Vizualizues audio Retro LED Strip: 4 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:20

Si një muzikant dhe student i inxhinierisë elektrike, më pëlqen çdo projekt që kryqëzon këto dy fusha. Kam parë disa vizualizues audio DIY (këtu, këtu, këtu dhe këtu), por secili kishte humbur të paktën një nga dy qëllimet që kam vendosur për veten time: një cilësi ndërtimi profesionale dhe një ekran relativisht të madh (një i dobët 8*8 Matrica LED nuk do të mjaftonte këtu!). Me njëfarë dhuntie të cilësisë së mirë, dhe ulur në 40 "x 20", ky audio vizualizues i arrin të dyja këto qëllime.

Kërkoj falje paraprakisht për fotot vertikale. Shumë prej tyre janë marrë për mediat sociale.

Hapi 1: Lista e Pjesëve

I kisha disa prej këtyre pjesëve tashmë të shtrira. Lidhjet janë thjesht për referencë. Ju lutemi mos blini përbërës të panevojshëm të shtrenjtë.

Elektronikë

1. WS2811 60LEDS/m @ 5m, IP30 (Jo i papërshkueshëm nga uji), i adresueshëm - Këto ishin më të lira se WS2812 në atë kohë. Ju keni një liri veprimi këtu, por sigurohuni që dimensionet janë të sakta dhe që ju në fakt mund të flisni me LED -të. Gjithashtu vini re se WS2811 janë 12V ndërsa WS2812 janë 5V.
2. Lidhës 9 x 3-pin JST + Receptacles
3. Furnizimi me energji elektrike DC 12V 20A (240W)-Fillimisht planifikova të bëja 2 shirita LED dhe doja një set altoparlantësh që godiste shtëpinë tuaj. Çdo shirit drite është 90W në rastin më të keq (nuk e kam matur për ta konfirmuar), gjë që më la 60 ~ për altoparlantët + amplifikatorin. Opsioni 15A ishte gjithsesi vetëm 4 dollarë më pak.
4. Kablloja e rrymës (3 kunj)
5. Arduino Uno - Unë kisha një R3 të shtrirë përreth kështu që e përdor atë. Ju mund të jeni në gjendje të gjeni një opsion më të lirë nga një prej lojtarëve të kyçur ose një shitës tjetër.
6. TRRS Breakout - Për hyrje shtesë
7. L7805 Rregullatori 5V - Çdo rregullator 5V që pranon një hyrje 12V do të funksionojë.
8. Kondensatorë 330 nF, 100 nF - për fletën e të dhënave L7805
9. 2 x 10kR, 2 x 1kR, 2 x 100 nF kondensatorë - për njëanshmëri të hyrjes audio
10. Marrës Stereo - çdo marrës stereo i cilësisë së mirë do të funksionojë për sa kohë që ka hyrje shtesë (3.5mm ose RCA). Unë mora një Panasonic RA6600 nga lista craigslist për 15 dollarë. Unë rekomandoj që të kontrolloni Goodwill, craigslist dhe dyqane të tjera të kursimit për të ngjashme.*
11. Folës - Jo folës BT. Vetëm një set altoparlantësh. Kushtojini vëmendje asaj që rezistenca është e pajtueshme me marrësin tuaj. Gjeta një grup prej 3 altoparlantësh 20W (= me zë të lartë) në Goodwill për 6 dollarë, dhe ai erdhi me një "qendër" dhe dy altoparlantë "të përparmë".
12. Përshtatës audio Logitech BT - kjo pajisje mund të transmetojë audio në altoparlantët stereo dhe në qarkun tuaj
13. Kabllo mashkullore RCA mashkullore në RCA
14. Kordon Aux

