רזולוציית LED רטרו LED רצועה: 4 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

בתור מוסיקאי וסטודנט להנדסת חשמל, אני אוהב כל פרויקט שמצטלב בין שני התחומים האלה. ראיתי כמה ויזואליזורי אודיו DIY (כאן, כאן, כאן, וכאן), אך כל אחד החמיץ לפחות אחת משתי המטרות שהצבתי לעצמי: איכות בנייה מקצועית ותצוגה גדולה יחסית (8*8 מפונפנת) מטריצת LED לא תספיק כאן!). עם קצת כשרון וינטג ', וישיבה בגודל 40 "x 20", מציג האודיו הזה משיג את שתי המטרות הללו.

מתנצל מראש על תמונות אנכיות. הרבה מהם נלקחו לרשתות חברתיות.

שלב 1: רשימת חלקים

היו לי כמה חלקים אלה שכבו כבר. הקישורים מיועדים אך ורק לעיון. נא לא לרכוש רכיבים יקרים שלא לצורך.

מכשירי חשמל

1. WS2811 60LEDS/m @ 5m, IP30 (לא עמיד למים), ניתן להתייחסות - אלה היו זולים יותר מ- WS2812 בזמנו. יש לך קצת מרחב זכות כאן אך וודא שהמידות נכונות ושאתה באמת יכול לדבר עם הלדים. שים לב גם כי WS2811 הם 12V ואילו WS2812 הם 5V.
2. 9 x 3 פינים מחברי JST + קברים
3. ספק כוח DC 12V 20A (240W)-בתחילה תכננתי לעשות 2 רצועות LED ורציתי ערכת רמקולים מהבית שלך. כל רצועת אור היא 90W בתרחיש הגרוע ביותר (לא מדדתי לאישור), מה שהשאיר אותי ~ 60W לרמקולים + מגבר. האפשרות 15A הייתה בכל מקרה רק 4 $ פחות.
4. כבל חשמל (3 שיניים)
5. Arduino Uno - היה לי R3 בשכיבה אז השתמשתי בזה. יתכן שתוכל למצוא אפשרות זולה יותר מאחת מההדחות או מספק אחר.
6. פריצת TRRS - לכניסת aux
7. L7805 5V רגולטור - כל וסת 5V המקבל כניסת 12V יעבוד.
8. 330 nF, 100 nF קבלים - לכל גליון נתונים L7805
9. 2 x 10kR, 2 x 1kR, 2 x 100 nF קבלים - להטיית קלט שמע
10. מקלט סטריאו - כל מקלט סטריאו וינטאג 'יעבוד כל עוד יש לו כניסת aux (3.5 מ"מ או RCA). קניתי פנסוניק RA6600 מה craigslist תמורת 15 $. אני ממליץ לבדוק את רצון טוב, קרייגסליסט וחנויות יד שנייה אחרות.*
11. רמקולים - לא רמקולים BT. רק סט רמקולים. שימו לב לאיזו עכבה מתאימה למקלט שלכם. מצאתי סט של 3 רמקולים של 20 וואט (= רועש) ב- Goodwill תמורת 6 דולר, וזה בא עם רכזת "מרכז" ושני "קדמיים".
12. מתאם שמע Logitech BT - מכשיר זה יכול להזרים אודיו החוצה לרמקולי הסטריאו ולמעגל שלך
13. כבל זכר RCA לזכר RCA
14. כבל Aux

