Retro LED szalagos audió megjelenítő: 4 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Zenészként és villamosmérnöki hallgatóként szeretek minden olyan projektet, amely keresztezi ezt a két területet. Láttam néhány DIY audio -vizualizátort (itt, itt, itt és itt), de mindegyikük elmulasztotta legalább a két magam által kitűzött cél közül egyet: a professzionális építési minőséget és a viszonylag nagy kijelzőt (egy furcsa 8*8) A LED mátrix itt nem lenne elég!). Némi vintage hangulattal és 40 x 20 hüvelyk méretű üléssel ez az audiovizuális eszköz mindkét célt megvalósítja.

Előre is elnézést a függőleges képekért. Sokukat a közösségi médiára vitték.

1. lépés: Alkatrészlista

Több ilyen rész is hevert már körülöttem. A linkek pusztán referenciaként szolgálnak. Kérjük, ne vásároljon szükségtelenül drága alkatrészeket.

Elektronika

1. WS2811 60LEDS/m @ 5m, IP30 (nem vízálló), címezhető - Ezek olcsóbbak voltak akkor, mint a WS2812. Van némi mozgástere, de győződjön meg arról, hogy a méretek helyesek, és hogy valóban tud beszélni a LED -ekkel. Vegye figyelembe azt is, hogy a WS2811s 12V, míg a WS2812s 5V feszültségű.
2. 9 x 3-tűs JST csatlakozó + aljzat
3. DC 12V 20A (240W) tápegység-Kezdetben 2 LED csíkot terveztem, és szerettem volna lefújni a házat. Minden fénycsík 90W a legrosszabb esetben (nem mértem, hogy megerősítsem), ami miatt ~ 60W maradt a hangszórók és az erősítő számára. A 15A opció egyébként csak 4 dollárral volt kevesebb.
4. Tápkábel (3 érintkező)
5. Arduino Uno - Volt egy R3 -asom, ezért azt használtam. Lehet, hogy olcsóbb opciót talál az egyik leütéstől vagy más forgalmazótól.
6. TRRS Breakout - Aux bemenethez
7. L7805 5V -os szabályozó - Bármilyen 5V -os szabályozó, amely 12V -os bemenetet fogad el, működni fog.
8. 330 nF, 100 nF kondenzátor - L7805 adatlaponként
9. 2 x 10 kR, 2 x 1 kR, 2 x 100 nF kondenzátor - az audiobemenet torzításához
10. Sztereó vevőkészülék - minden vintage sztereó vevő addig működik, amíg rendelkezik aux bemenettel (3,5 mm vagy RCA). Vettem egy Panasonic RA6600 -at a Craigslist -ből 15 dollárért. Javaslom, hogy nézze meg a Goodwill, a Craigslist és más takarékos üzleteket.*
11. Hangszórók - Nem BT hangszórók. Csak hangszórókészlet. Ügyeljen arra, hogy milyen impedancia kompatibilis a vevővel. Találtam egy 3 darab 20 W -os (= hangos) hangszóró készletet a Goodwill -nél 6 dollárért, és ehhez egy "középső" és két "első" hangszóró került.
12. Logitech BT audioadapter - ez az eszköz képes hangot továbbítani a sztereó hangszórókra és az áramkörre
13. RCA dugó - RCA dugó
14. Aux kábel

Hardver

1. 2x6 (8ft) - nincs nyomáskezelve. ~ 6 dollárnak vagy kevesebbnek kell lennie HD vagy Lowe's esetén
2. 40% -os fényáteresztő akril - 18 "x 24" x 1/8 "-t rendeltem, és technikailag 17,75" x 23,5 "volt. Tartsa a csomagolásban, amikor lézervágásra megy.
3. Fafolt - Csak egy kis dobozra van szüksége. Minwax vörös mahagóniát használtam, és nagyon szép lett. Határozottan sötét hangot ajánlok. Eredetileg provinciálisat próbáltam, és nem tűnt olyan szépnek.
4. Lakk - Először nézze meg ezt a videót Steve Ramsey -től, és döntse el, melyik működik a legjobban. Kaptam egy félig fényes permetező kannát (fényesség nem volt elérhető), és őszintén szólva, ez nem sokat tett. De én is csak egy réteget csináltam az idő szűkössége miatt.
5. 40 x 1/2 "facsavarok - kerek fej állt rendelkezésemre, de ha lehetséges, javaslom a lapos felsőt. Nem hiszem, hogy ez zavarná az építési minőséget, de nyugodtan kérdezzen meg mindenkit, aki jobban ismeri a fafeldolgozást.
6. Fahulladék, gorilla ragasztó, forró ragasztó, forrasztó, huzal és parancssávok (tépőzáras stílusú, 20 közepes vagy 10 nagy)

* Tervezem egy hangszóró építését, hogy ezt a projektet teljes egészében "a semmiből" valósítsam meg, amely felváltja a fenti 9-13. Remélem, a nyár végéig frissítem ezzel az oktathatót.