Hardware

1. 2x6 (8ft) - Nuk trajtohet me presion. Duhet të jetë 6 dollarë ose më pak në HD ose Lowe's
2. Akrilik 40% i Transmetimit të Dritës - Kam porositur 18 "x 24" x 1/8 ", dhe ishte teknikisht 17.75" x 23.5 ". Mbajeni në mbështjellës kur shkoni në prerje me lazer.
3. Njollë druri - Ju duhet vetëm një kanaçe e vogël. Kam përdorur sofër të kuqe Minwax dhe doli shumë bukur. Unë patjetër rekomandoj një ton të errët. Fillimisht provova provinciale dhe nuk dukej aq bukur.
4. Llak - Fillimisht, shikoni këtë video nga Steve Ramsey dhe vendosni vetë se çfarë funksionon më mirë. Mora një kuti spërkatëse me gjysmë shkëlqim (asnjë shkëlqim nuk ishte në dispozicion) dhe sinqerisht, nuk bëri aq shumë. Por gjithashtu bëra vetëm një shtresë për shkak të kufizimeve kohore.
5. 40 x 1/2 "Vida druri - kisha në dispozicion kokën e rrumbullakët, por ju rekomandoj të përdorni majë të sheshtë nëse mundeni. Unë nuk mendoj se kjo do të ndërhynte në cilësinë e ndërtimit, por mos ngurroni të pyesni këdo që është më i njohur me përpunimin e drurit së pari.
6. Skrap druri, zam gorilla, zam i nxehtë, saldim, tela dhe shirita komandimi (stil velcro, 20 të mesëm ose 10 të mëdhenj)

* Kam në plan të ndërtoj një shirit zanor për ta bërë këtë projekt tërësisht "nga e para", e cila do të zëvendësojë 9-13 më lart. Shpresoj ta përditësoj këtë udhëzues me atë deri në fund të verës.

Hapi 2: Prototipizimi

Ky seksion nuk është diçka që ju nevojitet për të përfunduar, por unë dua të tregoj se si dukej projekti gjatë zhvillimit të tij.

Këtu, unë regjistrova LED në modelin e gjarprit, dhe po eksperimentoja me shpërndarjen e dritës përmes qeses së plehrave të shtresuar mbi të (rekomandoj shumë atë si një alternativë ndaj akrilikut nëse po përpiqeni të ulni kostot. Edhe pse do t'ju duhet bashkojeni atë në një mënyrë tjetër).

Një konfigurim 10x10 funksionoi për mua, por ju mund të preferoni 8x12 ose 7x14. Ndjehuni të lirë të eksperimentoni. Para se të kisha stereo, gjeta një përforcues dhe e fiksova në tryezën time të bukës, dhe para kësaj, unë luaja audio nga laptopi im në qark për analiza audio dhe njëkohësisht godita "luaj" në telefonin tim për ta dëgjuar atë.

Unë jam një besimtar i madh në masë dy herë, i prerë një herë. Pra, çfarëdo që të bëni, ndiqni atë udhëzues dhe do të jeni gati.

Hapi 3: Qarku + Kodi

Kodi është i disponueshëm në GitHub.

Tabela e bukës, ngjitja në një tabelë me dërrasa ose dizajnoni PCB -në tuaj. Çfarëdo që funksionon më mirë për ju këtu, bëjeni. Demoja ime këtu po funksionon në një pjatë, por kur të ndërtoj shiritin e zërit do të transferoj gjithçka në një PCB. Për të marrë energji nga përshtatësi, prerë skajin femëror dhe hiqni izolimin e zi. Rriponi mjaft nga kabllot aktuale për ta vidhosur në terminalet e përshtatësit. Jini gjithmonë të kujdesshëm duke punuar me AC! Për më tepër, vetëm disa gjëra për tu shënuar këtu.

