LED Matrix VU-Meter: 9 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

แรงบันดาลใจสำหรับโครงการนี้มาจาก GreatScott ซึ่งเป็นยูทูบเบอร์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รายใหญ่ ซึ่งเขาได้สร้างเมทริกซ์ LED ที่มีไฟ LED 100 ดวง ฉันต้องการสร้างโปรเจ็กต์นี้ขึ้นมาใหม่จริงๆ ดังนั้นฉันจึงไปสร้างเมทริกซ์ที่มีจำนวน LED เป็นสองเท่า

นอกจากนี้ ฉันชอบรูปลักษณ์ของดนตรีที่แสดงด้วยสี ที่เป็นออร์แกนสีหรือวู-มิเตอร์ ดังนั้นฉันรู้ว่าฉันจะตั้งโปรแกรมเมทริกซ์ให้สร้างเอฟเฟกต์อย่างใดอย่างหนึ่ง

โครงการจะทำในขั้นตอนเหล่านี้:

1. รวบรวมวัสดุและเครื่องมือทั้งหมด
2. การเตรียม Backboard
3. การติดตั้ง LEDs
4. ทำตารางโฟม
5. การเตรียมขอบอะครีลิคและกระดานด้านหน้า
6. การทำบอร์ดควบคุม
7. ทำขาตั้งอลูมิเนียม
8. ประกอบทุกอย่างเข้าด้วยกัน
9. กำลังอัพโหลดภาพร่างและการทดสอบ

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมวัสดุ/เครื่องมือที่จำเป็น:

ในการสร้าง LED Matrix คุณจะต้องมีวัสดุดังต่อไปนี้:

• แถบ LED แบบปรับได้ 4m
• Arduino NANO
• MSGEQ7 - อีควอไลเซอร์เสียง 7 แบนด์
• แหล่งจ่ายไฟ 5V (คอมพิวเตอร์ PSU)
• ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ (ตัวเก็บประจุ, ตัวต้านทาน, PCB ต้นแบบ, …)
• แผ่นหลัง MDF - 10mm
• แก้วลูกแก้วอะครีลิคสีขาวกระจาย (3 มม.)
• แก้วลูกแก้วอะครีลิคสีดำ (3 มม.)
• แผ่นโฟม (3 มม.)
• โปรไฟล์สี่เหลี่ยมพลาสติก
• โปรไฟล์อลูมิเนียม T
• ลวดทองแดงแกนแข็ง (22AWG) - สาย UTP
• ลวดทองแดงแกนแข็ง (10AWG) - สายไฟหลัก
• สกรูไม้ขนาดเล็ก
• กาวไม้/อลูมิเนียมและซุปเปอร์กาว

คุณจะต้องใช้เครื่องมือต่อไปนี้:

• อุปกรณ์บัดกรี (เหล็ก, บัดกรี, …)
• เครื่องตัดลวด
• จิ๊กซอว์
• สว่าน (และบิตขนาดเล็ก)
• มีด X-Acto
• เครื่องบดมุม/เครื่องตัด
• ปืนกาวร้อน + แท่งกาว
• ไม้บรรทัด 1 เมตร
• กรรไกร

ขั้นตอนที่ 2: เตรียม Backboard:

เริ่มโครงการนี้โดยสร้างกระดานหลักที่เราจะติดไฟ LED ในภายหลัง สำหรับวัสดุนั้น ฉันใช้ MDF 10 มม. (แผ่นใยไม้อัดความหนาแน่นปานกลาง) และนั่นเป็นเพราะฉันวางมันไว้รอบๆ และมันสมบูรณ์แบบเพราะมันจะขยับเขยื้อนแต่ก็ตัดง่าย

ขั้นแรก วาดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าบนจานด้วยไม้บรรทัดและดินสอ เพื่อให้คุณมีเส้นบอกแนวที่จะทำตามเมื่อตัด สี่เหลี่ยมผืนผ้าควรมีขนาดถัดไป: 65, 5 ซม. x 32, 5 ซม. คุณควรทำให้สี่เหลี่ยมผืนผ้าเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสให้ได้มากที่สุดเพื่อให้ขอบอะครีลิคที่เราจะสร้างขึ้นในภายหลังจะพอดี

