Ma trận LED VU-Meter: 9 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Nguồn cảm hứng cho dự án này đến từ một youtuber điện tử lớn GreatScott, nơi ông đã tạo ra một ma trận LED với 100 đèn LED. Tôi thực sự muốn tạo lại dự án này vì vậy tôi đã đi và tạo một ma trận với số lượng đèn LED gấp đôi.

Ngoài ra, tôi thích giao diện âm nhạc được hiển thị bằng màu sắc, đó là một cây đàn organ màu hoặc một chiếc vu-mét. Vì vậy, tôi biết rằng bằng cách nào đó tôi sẽ lập trình ma trận để thực hiện một trong những hiệu ứng đó.

Dự án sẽ được thực hiện trong các trang sau:

1. Thu thập tất cả các vật liệu và công cụ
2. Chuẩn bị bảng sau
3. Gắn đèn LED
4. Làm lưới bọt vuông
5. Chuẩn bị Viền Acrylic và Mặt trước
6. Lập Ban kiểm soát
7. Làm giá đỡ bằng nhôm
8. Lắp ráp mọi thứ lại với nhau
9. Tải lên bản phác thảo và thử nghiệm

Bước 1: Thu thập Vật liệu / Công cụ cần thiết:

Để xây dựng Ma trận LED, bạn sẽ cần các vật liệu sau:

• Dải đèn LED có thể nhấn vào 4m
• Arduino NANO
• MSGEQ7 - Bộ cân bằng âm thanh 7 băng tần
• Nguồn điện 5V (PSU máy tính)
• Linh kiện điện tử (Tụ điện, Điện trở, PCB nguyên mẫu,…)
• Tấm nền MDF - 10mm
• Kính plexi acrylic trắng khuếch tán (3mm)
• Kính acrylic plexi đen (3mm)
• Tấm xốp (3mm)
• Hồ sơ hình vuông bằng nhựa
• Hồ sơ nhôm T
• Dây đồng lõi rắn (22AWG) - Dây UTP
• Dây đồng lõi rắn (10AWG) - Dây chính
• Vít gỗ nhỏ
• Keo dán gỗ / nhôm và keo siêu dính

Bạn cũng sẽ cần các công cụ sau:

• Thiết bị hàn (Sắt, Máy hàn,…)
• Máy cắt dây
• Cưa gá
• Khoan (và các bit nhỏ)
• Dao x-acto
• Máy mài / máy cắt góc
• Súng bắn keo nóng + keo dính
• Thước 1m
• Cây kéo

Bước 2: Chuẩn bị bảng sau:

Hãy bắt đầu dự án này bằng cách làm bảng sau chính mà chúng ta sẽ dán các đèn LED sau đó. Đối với vật liệu, tôi sử dụng MDF 10mm (Ván sợi mật độ trung bình) và đó là vì tôi đã đặt nó xung quanh và nó rất hoàn hảo vì nó cứng nhưng dễ cắt.

Đầu tiên, vẽ hình chữ nhật trên đĩa bằng thước và bút chì để bạn có các đường hướng dẫn để làm theo khi cắt. Shoud hình chữ nhật có các kích thước tiếp theo: 65, 5cm x 32, 5cm. Bạn nên làm cho hình chữ nhật càng vuông càng tốt để các đường viền acrylic mà chúng ta tạo ra sau này sẽ vừa vặn.

Tiếp theo, cắt hình dạng với sự trợ giúp của Máy cưa lọng (hoặc cưa tay). Cắt càng thẳng càng tốt.

Sau khi cắt, hãy làm sạch các cạnh một chút bằng giấy nhám để chúng sẽ mịn và thẳng.

Bây giờ sử dụng ruller để vẽ một lưới sẽ giúp chúng ta đặt các đèn LED trong bước tiếp theo. Vẽ hàng đầu tiên 16, 25mm ở phía dưới mặt trên của bảng, sau đó vẽ các hàng 32, 5mm. Cột đầu tiên cách bên trái tấm ván 16, 38mm, các cột tiếp theo cách cột cuối cùng là 32, 75mm. Khi hoàn thành, bạn nên có 10 hàng và 20 cột cách đều nhau…

Bước 3: Gắn đèn LED:

Đối với dự án này, bạn sẽ cần 4 mét đèn LED có thể nhấn riêng lẻ, trong trường hợp của tôi là 4 cuộn 60 đèn LED trên mỗi mét và điều đó đã mang lại cho tôi 240 đèn LED (cần 200 đèn).

Bắt đầu bằng cách cắt mọi đèn LED trên miếng đệm ở vị trí cần cắt. Bạn có thể sử dụng kéo hoặc máy cắt dây để cắt chúng.