חוּמרָה

1. 2x6 (8ft) - לא מטופל בלחץ. אמור להיות ~ 6 $ או פחות ב- HD או ב- Lowe's
2. 40% אקריליק שידור אור - הזמנתי 18 "x 24" x 1/8 ", וזה היה טכני 17.75" x 23.5 ". שמור אותו באריזה כאשר אתה הולך לחיתוך בלייזר.
3. כתם עץ - אתה רק צריך פחית קטנה. השתמשתי במהגוני אדום מינווקס ויצא נחמד מאוד. אני בהחלט ממליץ על צליל כהה. ניסיתי במקור פרובינציאלי וזה לא נראה נחמד.
4. לכה - ראשית, בדוק את הסרטון הזה של סטיב רמזי והחליט בעצמך מה עובד הכי טוב. קיבלתי פחית ריסוס של חצי מבריק (לא היה מבריק) ולמען האמת, זה לא עשה כל כך הרבה. אבל עשיתי רק מעיל אחד בגלל מגבלות זמן.
5. ברגי עץ בגודל 40 x 1/2 אינץ ' - היה לי ראש עגול לרשותי, אך אני ממליץ להשתמש בראש שטוח אם אתה יכול. אני לא חושב שזה יפריע לאיכות הבנייה אבל אל תהסס לשאול קודם כל מי שמכיר יותר עבודות עץ.
6. גרוטאות עץ, דבק גורילה, דבק חם, הלחמה, חוט ופסי פקודה (בסגנון סקוטש, 20 בינוניים או 10 גדולים)

* אני מתכוון לבנות בר סאונד כדי להפוך את הפרויקט הזה לגמרי "מאפס", שיחליף את 9-13 למעלה. אני מקווה לעדכן את זה להנחיה עד סוף הקיץ.

שלב 2: אבות טיפוס

פרק זה אינו דבר שאתה צריך להשלים, אך אני כן רוצה להראות כיצד נראה הפרויקט ככל שהלך.

כאן, הדבקתי נוריות בדוגמת הנחש והתנסיתי בהפצת אור באמצעות שקית אשפה שכבה על גבי עצמה (אני ממליץ בחום כאלטרנטיבה לאקריליק אם אתה מנסה להוזיל עלויות. אם כי תצטרך צרף אותו בדרך אחרת).

התקנה של 10x10 עבדה בשבילי, אך ייתכן שתעדיף 8x12 או 7x14. אתה מוזמן להתנסות. לפני שהיה לי את הסטריאו שלי, מצאתי מגבר וחיברתי אותו ללוח הלחם שלי, ולפני כן, שיחקתי שמע מהמחשב הנייד שלי למעגל לצורך ניתוח שמע ובמקביל לחצתי על "הפעל" בטלפון כדי לשמוע אותו.

אני מאמין עצום במידה פעמיים, חתוך פעם אחת. אז מה שתעשה, עקוב אחר המדריך הזה ואתה תהיה מוכן.

שלב 3: מעגלים + קוד

הקוד זמין ב- GitHub.

קרש לחם, הלחמה ללוח פרפבורד, או תכנן PCB משלך. מה שעושה לך טוב כאן, עשה זאת. ההדגמה שלי כאן פועלת על קרש לחם, אבל כשאני בונה את הסאונדבר אעביר הכל למחשב הלוח. כדי לקבל מתח מהמתאם, חתכו את קצה הנקבה והסירו את הבידוד השחור. הפשיטו מספיק מהכבלים בפועל כדי להבריג אותם למסופי המתאם. תמיד היו זהירים בעבודה עם AC! מלבד זאת, רק כמה דברים שכדאי לציין כאן.