1. Shtigje tokësoreNjë gjë tjetër është të siguroheni që shtigjet tuaja tokësore janë të mira. Keni nevojë për tokëzim nga përshtatësi në Arduino për hyrjen aux, e cila gjithashtu do të lidhet me tokën në marrësin Logitech BT dhe prej aty toka në stereo. Nëse ndonjëra nga këto është një lidhje e prishur ose e keqe, do të merrni një hyrje audio shumë të zhurmshme dhe kështu një ekran shumë të zhurmshëm.
2. Audio Input BiasingAudio e luajtur përmes kordonit aux, nga telefoni ose laptopi juaj ose kudo tjetër, do të luajë në -2.2 në +2.2V. Arduino është i aftë të lexojë vetëm 0 deri +5V, kështu që ju duhet të anoni hyrjen audio. Kjo mund të arrihet në mënyrë efikase me amperet op, por nëse konsumi i energjisë nuk është një problem (ndoshta keni blerë një furnizim me energji 240W?), Ai gjithashtu mund të arrihet me rezistorë dhe kondensatorë. Vlerat që zgjodha ishin të ndryshme sepse nuk kisha asnjë kondensator 10uF në dorë. Mund të luani me imituesin për të parë nëse ajo që zgjidhni do të funksionojë.
3. Çdo projekt që përdor transformimet e Furierit do të ketë një seksion sfond që i diskuton ato. Nëse tashmë keni përvojë, shkëlqyeshëm! Nëse jo, gjithçka që duhet të kuptoni është se ata marrin një fotografi të një sinjali dhe kthejnë informacion në lidhje me frekuencat që janë të pranishme në atë sinjal në atë moment në kohë. Pra, nëse merrni transformimin e mëkatit Furier (440 (2*pi*t)), do t'ju tregonte se një frekuencë 440Hz është e pranishme në sinjalin tuaj. Nëse do të merrnit transformimin Furier të 7*sin (440 (2*pi*t)) + 5*sin (2000 (2*pi*t)), do t’ju tregonte se të dy sinjalet 440Hz dhe 2000Hz janë të pranishëm, dhe shkallët relative në të cilat ato janë të pranishme. Mund ta bëjë këtë për çdo sinjal me çdo numër funksionesh përbërëse. Meqenëse i gjithë audio është vetëm një shumë sinusoidësh, ne mund të marrim transformimin Fourier të një bandë fotografish dhe të shohim se çfarë po ndodh vërtet. Ju do të shihni në kodin që ne gjithashtu aplikojmë një dritare në sinjalin tonë para se të marrim Furierin transformoj Më shumë për këtë mund të gjendet këtu, por shpjegimi i shkurtër është se sinjali që ne në të vërtetë përfundojmë duke i dhënë transformimit është i keq, dhe dritaret e rregullojnë atë për ne. Kodi juaj nuk do të prishet nëse nuk i përdorni, por ekrani nuk do të duket aq i pastër. Mund të ketë algoritme më të mira në dispozicion (për shembull, YAAPT), por duke ndjekur parimet e KISS, unë zgjodha të përdor atë që ishte tashmë në dispozicion, e cila është disa biblioteka të shkruara mirë Arduino për Shndërrimin e Furierit të Shpejtë, ose FFT.
