LED Matrix VU-Meter: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Η έμπνευση για αυτό το έργο προήλθε από ένα μεγάλο ηλεκτρονικό youtuber GreatScott, όπου δημιούργησε μια μήτρα LED με 100 LED. Iθελα πολύ να ξαναδημιουργήσω αυτό το έργο, έτσι πήγα και δημιούργησα μια μήτρα με διπλάσιο αριθμό LED.

Επίσης, μου αρέσει η εμφάνιση της μουσικής που εμφανίζεται με χρώμα, που είναι έγχρωμο όργανο ή vu-meter. Έτσι ήξερα ότι με κάποιο τρόπο θα προγραμματίσω τη μήτρα για να κάνω ένα από αυτά τα εφέ.

Το έργο θα γίνει σε αυτά τα βήματα:

1. Συγκέντρωση όλων των υλικών και εργαλείων
2. Προετοιμασία του Backboard
3. Τοποθέτηση των LED
4. Κάνοντας το τετράγωνο πλέγμα αφρού
5. Προετοιμασία ακρυλικών περιγραμμάτων και μπροστινής σανίδας
6. Δημιουργία του πίνακα ελεγκτών
7. Φτιάχνοντας τις βάσεις αλουμινίου
8. Συναρμολόγηση όλων μαζί
9. Ανεβάστε το σκίτσο και δοκιμάστε

Βήμα 1: Συγκεντρώστε τα απαιτούμενα υλικά/εργαλεία:

Για να φτιάξετε το LED Matrix θα χρειαστείτε τα ακόλουθα υλικά:

• Adressable LED Strip 4m
• Arduino NANO
• MSGEQ7 - Ισοσταθμιστής ήχου 7 ζωνών
• Τροφοδοσία 5V (τροφοδοτικό υπολογιστή)
• Ηλεκτρονικά εξαρτήματα (πυκνωτές, αντιστάσεις, πρωτότυπο PCB,…)
• Πλάκα MDF - 10mm
• Διάχυτο λευκό ακρυλικό γυαλί plexi (3mm)
• Μαύρο ακρυλικό plexi γυαλί (3mm)
• Πλάκα αφρού (3mm)
• Πλαστικό τετράγωνο προφίλ
• Προφίλ αλουμινίου Τ
• Σύρμα χαλκού συμπαγούς πυρήνα (22AWG) - σύρμα UTP
• Σύρμα χάλκινου συμπαγούς πυρήνα (10AWG) - Καλώδιο ρεύματος
• Μικρές ξύλινες βίδες
• Κόλλα ξύλου/αλουμινίου και υπερ-κόλλα

Θα χρειαστείτε επίσης τα ακόλουθα εργαλεία:

• Εργαλεία συγκόλλησης (σίδερο, συγκολλητικό,…)
• Συρματοκόπτης
• Jig είδε
• Τρυπάνι (και μικρά κομμάτια)
• Μαχαίρι X-Acto
• Γωνιακός μύλος/κόφτης
• Πυροβόλο θερμής κόλλας + ξυλάκια κόλλας
• Χάρακας 1μ
• Ψαλίδι

Βήμα 2: Προετοιμάστε το ταμπλό:

Ας ξεκινήσουμε αυτό το έργο φτιάχνοντας την κύρια πλάκα στην οποία θα κολλήσουμε τα LED αργότερα. Για το υλικό χρησιμοποίησα MDF 10 χιλιοστών (ινοσανίδες μέσης πυκνότητας) και αυτό οφείλεται στο ότι το είχα ξαπλωμένο και ήταν τέλειο επειδή ήταν περίεργο αλλά εύκολο να κοπεί.

Αρχικά, σχεδιάστε το σχήμα του ορθογωνίου στην πλάκα με ένα χάρακα και ένα μολύβι, ώστε να έχετε κατευθυντήριες γραμμές που πρέπει να ακολουθήσετε κατά την κοπή. Το ορθογώνιο πρέπει να έχει τις ακόλουθες διαστάσεις: 65, 5cm x 32, 5cm. Πρέπει να κάνετε το ορθογώνιο όσο το δυνατόν πιο τετράγωνο, έτσι ώστε τα ακρυλικά περιγράμματα που θα δημιουργήσουμε αργότερα να ταιριάζουν.

Στη συνέχεια, κόψτε το σχήμα με τη βοήθεια ενός πριονιού (ή ενός πριονιού). Κάντε όσο το δυνατόν ευθείες τομές.