1. דבר נוסף הוא לוודא ששבילי הקרקע שלך טובים. אתה צריך הארקה מהמתאם לכניסת Arduino to aux, שתתחבר גם לקרקע במקלט Logitech BT ומשם לאדמה על הסטריאו. אם כל אחד מאלה הוא חיבור שבור או גרוע, תקבל קלט שמע רועש מאוד ומכאן תצוגה רועשת מאוד.
2. שידור כניסת שמע שמע מושמע על כבל aux, מהטלפון או מהנייד או בכל מקום שהוא, יופעל ב -2.2 עד 2.2V. Arduino מסוגל לקרוא רק 0 עד +5 וולט, כך שעליך להטות את קלט השמע. ניתן להשיג זאת ביעילות עם מגברי אופ, אך אם צריכת החשמל אינה מהווה בעיה (אולי קנית ספק כוח של 240W?), ניתן להשיג זאת גם באמצעות נגדים וקבלים. הערכים שבחרתי היו שונים מכיוון שלא היו לי קבלים של 10uF בהישג יד. אתה יכול לשחק עם הסימולטור כדי לראות אם מה שאתה בוחר יעבוד.
3. כל פרויקט שמשתמש בתמורות פורייה יכלול קטע רקע שידון בהם. אם יש לך כבר ניסיון, מעולה! אם לא, כל מה שאתה צריך להבין הוא שהם מצלמים תצלום של אות ומחזירים מידע אודות אילו תדרים קיימים באותו אות באותה נקודת זמן. אז אם היית לוקח את טרנספורמציה החטא של פורייה (440 (2*pi*t)), זה היה אומר לך שתדר 440Hz קיים באות שלך. אם היית לוקח את הטרנספורמציה של פורייה של 7*sin (440 (2*pi*t)) + 5*sin (2000 (2*pi*t)), זה היה אומר לך שיש גם אות של 440Hz וגם 2000Hz. המידות היחסיות שבהן הם נמצאים. זה יכול לעשות זאת עבור כל אות עם כל מספר פונקציות רכיב. מכיוון שכל אודיו הוא בסך הכל סינוס של סינוסידים, אנו יכולים לקחת את הטרנספורמציה של פורייה של חבורת תמונות ולראות מה באמת קורה. תראה בקוד שאנחנו מחילים חלון לאות שלנו לפני צילום הפורייה. שינוי צורה. ניתן למצוא מידע נוסף על זה כאן, אך הסבר קצר הוא שהאות שאנו בעצם נותנים לשינוי די מבאס וחלונות מסדרים את זה עבורנו. הקוד שלך לא יישבר אם לא תשתמש בהם, אך התצוגה לא תראה נקייה. יתכן שיש אלגוריתמים טובים יותר (למשל, YAAPT), אך בעקבות עקרונות של KISS בחרתי להשתמש במה כבר היה זמין, המהווה מספר ספריות ארדואינו כתובות היטב עבור Transform Fast Fourier, או FFT.