ถัดไป ตัดรูปร่างออกโดยใช้จิ๊กซอว์ (หรือเลื่อยมือ) ทำการตัดให้ตรงที่สุด

หลังจากตัดแล้ว ให้ทำความสะอาดขอบเล็กน้อยด้วยกระดาษทรายเพื่อให้เรียบและตรง

ตอนนี้ใช้ไม้บรรทัดเพื่อวาดตารางซึ่งจะช่วยให้เราวาง LED ในขั้นตอนต่อไป วาดแถวแรก 16, 25 มม. ที่ด้านบนของกระดาน จากนั้นวาดแถวทุกๆ 32, 5 มม. คอลัมน์แรกคือ 16, 38 มม. จากด้านซ้ายของกระดาน ทุกคอลัมน์ถัดไปคือ 32, 75 มม. จากคอลัมน์สุดท้าย เมื่อเสร็จแล้ว คุณควรมี 10 แถวและ 20 คอลัมน์ที่เว้นระยะห่างเท่าๆ กัน…

ขั้นตอนที่ 3: ติดตั้งไฟ LED:

สำหรับโครงการนี้ คุณจะต้องมี LED ที่สามารถระบุตำแหน่งได้ 4 เมตร ซึ่งในกรณีของฉันมีไฟ LED 60 ดวง 4 ม้วนต่อเมตร และนั่นให้ไฟ LED 240 ดวงแก่ฉัน (ต้องการ 200 ดวง)

เริ่มต้นด้วยการตัดไฟ LED ทุกดวงบนแผ่นรองที่จะตัด คุณสามารถใช้กรรไกรหรือมีดคัตเตอร์ตัดลวดได้

ต่อไป ใช้ superglue ใต้ LED ทุกดวงแล้วติดบนกริดที่เราวาดในขั้นตอนก่อนหน้า (โดยที่เส้นตัดกัน) ให้ความสนใจกับลูกศรบน LED - พวกมันจะต้องถูกปรับทิศทางแบบเดียวกันในแถวนั้น ในทุกแถวถัดไป การวางแนวจะพลิกเพื่อให้เรามีเส้นทางที่ต่อเนื่องกัน

ตอนนี้การบัดกรีมาถึงแล้ว - การบัดกรีจำนวนมาก:

เราจำเป็นต้องเชื่อมต่อ LED ทั้งหมดเข้าด้วยกันอย่างถูกวิธี รับลวดทองแดงแกนแข็งบาง ๆ ของคุณ (ในกรณีของฉันฉันใช้สาย UPT) และเริ่มบัดกรีไฟ LED ในแนวนอนทั้งหมดโดยเชื่อมต่อ GND -> GND, DO (data out) -> DI (data in), 5V -> 5V เมื่อคุณมาที่จุดสิ้นสุดของแถว เพียงแค่เชื่อมต่อ (DO) สุดท้ายกับ (DI) บน LED ที่ด้านล่างสุดในแถวถัดไป

ตอนนี้เราจะเจาะรู vetical ตรงกลางเพื่อนำพลังงานมาสู่ LED เจาะหนึ่งรูต่อ LED ในแถวนั้น เพื่อให้คุณมีกำลังส่งไปยังทุกแถว เราจำเป็นต้องมีจุดจ่ายไฟหลายจุด เพราะไม่เช่นนั้นไฟ LED สุดท้ายจะมีแรงดันไฟฟ้าตกมากเกินไป ตอนนี้ใส่ลวดทองแดงหนาในแต่ละรูแล้วประสานเข้ากับพินพลังงานแกน

พลิกกระดานไปรอบๆ แล้วต่อกราวด์ทั้งหมดและสายไฟ +5v ที่ลอดผ่านรู ใช้ลวดทองแดงที่หนากว่า เชื่อมต่อสายไฟที่หุ้มฉนวนสองเส้นเข้ากับรางไฟ - จากนั้นจะเชื่อมต่อกับแผงควบคุม

สิ่งสุดท้ายคือการเจาะรูที่ LED ตัวแรก ใส่ลวด (อันนี้ที่มีฉนวนอยู่) ผ่านเข้าไปแล้วบัดกรีเข้ากับ DI (ข้อมูลใน) บน LED ตัวแรกนั้น

ขั้นตอนที่ 4: สร้างตารางโฟมสแควร์:

ในขั้นตอนนี้ เราจะสร้างตารางโฟมที่จะทำหน้าที่เป็นตัวกั้นสำหรับแสงที่สะท้อนบนอะคริลิกแบบกระจายเป็นพิกเซลสำหรับ LED ทุกดวง