Μετά την κοπή, καθαρίστε τις άκρες λίγο με γυαλόχαρτο, ώστε να είναι λείες και ίσες.

Τώρα χρησιμοποιήστε τον οδηγό για να σχεδιάσετε ένα πλέγμα που θα μας βοηθήσει να τοποθετήσουμε τις λυχνίες LED στο επόμενο βήμα. Σχεδιάστε την πρώτη σειρά 16, 25mm κάτω από το πάνω μέρος του πίνακα και, στη συνέχεια, σχεδιάστε σειρές κάθε 32, 5mm. Η πρώτη στήλη είναι 16, 38mm από τα αριστερά της σανίδας, κάθε επόμενη στήλη είναι 32, 75mm από την τελευταία. Όταν τελειώσετε, θα πρέπει να έχετε 10 σειρές και 20 στήλες ομοιόμορφα μεταξύ τους…

Βήμα 3: Τοποθετήστε τα LED:

Για αυτό το έργο θα χρειαστείτε 4 μέτρα ξεχωριστά διευθετήσιμα LED, τα οποία στην περίπτωσή μου ήρθαν σε 4 ρολά των 60 LED ανά μέτρο και μου έδωσαν 240 LED (χρειάζονταν 200).

Ξεκινήστε κόβοντας κάθε LED στο μαξιλάρι όπου πρόκειται να κοπεί. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ψαλίδι ή κοπτικά σύρματος για να τα κόψετε.

Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε λίγο κόλλα κάτω από κάθε LED και κολλήστε τα στο πλέγμα που σχεδιάσαμε στο προηγούμενο βήμα (όπου οι γραμμές τέμνονται). Δώστε προσοχή στα βέλη στα LED - πρέπει να είναι προσανατολισμένα με τον ίδιο τρόπο σε αυτήν τη σειρά. Σε κάθε επόμενη σειρά, ο προσανατολισμός αναστρέφεται έτσι ώστε να έχουμε μία συνεχή διαδρομή.

Τώρα έρχεται η συγκόλληση - πολλή συγκόλληση:

Πρέπει να συνδέσουμε όλα τα LED μαζί με τον σωστό τρόπο. Πάρτε το λεπτό σύρμα χαλκού από συμπαγές πυρήνα (στην περίπτωσή μου χρησιμοποίησα καλώδια UPT) και ξεκινήστε τη συγκόλληση όλων των οριζόντιων LED συνδέοντας GND -> GND, DO (data out) -> DI (δεδομένα σε), 5V -> 5V. Όταν φτάσετε στο τέλος της σειράς, απλώς συνδέστε το τελευταίο (DO) με το (DI) στο LED που είναι παρακάτω στην επόμενη σειρά.

Τώρα θα ανοίξουμε μερικές κεντρικές τρύπες στο κέντρο, ώστε να φέρουμε ενέργεια στα LED. Τρυπήστε μία τρύπα ανά LED σε αυτήν τη σειρά, έτσι ώστε να έχετε δύναμη να έρχεται σε κάθε σειρά. Πρέπει να έχουμε πολλαπλά σημεία ισχύος γιατί διαφορετικά θα υπήρχε πολύ μεγάλη πτώση τάσης στα τελευταία LED. Τώρα βάλτε το χοντρό σύρμα χαλκού σε κάθε τρύπα και κολλήστε στο αντίστοιχο πείρο τροφοδοσίας.

Γυρίστε τον πίνακα γύρω και συνδέστε όλα τα καλώδια γείωσης και +5v που περνούν μέσα από τις τρύπες. Χρησιμοποιήστε το παχύτερο σύρμα χαλκού. Συνδέστε επίσης δύο μονωμένα καλώδια στις ράγες ισχύος - αυτά στη συνέχεια θα συνδεθούν με τον πίνακα ελέγχου.

Το τελευταίο πράγμα είναι να ανοίξετε μια τρύπα στο πρώτο LED, να βάλετε ένα σύρμα (αυτό με τη μόνωση) μέσα από αυτό και να το κολλήσετε στο DI (δεδομένα) στο πρώτο LED.

Βήμα 4: Φτιάξτε το τετράγωνο πλέγμα αφρού:

Σε αυτό το βήμα θα φτιάξουμε το πλέγμα αφρού που θα λειτουργήσει ως φραγμός για να αντανακλαστεί το φως στο διάχυτο ακρυλικό ως pixel για κάθε LED.

Πάρτε το αφρώδες σας 3mm και κόψτε δύο σετ διαφορετικών λωρίδων. Θα χρειαστείτε 9 μακριά και 19 κοντά.