4. האם Arduino באמת יכול לעבד הכל בזמן אמת? כדי שהכל יופיע בזמן אמת, הארדואינו צריך לתפוס 128 דוגמאות, לעבד את ה- FFT, לתפעל את הערכים לתצוגה ולעדכן את התצוגה מהר מאוד. אם אתה רוצה דיוק של צליל 1/16 ב -150 סל"ד (קרוב לקצב הקצה העליון של רוב שירי הפופ), יהיה עליך לעבד הכל ב -100 שניות. בנוסף, העין האנושית יכולה לראות ב 30FPS, התואם אורכי מסגרת של 30msec. פוסט זה בבלוג לא נתן לי את הביטחון הגדול ביותר, אבל החלטתי לבדוק בעצמי אם ארדואינו יחזיק מעמד. לאחר ההשוואה שלי, הייתי גאה מאוד ב- R3 שלי. שלב החישוב היה ללא ספק הגורם המגביל, אך הצלחתי לעבד FFT באורך 128 אינץ 'של UINT16 תוך 70 שניות בלבד. זה היה בתוך סובלנות שמע, אבל יותר מכפול מהאילוץ החזותי. במחקרים נוספים, מצאתי את Arduino FHT, המנצל את הסימטריה של FFT ורק מחשב את הערכים האמיתיים בלבד. במילים אחרות, זה בערך פי שניים מהר יותר. ובוודאי, זה הביא את כל מהירות הלולאה ל ~ 30 msec. הערה נוספת כאן על רזולוציית התצוגה. אורך N FFT שנדגם ב- Fs Hz מחזיר N פחים, כאשר סל kth מתאים ל- k * Fs/N Hz. ה- Arduino ADC, הקורא את קלט השמע ולוקח דוגמאות, פועל בדרך כלל ב- ~ 9.6kHz. עם זאת, ה- FFT יכול להחזיר מידע על תדרים עד 1/2 * F בלבד. בני אדם יכולים לשמוע עד 20 קילוהרץ, כך שבאופן אידיאלי נרצה לדגום במהירות של> 40 קילוהרץ. ניתן לפרוץ את ה- ADC כדי לפעול קצת יותר מהר, אבל לא קרוב לזה. התוצאה הטובה ביותר שראיתי מבלי לאבד יציבות הייתה ב- ADC של 14kHz. בנוסף, ה- FFT הגדול ביותר שיכולתי לעבד כדי לקבל עדיין אפקט בזמן אמת היה N = 128. המשמעות היא שכל סל מייצג ~ 109Hz, וזה בסדר בתדרים גבוהים יותר אך גרוע בקצה הנמוך. ויזואליזציה טובה מנסה לשריין אוקטבה לכל סרגל, התואם להפרדות ב [16.35, 32.70, 65.41, 130.81, 261.63, 523.25, 1046.50, 2093.00, 4186.01] Hz. 109 הרץ פירושו ש -2.5 האוקטבות הראשונות נמצאות כולן בפח אחד. עדיין הצלחתי להשיג אפקט חזותי טוב, בין השאר על ידי לקיחת הממוצע של כל דלי, כאשר דלי הוא קבוצת פחים בין שניים מהגבולות הללו. אני מקווה שזה לא מבלבל, והקוד עצמו צריך להבהיר מה באמת קורה, אבל אתה מוזמן לשאול למטה אם זה לא הגיוני.