2. lépés: Prototípuskészítés

Ezt a részt nem kell kitöltenie, de szeretném megmutatni, hogyan nézett ki a projekt a folyamat során.

Itt leragasztottam a kígyó mintájú LED -eket, és kísérleteztem a fénydiffúzióval a tetején elhelyezett szemeteszsákon keresztül (erősen ajánlom ezt az akril alternatívájaként, ha a költségeket akarja csökkenteni.) másképp csatolja).

Nekem egy 10x10 -es beállítás működött, de előnyben részesítheti a 8x12 -et vagy a 7x14 -et. Bátran kísérletezzen. Mielőtt megvásároltam volna a sztereó készülékemet, találtam egy erősítőt, és bekötöttem a kenyértáblámba, előtte pedig lejátszottam hangot a laptopomról az áramkörre audioelemzés céljából, és ezzel egyidejűleg megnyomtam a "play" gombot a telefonomon, hogy halljam.

Hatalmas híve vagyok a mértéknek kétszer, egyszer vágtam. Tehát bármit is tesz, kövesse ezt az útmutatót, és készen áll.

3. lépés: Áramkör + kód

A kód elérhető a GitHubon.

Kenyérlap, forrasztás perfboardra, vagy tervezze meg saját PCB -jét. Ami itt a legjobban megfelel neked, tedd meg. A demóm itt kenyérsütő táblán fut, de amikor megépítem a soundbar -t, mindent áthelyezek egy NYÁK -ra. Az adapter áramellátásához vágja le a hüvely végét, és távolítsa el a fekete szigetelést. Csupaszítson le annyi kábelt, hogy az adapter csatlakozóihoz csavarja. Mindig óvatosan dolgozzon az AC -vel! Ettől eltekintve csak néhány dolgot kell megjegyezni.

