cm dlouhé, oba široké 3, 8 cm.

Na koncích je třeba provést rýhované řezy, aby okraje dobře seděly. Na dlouhých dvou okrajích musíte udělat 10 mm drážku uprostřed a na krátkých dvou udělat 10 mm záložku uprostřed. Poutko vytvoříte vyříznutím dvou drážek na opačných stranách, kde jste vytvořili drážku na dlouhém okraji. Opět máte Borders.pdf pro další pokyny.

Nyní musíte vyvrtat několik otvorů pro pozdější přišroubování okrajů na zadní desku. Vyvrtejte otvory o průměru 3 mm 5 mm od konce (aby se šroub poté dostal do středu opěradla). Na krátké okraje vyvrtejte 3 otvory a na dlouhé 4 otvory. Rozmístěte je rovnoměrně.

Poslední věcí je připravit plastové čtvercové profily, které spojí okraje s přední deskou a také poskytnou matici pěkně vypadající lunetu. Odřízněte dva kusy 66, 5 cm a dva kusy 32, 5 cm. Nyní ořízněte úhel 45 ° na každé hraně, aby rámečky později pěkně seděly.

Krok 6: Vytvořte řídicí desku:

Hlavním mikrokontrolérem pro řízení LED bude Arduino NANO. Protože chceme, aby naše matice zobrazovala Vu-metr, musíme nějak dostat zvukový signál do ovladače. K tomu použijeme IC - MSGEQ7 - to je 7pásmový zvukový grafický ekvalizér.

Existuje několik různých způsobů, jak můžete vytvořit desku řadiče:

1. Vytvořte obvod na prkénku (není nutné pájení)
2. Vytvořte obvod na prototypové desce
3. Vytvořte si vlastní PCB leptáním
4. Objednejte si desku plošných spojů u výrobce

Vytvořil jsem svou desku na prototypové desce a zahrnu schéma a soubor desky, abyste si mohli vybrat, jakým způsobem chcete svoji desku vytvořit.

Zde je dobrý Instructalbe, pokud chcete leptat vlastní desku: Leptání DPS

Krok 7: Vyrobte hliníkové stojany:

Aby naše matice obstála sama, musíme něco vyrobit, aby to podpořilo a nepřevrhlo se. Je to jednoduchý design, ale svou práci zvládne.

Pořiďte si hliníkový profil ve tvaru T a rozřízněte dvě délky po 30 cm.

Nyní vytvořte V slot 10 cm od jednoho konce.

Ohněte profil o 90 °, kde je štěrbina V a stojany jsou hotové.

Také jsem přidal šroub a matici pro tuhost.

Krok 8: Sestavte vše dohromady:

Nyní máme každou část matice připravenou k sestavení

Začněte spojením okrajů s přední deskou. Použijeme plastové čtvercové profily, které jsme předem připravili. Pomocí horkého lepidla slepte 3 součásti k sobě (ohraničení - čtvercový profil - přední deska).

Nyní vše zarovnejte a použijte malý vrták k vyvrtání pilotních otvorů. Nyní můžeme vše sešroubovat pomocí vrutů do dřeva.

Pojďme přilepit hliníkové stojany lepidlem hliník/dřevo. Vyrovnejte je oba 10 cm od okraje.

Nyní můžeme přišroubovat desku ovladače a zapojit posledních pár věcí. Drát, který jsme připájili k datům první LED, jde na svorku na desce, která říká „OUT“.

Nyní musíme spojit všechny uzemnění a +5v dohromady pomocí silnějšího měděného drátu. Připájejte dva izolované vodiče k zemi a +5 V a připojte je k odpovídajícím pinům na řídicí desce. Také jsem přidal kondenzátor 470uF, aby se napětí trochu vyhladilo.

Poslední věcí je připojení napájení z napájecího zdroje (uzemnění a +5 V DC).

Krok 9: Nahrajte náčrt a test:

Nyní jsme připraveni k testování

Nahrajte skicu, kterou jsem zahrnoval, a připojte zvukový kabel ke zvukovým kolíkům. Připojte napájení a pusťte si hudbu. Měřič Vu by se měl začít zobrazovat.