นำแผ่นโฟมหนา 3 มม. ของคุณออกมาแล้วตัดแถบที่แตกต่างกันสองชุดออก คุณจะต้องมีตัวยาว 9 ตัวและตัวสั้น 19 ตัว

ต่อไป คุณจะต้องตัดไม้ท่อนเป็นท่อนๆ เพื่อใช้ต่อเป็นท่อนยาวและท่อนสั้นเข้าด้วยกันในภายหลัง ดงต้องกว้าง 3 มม. และยาว 25 มม. บนแถบยาวต้องมี 19 และร่องสั้น 9 ร่อง ดู Foam_Grid.pdf สำหรับคำแนะนำโดยละเอียดเพิ่มเติม

ตอนนี้รวมแถบเข้าด้วยกันแล้ววางอันสั้นในแนวตั้งและอันยาวในแนวนอน

หากคุณมีแผ่นโฟมสีขาว คุณจะต้องทาสีทั้งตารางเป็นสีดำเพื่อไม่ให้แสงผ่านไปยังพิกเซลถัดไป

ขั้นตอนที่ 5: เตรียมเส้นขอบอะคริลิกและกระดานด้านหน้า:

แสงที่มาจาก LED จะต้องกระจายบนวัสดุกึ่งโปร่งใสเพื่อให้ได้รูปทรงพิกเซลที่ดูเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส เพื่อที่เราจะใช้แผ่นอะครีลิคสีขาว 3 มม. ที่เราจะตัดให้ได้ขนาดเดียวกับกระดานหลังของเรา: 65, 5 ซม. x 32, 5 ซม. นั่นจะเป็นกระดานหน้าของเรา

ตอนนี้เราต้องสร้างเส้นขอบที่จะยึดกระดานด้านหน้าและด้านหลังไว้ด้วยกัน นี้จะทำจากอะครีลิคสีดำ 3 มม. ในกรณีของฉัน ฉันไม่มีอะครีลิคที่บ้าน ฉันเลยไปเอาขอบมาจากบริษัทแห่งหนึ่ง แล้วพวกเขาก็ตัดด้วยเลเซอร์เพื่อให้เข้ากับขนาดของฉัน ถ้าคุณไม่มีบริษัท/เลเซอร์แบบนี้ คุณจะต้องเอาอะครีลิกมาตัดเป็นชิ้นๆ ด้วยมือ

คุณต้องมีชิ้นยาว 66, 3 ซม. และ 32, 3 ซม. สองชิ้น กว้าง 3, 8 ซม. ทั้งคู่

ในตอนท้ายคุณต้องทำร่องเพื่อให้เส้นขอบเข้ากันได้ดี บนขอบยาวสองอัน คุณต้องสร้างร่อง 10 มม. ตรงกลาง และสองอันสั้น คุณต้องสร้างแท็บ 10 มม. ตรงกลาง คุณสร้างแท็บโดยการตัดสองร่องที่ด้านตรงข้ามที่คุณสร้างร่องบนเส้นขอบยาว อีกครั้ง คุณมี Borders.pdf สำหรับคำแนะนำเพิ่มเติม

ตอนนี้คุณต้องเจาะรูสองสามรูเพื่อขันขอบบนแผ่นหลังในภายหลัง เจาะรู 3 มม. จากปลาย 5 มม. (เพื่อให้สกรูไปตรงกลางแป้นคีย์บอร์ด) เจาะ 3 รูบนขอบสั้นและ 4 รูบนอันยาว เว้นระยะห่างเท่าๆ กัน

สิ่งสุดท้ายคือการเตรียมโปรไฟล์สี่เหลี่ยมพลาสติกที่จะเชื่อมขอบกับแผงด้านหน้าและทำให้เมทริกซ์มีกรอบที่ดูดี ตัดสองชิ้นยาว 66, 5 ซม. และสองชิ้นยาว 32, 5 ซม. ตอนนี้ตัดมุม 45° ที่ขอบทุกด้านเพื่อให้กรอบนั่งชิดกันในเวลาต่อมา

ขั้นตอนที่ 6: สร้างบอร์ดควบคุม:

ไมโครคอนโทรลเลอร์หลักสำหรับขับ LED จะเป็น Arduino NANO เนื่องจากเราต้องการให้เมทริกซ์แสดง Vu-meter เราจึงต้องรับสัญญาณเสียงไปยังคอนโทรลเลอร์ เพื่อที่เราจะใช้ IC - MSGEQ7 - นั่นคืออีควอไลเซอร์กราฟิกเสียง 7 แบนด์