Στη συνέχεια, θα χρειαστεί να κόψετε μερικά άλση στις λωρίδες που αργότερα θα χρησιμοποιηθούν για να ενώσετε τις μακριές και κοντές λωρίδες μεταξύ τους. Τα άλση πρέπει να έχουν πλάτος 3mm και μήκος 25mm. Στη μακριά λωρίδα πρέπει να υπάρχουν 19 και στις κοντές 9 αυλακώσεις. Δείτε το Foam_Grid.pdf για πιο λεπτομερείς οδηγίες.

Τώρα ενώστε τις λωρίδες μαζί, βάλτε τις κοντές κάθετες και τις μακριές οριζόντιες.

Εάν έχετε λευκό αφρώδες υλικό, θα πρέπει να βάψετε ολόκληρο το πλέγμα μαύρο, έτσι ώστε το φως να μην περάσει στο επόμενο pixel.

Βήμα 5: Προετοιμάστε ακρυλικά περιγράμματα και μπροστινή σανίδα:

Το φως που προέρχεται από το LED πρέπει να διαχέεται σε ένα ημιδιαφανές υλικό για να έχει τετράγωνο σχήμα pixel. Για αυτό θα χρησιμοποιήσουμε λευκή ακρυλική πλάκα 3mm που θα κόψουμε στις ίδιες διαστάσεις με την πλάκα μας: 65, 5cm x 32, 5cm. Αυτό θα είναι η πρόσοψή μας.

Τώρα πρέπει να φτιάξουμε τα σύνορα που θα συγκρατούν την μπροστινή και την πίσω σανίδα μαζί. Αυτό θα γίνει από 3mm μαύρο ακρυλικό. Στην περίπτωσή μου, δεν είχα ακρυλικό στο σπίτι, οπότε πήρα τα περιγράμματα από μια εταιρεία και τα έκοψαν με λέιζερ για να ταιριάζουν στο μέγεθός μου. Εάν δεν διαθέτετε μια τέτοια εταιρεία/λέιζερ, θα πρέπει να πάρετε το ακρυλικό και να κόψετε τα κομμάτια με το χέρι.

Πρέπει να έχετε δύο κομμάτια μήκους 66, 3 εκατοστών και δύο μήκους 32, 3 εκατοστών, και τα δύο πλάτος 3, 8 εκατοστών.

Στα άκρα πρέπει να κάνετε περικοπές με αυλακώσεις, έτσι ώστε τα περιθώρια να κάθονται όμορφα μεταξύ τους. Στα δύο μεγάλα περιθώρια πρέπει να κάνετε μια αυλάκωση 10mm στο κέντρο και στα δύο σύντομα πρέπει να κάνετε μια γλωττίδα 10mm στο κέντρο. Κάνετε την καρτέλα κόβοντας δύο αυλάκια στις απέναντι πλευρές όπου δημιουργήσατε μια αυλάκωση στο μακρύ περίγραμμα. Και πάλι, έχετε το Borders.pdf για περισσότερες οδηγίες.

Τώρα πρέπει να ανοίξετε μερικές τρύπες για να βιδώσετε τα περιθώρια στην πίσω πλάκα αργότερα. Τρυπήστε τρύπες 3mm 5mm από το τέλος (έτσι ώστε η βίδα να μπει στη συνέχεια στο κέντρο της πλάτης). Τρυπήστε 3 τρύπες στα κοντά περιγράμματα και 4 τρύπες στα μακριά. Τοποθετήστε τα ομοιόμορφα.

Το τελευταίο πράγμα είναι να προετοιμάσετε τα πλαστικά τετράγωνα προφίλ που θα συνδέσουν τα περιγράμματα με την μπροστινή σανίδα και θα δώσουν επίσης στη μήτρα ένα όμορφο πλαίσιο. Κόψτε δύο κομμάτια μήκους 66, 5 εκατοστών και δύο μήκους 32, 5 εκατοστών. Τώρα κόψτε μια γωνία 45 ° σε κάθε άκρη, έτσι ώστε τα στεφάνια να καθίσουν αργότερα όμορφα μεταξύ τους.

Βήμα 6: Δημιουργήστε τον πίνακα ελεγκτή:

Ο κύριος μικροελεγκτής για την οδήγηση των LED θα είναι ένα Arduino NANO. Δεδομένου ότι θέλουμε η μήτρα μας να εμφανίζει έναν μετρητή Vu, πρέπει με κάποιο τρόπο να μεταφέρουμε το ηχητικό σήμα στον ελεγκτή. Για αυτό θα χρησιμοποιήσουμε ένα IC - MSGEQ7 - δηλαδή έναν ισοσταθμιστή γραφικών ήχου 7 ζωνών.