1. Egy másik dolog az, hogy győződjön meg arról, hogy a talajútja jó. Földelni kell az adaptertől az Arduino -n keresztül az aux bemenetig, amely a Logitech BT vevőegység földjéhez és onnan a sztereó földhöz is csatlakozik. Ha ezek közül bármelyik megszakadt vagy rossz kapcsolat, nagyon zajos hangbemenetet és így nagyon zajos kijelzőt kap.
2. Hangbemenet -torzítás Az audio aux kábellel, telefonról vagy laptopról, vagy bárhonnan lejátszott, -2,2 és +2,2 V közötti feszültségű lejátszás. Az Arduino csak 0 és +5 V közötti leolvasásra képes, ezért torzítani kell az audiobemenetet. Ez hatékonyan megvalósítható op erősítőkkel, de ha az energiafogyasztás nem jelent problémát (esetleg 240 W -os tápegységet vásárolt?), Akkor ellenállásokkal és kondenzátorokkal is megoldható. Az általam választott értékek eltérőek voltak, mert nem volt 10uF kondenzátorom a kezemben. Játszhat a szimulátorral, hogy lássa, működik -e az, amit választ.
3. Minden projekt, amely Fourier -transzformációkat használ, lesz egy háttér -rész, amely ezeket tárgyalja. Ha már van tapasztalatod, szuper! Ha nem, akkor csak annyit kell megértenie, hogy pillanatfelvételt készítenek egy jelről, és információt adnak vissza arról, hogy milyen frekvenciák vannak jelen a jelben az adott időpontban. Tehát ha a bűn Fourier -transzformációját (440 (2*pi*t)) választaná, azt mondaná, hogy a jelben 440 Hz -es frekvencia van. Ha elvégezné a 7*sin (440 (2*pi*t)) + 5*sin (2000 (2*pi*t)) Fourier -transzformációját, akkor azt mondaná, hogy mind a 440 Hz, mind a 2000 Hz jel van jelen, és a relatív fokok, amelyekben jelen vannak. Ezt megteheti bármilyen jel esetén, tetszőleges számú komponens funkcióval. Mivel az összes hang csak szinuszok összege, el tudjuk végezni egy csomó pillanatkép Fourier -transzformációját, és megnézni, hogy valójában mi történik. A kódban látni fogja, hogy a Fourier felvétele előtt ablakot is alkalmazunk a jelzésünkre átalakítani. Erről bővebben itt olvashat, de rövid magyarázat az, hogy a jel, amit végül adunk az átalakításnak, kissé szívás, és a Windows ezt kijavítja helyettünk. A kód nem törik meg, ha nem használja őket, de a kijelző nem tűnik olyan tisztanak. Lehet, hogy jobb algoritmusok állnak rendelkezésre (például YAAPT), de a KISS elveit követve úgy döntöttem, hogy a már elérhető volt, ami számos jól megírt Arduino könyvtár a Fast Fourier Transform vagy FFT számára.
4. Az Arduino valóban mindent valós időben tud feldolgozni? Ahhoz, hogy minden valós időben jelenjen meg, az Arduino -nak 128 mintát kell felvennie, feldolgoznia az FFT -t, manipulálnia kell a kijelző értékeit, és nagyon gyorsan frissítenie kell a kijelzőt. Ha 1/16 hangjegy pontosságot szeretne 150 bpm -en (közel a legtöbb pop dal felső végső tempójához), akkor mindent 100 ms -ban kell feldolgoznia. Ezenkívül az emberi szem 30 képkocka / másodperc sebességgel lát, ami 30 ms képkocka hosszúságnak felel meg. Ez a blogbejegyzés nem adta meg a legnagyobb önbizalmat, de úgy döntöttem, hogy meggyőződöm arról, hogy Arduino kitart -e. Saját benchmarkingom után nagyon büszke voltam az R3 -ra. A számítási fázis messze a korlátozó tényező volt, de az UINT16 -ok 128 hosszúságú FFT -jét csak 70 ms -ban tudtam feldolgozni. Ez a hangtűréseken belül volt, de a vizuális korlátok több mint kétszerese. További kutatások során megtaláltam az Arduino FHT -t, amely kihasználja az FFT szimmetriát, és csak a valós értékeket számítja ki. Más szóval, körülbelül 2x gyorsabb. És bizony, a teljes huroksebességet ~ 30 ms -ra növelte. Még egy megjegyzés a kijelző felbontásáról. Az Fs Hz -en mintavételezett N FFT hosszúság N bin -t ad vissza, ahol a k -edik k * Fs/N Hz -nek felel meg. Az Arduino ADC, amely olvassa az audiobemenetet és mintákat vesz, általában ~ 9,6 kHz -en működik. Az FFT azonban csak az 1/2 * F -ig terjedő frekvenciákról tud információt adni. Az emberek akár 20 kHz -ig is hallhatnak, ezért ideális esetben> 40 kHz -en szeretnénk mintát venni. Az ADC -t feltörhetik, hogy egy kicsit gyorsabban működjön, de sehol sem. A legjobb eredmény, amit a stabilitás elvesztése nélkül láttam, egy 14 kHz -es ADC volt. Ezenkívül a legnagyobb FFT, amelyet tudtam feldolgozni, hogy még mindig valós idejű hatást érjek el, N = 128 volt. Ez azt jelenti, hogy minden tartály ~ 109 Hz -t képvisel, ami magasabb frekvenciákon rendben van, de rossz az alacsony végén. Egy jó vizualizátor egy oktávot próbál lefoglalni minden sávhoz, ami megfelel a [16.35, 32.70, 65.41, 130.81, 261.63, 523.25, 1046.50, 2093.00, 4186.01] Hz -es elválasztásoknak. A 109 Hz azt jelenti, hogy az első 2,5 oktáv egy kukában van. Még mindig sikerült jó vizuális hatást elérnem, részben az egyes vödrök átlagának kiszámításával, ahol a vödör a tárolók két csoportja közötti csoport. Remélem, ez nem zavaró, és maga a kód is tisztázza, hogy mi történik valójában, de nyugodtan kérdezzen alább, ha nincs értelme.

4. lépés: Összeszerelés

Ahogy korábban említettem, professzionális építési minőségre vágytam. Eredetileg fa ragasztó léceket kezdtem össze, de egy barátom (és képzett gépészmérnök) más megközelítést javasolt. Vegye figyelembe, hogy a 2x6 valóban 1,5 "x 5". És kérjük, legyen óvatos az alábbi gépek bármelyikével.