คุณสามารถสร้างบอร์ดควบคุมได้หลายวิธี:

1. ทำวงจรบน Breadboard (ไม่ต้องบัดกรี)
2. ทำวงจรบนบอร์ดต้นแบบ
3. สร้าง PCB ของคุณเองด้วยการแกะสลัก
4. สั่งซื้อ PCB ของคุณจากผู้ผลิต

ฉันสร้างบอร์ดของฉันบนบอร์ดต้นแบบแล้ว และฉันจะรวมแผนผังและไฟล์บอร์ดไว้ด้วย เพื่อให้คุณสามารถเลือกวิธีที่คุณต้องการสร้างบอร์ดได้

นี่คือ Instructalbe ที่ดี หากคุณต้องการแกะสลักบอร์ดของคุณเอง: PCB Etching

ขั้นตอนที่ 7: สร้างขาตั้งอลูมิเนียม:

เพื่อให้เมทริกซ์ของเรายืนหยัดได้ด้วยตัวเอง เราจำเป็นต้องสร้างบางสิ่งเพื่อให้เมทริกซ์รองรับและไม่ล้ม เป็นการออกแบบที่เรียบง่าย แต่ทำงานได้สำเร็จ

รับโปรไฟล์อลูมิเนียมรูปตัว T แล้วตัดความยาว 30 ซม. สองอัน

ตอนนี้ทำช่อง V 10 ซม. จากปลายด้านหนึ่ง

งอโปรไฟล์ 90° ในตำแหน่งที่สล็อต V อยู่และตั้งฐานไว้

ฉันยังเพิ่มสกรูและน็อตเพื่อความแข็งแกร่งอีกด้วย

ขั้นตอนที่ 8: รวบรวมทุกอย่างเข้าด้วยกัน:

ตอนนี้เรามีทุกส่วนของเมทริกซ์ที่พร้อมจะประกอบเข้าด้วยกัน

เริ่มต้นด้วยการรวมพรมแดนกับกระดานหน้า เราจะใช้โปรไฟล์สี่เหลี่ยมพลาสติกที่เราเตรียมไว้ก่อนหน้านี้ ใช้กาวร้อนติดส่วนประกอบทั้ง 3 ชิ้นเข้าด้วยกัน (ขอบ - สี่เหลี่ยมจัตุรัส - แผงด้านหน้า)

ตอนนี้จัดทุกอย่างเข้าด้วยกันและใช้ดอกสว่านขนาดเล็กมากเพื่อเจาะรูนำ ตอนนี้เราสามารถขันทุกอย่างเข้าด้วยกันโดยใช้สกรูไม้

มาทากาวบนขาตั้งอะลูมิเนียมโดยใช้กาวอะลูมิเนียม/ไม้ จัดให้ทั้งคู่ห่างจากขอบ 10 ซม.

ตอนนี้เราสามารถขันสกรูบนบอร์ดควบคุมและต่อสายสองสามสิ่งสุดท้ายได้ ลวดที่เราบัดกรีกับข้อมูลใน LED ตัวแรกจะไปที่ขั้วบนบอร์ดที่เขียนว่า "OUT"

ตอนนี้เราต้องเชื่อมต่อกราวด์ทั้งหมดและ +5v เข้าด้วยกันโดยใช้ลวดทองแดงที่หนาขึ้น บัดกรีสายไฟที่หุ้มฉนวนสองเส้นเข้ากับกราวด์และ +5v แล้วต่อเข้ากับพินที่เกี่ยวข้องบนแผงควบคุม ฉันได้เพิ่มตัวเก็บประจุ 470uF เพื่อทำให้แรงดันไฟฟ้าเรียบขึ้นเล็กน้อย

สิ่งสุดท้ายคือการต่อไฟจากแหล่งจ่ายไฟ (กราวด์และ +5v dc)

ขั้นตอนที่ 9: อัปโหลดภาพร่างและทดสอบ:

ตอนนี้เราพร้อมสำหรับการทดสอบแล้ว

อัปโหลดภาพร่างที่ฉันรวมไว้และเชื่อมต่อสายสัญญาณเสียงกับพินเสียง เสียบปลั๊กไฟแล้วเล่นเพลง Vu-meter ควรเริ่มแสดง