Tiếp theo, sử dụng một ít superglue dưới mỗi đèn LED và dán chúng lên lưới mà chúng ta đã vẽ ở bước trước (nơi các đường giao nhau). Hãy chú ý đến các mũi tên trên đèn LED - chúng cần được định hướng theo cùng một cách trong hàng đó. Trong mỗi hàng tiếp theo, hướng sẽ được lật để chúng ta sẽ có một đường liên tục.

Bây giờ đến hàn - rất nhiều hàn:

Chúng ta cần kết nối tất cả các đèn LED với nhau theo đúng cách. Lấy dây đồng lõi rắn mỏng của bạn (trong trường hợp của tôi, tôi đã sử dụng dây UPT) và bắt đầu hàn tất cả các đèn LED ngang bằng cách kết nối GND -> GND, DO (dữ liệu ra) -> DI (dữ liệu vào), 5V -> 5V. Khi bạn đến cuối hàng, chỉ cần kết nối (DO) cuối cùng với (DI) trên đèn LED phía dưới ở hàng tiếp theo.

Bây giờ chúng ta sẽ khoan một số lỗ dọc ở trung tâm để chúng ta cung cấp năng lượng cho các đèn LED. Khoan một lỗ trên mỗi đèn LED trong hàng đó để bạn có điện đến mọi hàng. Chúng ta cần có nhiều điểm nguồn vì nếu không sẽ có sự sụt giảm điện áp quá lớn trên các đèn LED cuối cùng. Bây giờ đặt dây đồng dày vào mỗi lỗ và hàn vào chốt nguồn tương ứng.

Lật bảng xung quanh và cắt tất cả các dây nối đất và dây + 5v đi qua các lỗ. Sử dụng dây đồng dày hơn. Đồng thời kết nối hai dây cách điện với đường ray điện - những dây này sau đó sẽ được kết nối với Bảng điều khiển.

Điều cuối cùng là khoan một lỗ ở đèn LED đầu tiên, luồn một dây (cái này có lớp cách điện) qua nó và hàn nó với DI (dữ liệu trong) trên đèn LED đầu tiên đó.

Bước 4: Tạo lưới bọt vuông:

Trong bước này, chúng tôi sẽ tạo ra lưới bọt sẽ hoạt động như một thanh chắn để ánh sáng được phản xạ lại trên acrylic khuếch tán dưới dạng pixel cho mọi đèn LED.

Lấy tấm xốp 3mm của bạn và cắt ra hai bộ dải khác nhau. Bạn sẽ cần 9 cái dài và 19 cái ngắn.

Tiếp theo, bạn sẽ cần cắt một số rãnh trên các dải mà sau này sẽ được sử dụng để nối các dải dài và ngắn lại với nhau. Các lùm cây cần rộng 3mm và dài 25mm. Trên dải dài cần có 19 và trên dải ngắn cần có 9 rãnh. Xem Foam_Grid.pdf để biết thêm hướng dẫn chi tiết.

Bây giờ nối các dải lại với nhau, đặt những dải ngắn theo chiều dọc và những dải dài theo chiều ngang.

Nếu bạn có tấm xốp trắng, bạn sẽ cần sơn toàn bộ lưới màu đen để ánh sáng không truyền qua pixel tiếp theo.

Bước 5: Chuẩn bị Viền Acrylic và Mặt trước:

Ánh sáng đi từ đèn LED cần được khuếch tán trên vật liệu bán trong suốt để có được hình dạng pixel trông vuông vắn. Đối với điều đó, chúng tôi sẽ sử dụng tấm acrylic trắng 3mm mà chúng tôi sẽ cắt theo kích thước tương tự như tấm ván sau của chúng tôi: 65, 5cm x 32, 5cm. Đó sẽ là tiền trạm của chúng tôi.

Bây giờ chúng ta cần tạo các đường viền để giữ mặt trước và mặt sau của bảng với nhau. Điều này sẽ được thực hiện từ acrylic đen 3mm. Trong trường hợp của tôi, tôi không có bất kỳ tấm acrylic nào ở nhà nên tôi đã nhận các đường viền từ một công ty và họ đã cắt chúng bằng laser để phù hợp với kích thước của tôi. Nếu bạn không có sẵn một công ty / máy laser như vậy, bạn sẽ phải lấy acrylic và cắt các mảnh bằng tay.

Bạn cần có hai mảnh dài 66, 3cm và hai mảnh dài 32, 3cm, rộng cả 3, 8cm.

Ở phần cuối, bạn cần cắt rãnh để các đường viền sẽ khít với nhau. Trên hai đường viền dài, bạn cần tạo rãnh 10mm ở chính giữa và trên hai đường viền ngắn, bạn cần tạo rãnh 10mm ở chính giữa. Bạn tạo tab bằng cách cắt hai rãnh ở hai bên đối diện nơi bạn đã tạo rãnh trên đường viền dài. Một lần nữa, bạn có Borders.pdf để biết thêm hướng dẫn.