1. Vegye ki a 2x6x8 -at és szükség esetén csiszoljon. Vágja 2 "x 6" x 22 "részekre. Így két lécet kaphat" égetésre ", ha elrontja.
2. Fogjon minden 22 "-os részt, és futtassa végig egy asztali fűrészen, hogy 1,5" x ~ 1,6 "x 22" léceket készítsen. Az utolsó harmadot nehéz lehet asztali fűrészen vágni, ezért szalagfűrészre válthat. Csak győződjön meg arról, hogy minden a lehető legegyenesebb. Ezenkívül az 1,6 hüvelyk útmutató, és 1,75 hüvelykig is elérheti. Ilyenek voltak a darabjaim, de amíg mindegyik egyenlő egymással, nem számít túl sokat. A korlátozó tényező az 18 "-os akril.
3. A darabok végén jelöljön egy U alakot, amely mindkét oldalon 1/8 hüvelyk, és valamivel több mint 3/4 hüvelyk. MEGJEGYZÉS: Ha más akrilt használ, a mélység megváltozik. <3/4 ", az akrilom egyáltalán nem szórt fényt. Kicsit többet, de teljesen eloszlik. Szeretné elkerülni a" gyöngyözést ". Ezt a Hackaday -bejegyzést jó referenciaként találtam, de a tökéletes diffúzió elérése nagyon nehéz!
4. Asztali útválasztóval vágja ki azt a középső U -t egészen a lécig. A 22 hüvelyk hosszabb, mint amire szüksége van, ezért ne aggódjon, ha a végei megrepednek. Az útválasztók bonyolultak lehetnek, de szerezzenek be egy kicsit, amely valamivel szélesebb, mint az U szélességének fele, és legyen óvatos, ha több mint 1/ 8 "anyagot egyszerre. Ismétlés: Ne próbálja meg mindezt 2 menetben elvégezni. Megsérül a fa, és valószínűleg megsérül. Dolgozzon az útválasztó forgásával az 1-4 vágásokon, és dolgozzon ellene az 5-8. Ez biztosítja a legjobb irányítást az útválasztó nyomatéka felett.
5. Vágja a LED-csíkot 30 LED-es részekre (csak minden 3 LED-készlet címezhető). Valószínűleg ki kell oldania néhány csatlakozást. Fektesse le ezeket a csíkokat a pályák mentén. Az egyik oldalnak síkban kell lennie, a másiknak pedig egy kis helynek kell lennie a JST fogadóasztal számára, amely síkban ül. Sajnos erről nem kaptam képet, de nézd meg a mellékelt diagramot. Itt jelölje meg a hosszát, de még ne vágjon semmit.
6. Mérje meg az egyes lécek szélességét. Ezzel és a 7. lépésből származó hossza segítségével a lézer az akrilt a szükséges 10 téglalapra vágta. Jobb, ha kissé hosszú, mint kissé rövid. Ha megég, törölje le izopropil -lappal.
7. Győződjön meg arról, hogy minden akril léc ugyanolyan hosszúságú, mint amit az 5. lépésben megjelölt, majd vágja le a lécet erre a hosszúságra.
8. Most két híddarabra van szüksége az akril rögzítéséhez. Ez lehetővé teszi a fénycsíkok egyszerű karbantartását, ha bármi felmerül. Ezeknek a daraboknak nagyjából [az Ön szélessége] - 2 * 1/8 "hosszúak és 1/2" négyzet alakúaknak kell lenniük, de kissé szorosan illeszkedniük kell. Ha ezek a darabok szilárdan a helyükön vannak, és egy síkban vannak a lécek homlokfelületével, fúrjon lyukakat minden híd közepén keresztül a lécek kívülről. Tegyen meg mindent annak érdekében, hogy minden fúró egyenletes legyen. Ne tartsa a hidakat becsavarva, de győződjön meg arról, hogy azok lehetnek. Ügyeljen arra, hogy ne csavarja túl messzire a csavart, és ne hasítsa szét a fát.
9. Ezen a ponton foltosítsa a léceket és vigyen fel bármilyen felületet.
10. Most csavarja be a hidakat. Győződjön meg róla, hogy vízszintesen ülnek! Ha nem, akkor hozzá kell adnia valamilyen alátétet. Vigyen fel gorillaragasztót (előnyös) vagy forró ragasztót (amely kettősként is alkalmazható) a hidakra, és rögzítse az akrilt. Ne vigyen fel semmilyen ragasztót a léc mentén.
11. Forrasztó JST csatlakozóaljzatok, kivéve egy LED szalagot. Tegye mindegyiket ugyanabba a végbe, amelyet a megjelölt nyilak adtak. Forrasztja a JST dugók vezetékeit a másik végére. Lehet, hogy több vezetéket kell lecsupaszítani minden csatlakozóról. Győződjön meg arról, hogy a csatlakoztatás megfelelő lesz, ha csatlakoztatva van! A LED -ek hátoldalán lévő ragasztó szörnyű, ezért ne bízzon benne. Fektesse le a LED -eket a középső sávra, és ragassza le őket gorilla ragasztóval, ügyelve a csíkok jelzett irányára. Ne feledje, hogy kígyózik az egész.
12. Az első lécen elég hosszú huzalokat kell forrasztani ahhoz, hogy áramot és földet kapjon az adapterből és az Arduino jelét.
13. Csavarja vissza a léceket és a hidakat. Csatlakoztassa a parancssávokat a hátoldalához (tépőzáras stílusú, 2 közepes felül és alul, vagy 1 nagy középen). Hozza létre az összes szükséges csatlakozást, és lógjon a falra ~ 3 "távolságra. Élvezze munkája gyümölcsét.