4. A mund të përpunojë vërtet Arduino gjithçka në kohë reale? Që gjithçka të shfaqet në kohë reale, Arduino duhet të marrë 128 mostra, të përpunojë atë FFT, të manipulojë vlerat për ekranin dhe të azhurnojë ekranin shumë shpejt. Nëse dëshironi saktësinë e notës 1/16 në 150 rpm (afër ritmit të fundit të shumicës së këngëve pop), do t'ju duhet të përpunoni gjithçka në 100 sekonda. Për më tepër, syri i njeriut mund të shohë në 30FPS, që korrespondon me gjatësinë e kornizës prej 30 sekonda. Ky postim në blog nuk më dha besimin më të madh, por vendosa të shikoj vetë nëse Arduino do të qëndrojë. Pas vlerësimit tim, isha shumë krenar për R3 tim. Faza e llogaritjes ishte faktori kufizues, por unë isha në gjendje të përpunoja një FFT me gjatësi 128 të UINT16 në vetëm 70 sekonda. Kjo ishte brenda tolerancave audio, por mbi dyfishin e kufizimit vizual. Në kërkimet e mëtejshme, gjeta Arduino FHT, i cili përfiton nga simetria FFT dhe llogarit vetëm vlerat reale. Me fjalë të tjera, është rreth 2 herë më shpejt. Dhe me siguri, e solli të gjithë shpejtësinë e lakut në 30 se sekonda. Një shënim tjetër këtu në rezolucionin e ekranit. Një gjatësi N FFT e mostruar në Fs Hz kthen koshat N, ku kt bin korrespondon me k * Fs/N Hz. Arduino ADC, e cila po lexon hyrjen audio dhe merr mostra, normalisht funksionon në 6 9.6kHz. Sidoqoftë, FFT mund të kthejë informacion vetëm për frekuencat deri në 1/2 * Fs. Njerëzit mund të dëgjojnë deri në 20kHz, kështu që ne në mënyrë ideale do të donim të merrnim mostra në> 40kHz. ADC mund të hakohet për të funksionuar pak më shpejt, por askund aty pranë. Rezultati më i mirë që pashë pa humbur stabilitetin ishte në një ADC 14kHz. Për më tepër, FFT -ja më e madhe që mund të përpunoja për të marrë ende një efekt në kohë reale ishte N = 128. Kjo do të thotë që secila kosh përfaqëson 9 109Hz, e cila është mirë në frekuenca më të larta, por e keqe në skajin e ulët. Një vizualizues i mirë përpiqet të rezervojë një oktavë për secilën shirit, që korrespondon me ndarjet në [16.35, 32.70, 65.41, 130.81, 261.63, 523.25, 1046.50, 2093.00, 4186.01] Hz. 109Hz do të thotë që 2.5 oktavat e para janë të gjitha në një kosh. Unë ende isha në gjendje të merrja një efekt të mirë vizual, pjesërisht duke marrë mesataren e secilës kovë, ku një kovë është një grup kazanësh midis dy prej këtyre kufijve. Shpresoj se kjo nuk është konfuze, dhe vetë kodi duhet të sqarojë se çfarë po ndodh vërtet, por mos ngurroni të pyesni më poshtë nëse nuk ka kuptim.