Bây giờ bạn cần phải khoan một vài lỗ để vặn các đường viền trên tấm lưng sau. Khoan các lỗ 3mm cách đầu 5mm (để sau đó vít sẽ đi vào giữa tấm ván phía sau). Khoan 3 lỗ trên đường viền ngắn và 4 lỗ trên đường viền dài. Không gian chúng đồng đều.

Điều cuối cùng là chuẩn bị các cấu hình vuông bằng nhựa sẽ liên kết các đường viền với bảng mặt trước và cũng cung cấp cho ma trận một khung bezel đẹp mắt. Cắt hai miếng dài 66, 5cm và hai miếng dài 32, 5cm. Bây giờ hãy cắt một góc 45 ° trên mọi cạnh để các cạnh sau này sẽ khít với nhau.

Bước 6: Lập Ban kiểm soát:

Bộ vi điều khiển chính để điều khiển đèn LED sẽ là Arduino NANO. Vì chúng tôi muốn ma trận của mình hiển thị một Vu-mét, chúng tôi cần bằng cách nào đó nhận được tín hiệu âm thanh vào bộ điều khiển. Đối với điều đó, chúng tôi sẽ sử dụng IC - MSGEQ7 - đó là bộ cân bằng đồ họa âm thanh 7 băng tần.

Có một số cách khác nhau để bạn có thể tạo bảng điều khiển:

1. Tạo mạch trên Breadboard (Không cần hàn)
2. Tạo mạch trên bảng nguyên mẫu
3. Tạo PCB của riêng bạn bằng cách khắc nó
4. Đặt hàng PCB của bạn từ một nhà sản xuất

Tôi đã tạo bảng của mình trên bảng nguyên mẫu và tôi sẽ bao gồm sơ đồ và tệp bảng để bạn có thể chọn cách bạn muốn tạo bảng của mình.

Đây là một Hướng dẫn tốt nếu bạn muốn khắc bảng mạch của riêng mình: Khắc PCB

Bước 7: Làm giá đỡ bằng nhôm:

Để ma trận của chúng ta có thể tự đứng vững, chúng ta cần phải làm một cái gì đó để nó có thể hỗ trợ nó và không bị đổ. Nó là một thiết kế đơn giản nhưng nó hoàn thành công việc.

Lấy hồ sơ nhôm hình chữ T của bạn và cắt hai đoạn dài 30cm.

Bây giờ tạo một khe chữ V cách một đầu 10cm.

Uốn cong hình dạng 90 ° tại vị trí có khe V và chân đế đã hoàn thành.

Tôi cũng đã thêm một vít và đai ốc để tăng độ cứng.

Bước 8: Lắp ráp mọi thứ lại với nhau:

Bây giờ chúng ta có mọi phần của ma trận đã sẵn sàng để ghép lại với nhau

Bắt đầu bằng cách nối các đường viền với bảng trước. Chúng tôi sẽ sử dụng các cấu hình vuông bằng nhựa mà chúng tôi đã chuẩn bị trước đó. Dùng keo nóng để dán 3 thành phần lại với nhau (viền - mặt vuông - mặt trước).

Bây giờ sắp xếp mọi thứ với nhau và sử dụng một mũi khoan nhỏ để khoan các lỗ thí điểm. Bây giờ chúng ta có thể vặn mọi thứ lại với nhau bằng cách sử dụng vít gỗ.

Hãy sử dụng keo nhôm / gỗ để dán lên các giá đỡ bằng nhôm. Gán cả hai cách mép 10cm.

Bây giờ chúng ta có thể vặn vào bảng điều khiển và nối một số thứ cuối cùng. Dây chúng tôi hàn với dữ liệu của đèn LED đầu tiên sẽ đi đến thiết bị đầu cuối trên bảng có nội dung "OUT".

Bây giờ chúng ta cần kết hợp tất cả các mặt đất và + 5v lại với nhau bằng cách sử dụng dây đồng dày hơn. Hàn hai dây cách điện xuống đất và + 5v và kết nối chúng với các chân tương ứng trên bảng điều khiển. Tôi cũng đã thêm một tụ điện 470uF để làm dịu điện áp một chút.

Việc cuối cùng là kết nối nguồn từ bộ nguồn (nối đất và + 5v dc).

Bước 9: Tải lên Bản phác thảo và Kiểm tra:

Bây giờ chúng tôi đã sẵn sàng để thử nghiệm

Tải lên bản phác thảo mà tôi đã bao gồm và kết nối cáp âm thanh với các chân âm thanh. Cắm nguồn điện và phát một số bản nhạc. Vu-mét sẽ bắt đầu hiển thị.