Υπάρχουν μερικοί διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους μπορείτε να φτιάξετε την πλακέτα ελεγκτή:

1. Κάντε το κύκλωμα σε ένα Breadboard (Δεν χρειάζεται συγκόλληση)
2. Κάντε το κύκλωμα σε έναν πίνακα πρωτοτύπων
3. Φτιάξτε το δικό σας PCB χαράζοντάς το
4. Παραγγείλετε το PCB σας από έναν κατασκευαστή

Έχω φτιάξει τον πίνακα μου σε έναν πρωτότυπο πίνακα και θα συμπεριλάβω το σχηματικό και το αρχείο του πίνακα, ώστε να μπορείτε να επιλέξετε με ποιον τρόπο θέλετε να δημιουργήσετε τον πίνακα σας.

Εδώ είναι ένα καλό Instructalbe αν θέλετε να χαράξετε τη δική σας πλακέτα: PCB Etching

Βήμα 7: Φτιάξτε τις βάσεις αλουμινίου:

Για να σταθεί η μήτρα μας από μόνη της, πρέπει να φτιάξουμε κάτι ώστε να το υποστηρίξει και να μην πέσει. Είναι ένας απλός σχεδιασμός αλλά κάνει τη δουλειά.

Πάρτε το προφίλ αλουμινίου σε σχήμα Τ και κόψτε δύο μήκη 30 εκατοστών.

Τώρα κάντε μια υποδοχή V 10 εκατοστά από τη μία άκρη.

Λυγίστε το προφίλ 90 ° όπου βρίσκεται η υποδοχή V και οι βάσεις έχουν τελειώσει.

Έχω προσθέσει επίσης μια βίδα και ένα παξιμάδι για ακαμψία.

Βήμα 8: Συγκεντρώστε τα πάντα μαζί:

Έχουμε τώρα κάθε μέρος της μήτρας έτοιμο να συναρμολογηθεί

Ξεκινήστε ενώνοντας τα σύνορα με το μπροστινό ταμπλό. Θα χρησιμοποιήσουμε τα πλαστικά τετράγωνα προφίλ που είχαμε προετοιμάσει νωρίτερα. Χρησιμοποιήστε θερμή κόλλα για να κολλήσετε τα 3 συστατικά μεταξύ τους (περίγραμμα - τετράγωνο προφίλ - μπροστινή σανίδα).

Τώρα ευθυγραμμίστε τα πάντα μαζί και χρησιμοποιήστε ένα πολύ μικρό τρυπάνι για να ανοίξετε πιλότους. Μπορούμε τώρα να βιδώσουμε τα πάντα χρησιμοποιώντας ξύλινες βίδες.

Ας κολλήσουμε στις βάσεις αλουμινίου χρησιμοποιώντας λίγη κόλλα αλουμινίου/ξύλου. Ευθυγραμμίστε και τα δύο 10 εκατοστά από την άκρη.

Μπορούμε τώρα να βιδώσουμε την πλακέτα του ελεγκτή και να συνδέσουμε τα τελευταία πράγματα. Το σύρμα που συγκολλήσαμε στα δεδομένα της πρώτης λυχνίας LED πηγαίνει στο τερματικό στον πίνακα που λέει "OUT".

Τώρα πρέπει να συνδέσουμε όλα τα εδάφη και το +5v μαζί χρησιμοποιώντας παχύτερο χάλκινο σύρμα. Συγκολλήστε δύο μονωμένα καλώδια στη γείωση και +5v και συνδέστε τα με τις αντίστοιχες ακίδες της πλακέτας ελέγχου. Έχω προσθέσει επίσης έναν πυκνωτή 470uF για να εξομαλύνει λίγο την τάση.

Το τελευταίο πράγμα είναι να συνδέσετε την τροφοδοσία από το τροφοδοτικό (γείωση και +5v dc).

Βήμα 9: Ανεβάστε το Σκίτσο και δοκιμάστε:

Είμαστε τώρα έτοιμοι για δοκιμές

Ανεβάστε το σκίτσο που έχω συμπεριλάβει και συνδέστε ένα καλώδιο ήχου στις ακίδες ήχου. Συνδέστε το τροφοδοτικό και παίξτε λίγη μουσική. Ο μετρητής Vu πρέπει να αρχίσει να εμφανίζεται.