Hapi 4: Asambleja

Siç thashë më herët, doja diçka me cilësi ndërtimi profesionale. Fillimisht fillova ngjitjen e pllakave të drurit së bashku, por një mik (dhe inxhinier mekanik i aftë) sugjeroi një qasje të ndryshme. Vini re se një 2x6 është me të vërtetë 1.5 "x 5". Dhe ju lutemi kini kujdes duke punuar me ndonjë nga makineritë e mëposhtme.

1. Merrni 2x6x8 tuaj dhe rëroni nëse është e nevojshme. Pritini atë në 2 seksione "x 6" x 22 ". Kjo ju jep dy pllaka për t'u" djegur "nëse përziheni.
2. Merrni çdo seksion 22 "dhe kalojeni nëpër një sharrë tavoline gjatë rrugëve për të bërë shirita 1.5" x ~ 1.6 "x 22". E treta e fundit mund të jetë e vështirë për tu prerë në një sharrë tavoline, kështu që mund të kaloni në një sharrë brezi. Vetëm sigurohuni që gjithçka është aq e drejtë sa mund të jetë. Për më tepër, 1.6 "është një udhëzues dhe mund të shkojë deri në 1.75". Kështu ishin pjesët e mia, por përderisa të gjitha janë të barabarta me njëra -tjetrën nuk ka shumë rëndësi. Faktori kufizues është akriliku në 18 ".
3. Në fund të pjesëve, shënoni një formë U që është 1/8 "në të dyja anët dhe pak më shumë se 3/4" të thellë. SH NOTNIM: Nëse përdorni një akrilik tjetër, thellësia do të ndryshojë. Në <3/4 ", akriliku im nuk shpërndan fare dritë. Pak më shumë, ai shpërndahet plotësisht. Ju dëshironi të shmangni çdo" beadiness. "Kam gjetur këtë postim Hackaday të jetë një referencë e mirë, por marrja e difuzionit të përsosur është shumë e vështirë!
4. Me një ruter tavoline, hiqni atë mesin U deri në fund. 22 "është më e gjatë seç keni nevojë, kështu që mos u shqetësoni për copëtimin e skajeve nëse e bëni. Routerët mund të jenë të ndërlikuar, por merrni pak më të gjerë se gjysma e gjerësisë së U -së dhe kini kujdes duke prerë më shumë se 1/ 8 "material në të njëjtën kohë. Përsëriteni: Mos u përpiqni t'i bëni të gjitha në 2 kalime. Ju do të dëmtoni drurin dhe ka të ngjarë të dëmtoni veten. Punoni me rrotullimin e ruterit në shkurtimet 1-4 dhe punoni kundër tij në 5-8. Kjo siguron që të keni kontrollin më të mirë mbi çift rrotullues të ruterit.
5. Pritini shiritin LED në seksione 30-LED (vetëm çdo grup prej 3 LED është i adresueshëm). Ju ndoshta do të keni nevojë të shkrini disa nga lidhjet. Vendosini ato shirita përgjatë gjurmëve. Njëra anë duhet të jetë e rrafshët, dhe tjetra duhet të ketë një vend të vogël për JST të pranueshëm, i cili do të ulet në të njëjtin nivel. Fatkeqësisht nuk mora një fotografi të kësaj, por shikoni diagramin e bashkangjitur. Shënoni gjatësinë këtu, por mos prisni asgjë akoma.
6. Matni gjerësinë e secilës pllakë. Me këtë dhe gjatësinë nga hapi 7, lazeri e preu akrilikun në 10 drejtkëndëshat e nevojshëm. Bettershtë më mirë të jesh pak i gjatë sesa pak i shkurtër. Nëse digjet, fshijeni me izopropil.
7. Konfirmoni që çdo pllakë akrilike të ulet në të njëjtën gjatësi që shënuat në hapin 5, më pas shkurtojeni shiritin në këtë gjatësi.
8. Tani ju duhen dy pjesë urë për të ngjitur akrilikun. Kjo lejon mirëmbajtjen e lehtë të shiritave të dritës nëse ndodh ndonjë gjë. Këto pjesë duhet të jenë afërsisht [gjerësia juaj] - 2 * 1/8 "e gjatë me 1/2" faqe katrore, por ato duhet të përshtaten pak të shtrënguara. Me këto pjesë të vendosura fort dhe të skuqura me faqen e përparme të shiritave, hapni vrima në qendër të secilës urë nga pjesët e jashtme të shiritave. Bëni çmos që çdo stërvitje të jetë e barabartë. Mos i mbani urat të vidhosura, por sigurohuni që ato mund të jenë. Kujdes mos e ulni vidën shumë larg dhe mos e ndani drurin.
9. Në këtë pikë, njollosni shiritat dhe aplikoni çdo përfundim.
10. Tani vidhosni urat. Sigurohuni që ata janë ulur në të njëjtën kohë! Nëse jo, do t'ju duhet të shtoni një lloj shim. Aplikoni zam gorilla (i preferuar) ose ngjitës të nxehtë (i cili mund të dyfishohet si një shim) në ura dhe ngjitni akrilikun. Mos aplikoni asnjë ngjitës përgjatë vetë pllakës.
11. Saldoni enët JST në njërën anë të të gjithë shiritit LED përveç një. Vendosini të gjitha në të njëjtin fund siç jepen nga shigjetat e shënuara. Lidhni telat e prizave JST në skajet e tjera. Ju mund të keni nevojë të hiqni më shumë tela në secilën lidhje. Sigurohuni që lidhjet të jenë të sakta kur lidheni! Ngjitësja në pjesën e pasme të LED -ve është e tmerrshme, kështu që mos i besoni. Vendosni LED -të poshtë shiritit qendror dhe ngjitini ato me zam gorilla, duke i kushtuar vëmendje drejtimit të treguar në shirita. Mos harroni se ju jeni duke gjarpëruar gjithçka.
12. Në rreshtin e parë, lidhni tela mjaftueshëm për të marrë energji + tokëzim nga përshtatësi dhe sinjalin nga Arduino.
13. Vidhosni shiritat dhe urat përsëri poshtë. Bashkangjitni shiritat e komandës në pjesën e pasme (stil velcro, 2 të mesëm në krye dhe në fund ose 1 të madh në qendër). Bëni të gjitha lidhjet e nevojshme dhe vareni në mur me një distancë prej 3 ~. Shijoni frytet e punës suaj.