שלב 4: הרכבה

כפי שציינתי קודם, רציתי משהו עם איכות בנייה מקצועית. במקור התחלתי להדביק עצים יחד, אך חבר (ומהנדס מכונות מיומן) הציע גישה אחרת. שים לב כי 2x6 הוא באמת 1.5 "x 5". ובבקשה, היזהר בעבודה עם כל אחת מהמכונות הבאות.

1. קח את 2x6x8 שלך וחול במידת הצורך. חותכים אותו ל -2 "x 6" x 22 "חלקים. זה נותן לך שני לוחות" לשרוף "אם אתה מבלגן.
2. קח כל חלק בגודל 22 אינץ 'והעבר אותו דרך מסור שולחן לאורך הדרך כדי ליצור לוחות בגודל 1.5 "x ~ 1.6" x 22 ". השליש האחרון עשוי להיות קשה לחיתוך במסור שולחן, כך שתוכל לעבור למסור פס. רק וודא שהכל ישר ככל שניתן. בנוסף, 1.6 אינץ 'הוא מדריך ויכול להגיע עד 1.75 אינץ'. זה מה שהקטעים שלי היו, אבל כל עוד כולם שווים זה לזה זה לא משנה יותר מדי. הגורם המגביל הוא האקריליק בגודל 18 אינץ '.
3. בקצה החלקים, סמן צורת U ש- 1/8 אינץ 'משני הצדדים שלה ועומק מעט יותר מ- 3/4 אינץ'. הערה: אם אתה משתמש באקריליק אחר, העומק ישתנה. ב- <3/4 ", האקריליק שלי אינו מפיץ אור כלל. במעט יותר הוא מתפזר לחלוטין. אתה רוצה להימנע מכל" חרוזים ". מצאתי שהפוסט הזה של Hackaday הוא אסמכתא טובה, אבל לקבל את הדיפוזיה המושלמת היא מאוד מסובך!
4. בעזרת נתב לשולחן, חותכים את האמצע האמצעי הזה לאורך כל הלוח. 22 אינץ 'ארוך יותר ממה שאתה צריך, אז אל תדאג לקצוץ את הקצוות אם תעשה זאת. נתבים יכולים להיות מסובכים, אבל קבל קצת יותר רחב ממחצית הרוחב של ה- U והיזהר בחיתוך של יותר מ -1/ 8 "של חומר בכל פעם. חזור על: אל תנסה לעשות את כל זה בשני מסירות. אתה תפגע בעץ וסביר להניח שתפגע בעצמך. עבודה עם הסיבוב של הנתב על חתכים 1-4, ולעבוד נגדה על 5-8. זה מבטיח שיש לך את השליטה הטובה ביותר על מומנט הנתב.
5. חותכים את רצועת הלד לחלקים של 30 לדים (ניתן להתייחס רק לכל סט של 3 נוריות). כנראה שתצטרך להסיר כמה מהחיבורים. הניחו את הרצועות לאורך המסילות. צד אחד צריך לשבת סומק, ולצד השני יש מקום קטן לקבוצת ה- JST, שתשב סומק. לצערי לא קיבלתי תמונה של זה, אך עיין בתרשים המצורף. סמנו כאן את האורך, אך אל תחתכו דבר עדיין.
6. מדוד את הרוחב של כל לוח. בעזרת זה והאורך משלב 7, לחתוך בלייזר את האקריליק ל -10 המלבנים הדרושים. עדיף שיהיה מעט ארוך מאשר מעט קצר. אם הוא נשרף, נגב אותו עם איזופרופיל.
7. ודא כי כל דק אקרילי יושב באותו אורך שסימנת בשלב 5, ולאחר מכן חתך את הדק לאורך זה.
8. כעת אתה צריך שתי חתיכות גשר לחיבור האקריליק. זה מאפשר תחזוקה קלה של רצועות אור במידה ומשהו יתעורר. החלקים האלה צריכים להיות בערך [הרוחב שלך] - 2 * 1/8 אינץ 'עם פנים מרובעות 1/2 ", אבל הם צריכים להתאים מעט חזק. כשהחלקים האלה יושבים היטב במקומם ושוטפים עם החלק הקדמי של הלוחות, מקדחים חורים במרכז כל גשר מבחוץ הדקים. עשו כל שביכולתכם כדי להפוך כל תרגיל לאחיד. אל תשאיר את הגשרים דפוקים, אבל וודא שהם יכולים להיות כאלה. זהירות לא להבריח את הבורג רחוק מדי ולפצל את העץ.
9. בשלב זה, כתמו את הדקים והחילו כל גימור.
10. עכשיו הברג את הגשרים. וודא שהם יושבים סומק! אם לא, תצטרך להוסיף סוג של דבק. יש למרוח על הגשרים דבק גורילה (עדיף) או דבק חם (שיכול להכפיל כקליפה) ולהצמיד את האקריליק. אין למרוח דבק לאורך הדק עצמו.
11. מכשירי JST הלחמה לצד אחד של כל רצועת LED מלבד אחת. שים את כולם באותו קצה כפי שניתן על ידי החצים המסומנים. הלחם את חוטי תקעי JST בקצוות האחרים. ייתכן שיהיה עליך להפשיט חוט נוסף על כל מחבר. וודא שהחיבורים יהיו תקינים בעת חיבור החשמל! הדבק בגב הלדים נורא, אז אל תסמוך עליו. הנח את הלדים לאורך המסילה המרכזית והדבק אותם בעזרת דבק גורילה, תוך שימת לב לכיוון המצוין על הרצועות. זכור שאתה עוטף את כל העניין.
12. על הלוח הראשון, הלחמה חוטים מספיק ארוכים כדי לקבל כוח + קרקע מהמתאם ואת האות מהארדואינו.
13. הברג את הלוחות והגשרים חזרה למטה. חבר את רצועות הפקודה לגב (סגנון סקוטש, 2 בינוני בחלק העליון והתחתון או אחד גדול במרכז). בצע את כל החיבורים הדרושים, ותלה על הקיר במרחק של ~ 3 ס"מ זה מזה. תהנה מפרי העבודה שלך.