Retro LED Strip аудио визуализатор: 4 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Хөгжимчин, цахилгаан инженерийн оюутны хувьд эдгээр хоёр салбарыг огтлолцсон аливаа төсөлд дуртай. Би зарим нэг DIY аудио визуализаторыг харсан (энд, энд, энд, энд), гэхдээ тус бүр нь миний өөртөө тавьсан хоёр зорилгын дор хаяж нэгийг алдсан: мэргэжлийн бүтээцийн чанар, харьцангуй том дэлгэц (wimpy 8*8) LED матриц энд хангалттай биш байх болно!). Хувцасны чимэг хийх чадвартай, 40 "x 20" хэмжээтэй сууж байгаа энэхүү аудио дүрслэгч нь эдгээр хоёр зорилгыг хоёуланг нь гүйцэтгэдэг.

Босоо зургуудаас урьдчилан хүлцэл өчье. Тэдгээрийн ихэнхийг олон нийтийн мэдээллийн хэрэгслээр татсан.

Алхам 1: эд ангиудын жагсаалт

Надад эдгээр хэсгүүдийн хэд нь хэвтэж байсан. Холбоосууд нь зөвхөн лавлагаанд зориулагдсан болно. Шаардлагагүй үнэтэй эд ангиудыг бүү худалдаж аваарай.

Электроник

1. WS2811 60LEDS/m @ 5m, IP30 (Ус нэвтэрдэггүй), Хаяглах боломжтой - Эдгээр нь тухайн үеийн WS2812 -ээс хямд байсан. Танд энд чөлөөтэй байх боломж байгаа боловч хэмжээсүүд зөв эсэхийг шалгаж, LED -тэй ярилцаж болно. WS2811 нь 12V байхад WS2812 нь 5V байна гэдгийг анхаарна уу.
2. 9 x 3-Pin JST холбогч + авдар
3. DC 12V 20A (240W) Цахилгаан хангамж-Би эхлээд 2 LED тууз хийхээр төлөвлөж байсан бөгөөд байшингаа доош нь буулгадаг чанга яригч авахыг хүсч байсан. Гэрлийн зурвас бүр нь хамгийн муу тохиолдолд 90 Вт байдаг (би батлахын тулд хэмжиж үзээгүй), энэ нь надад чанга яригч + өсгөгчийн хувьд 60 Вт-ыг үлдээсэн. 15A сонголт нь ердөө 4 доллараар л хямд байсан.
4. Цахилгаан утас (3 хэлхээ)
5. Arduino Uno - Надад R3 байсан, тиймээс би үүнийг ашигладаг байсан. Та нэг тоглогч эсвэл өөр борлуулагчаас хямд сонголтыг олох боломжтой байж магадгүй юм.
6. TRRS Breakout - Туслах оролтын хувьд
7. L7805 5V Regulator - 12V оролтыг хүлээн авдаг 5V -ийн аливаа зохицуулагч ажиллах болно.
8. 330 nF, 100 nF конденсатор - L7805 мэдээллийн хүснэгтэд
9. 2 x 10kR, 2 x 1kR, 2 x 100 nF конденсаторууд - аудио оролтыг хазайлгах зориулалттай
10. Стерео хүлээн авагч - ямар ч хувцасны чимэг стерео хүлээн авагч нь aux оролттой (3.5 мм эсвэл RCA) байвал ажиллах болно. Би Panasonic RA6600 craigslist -ийг 15 доллараар худалдаж авлаа. Би Goodwill, craigslist болон бусад хэмнэлттэй дэлгүүрүүдийг үүнтэй төстэй эсэхийг шалгахыг зөвлөж байна.
11. Илтгэгчид - BT чанга яригч биш. Зүгээр л чанга яригчийн багц. Ямар эсэргүүцэл нь таны хүлээн авагчтай нийцэж байгааг анхаарч үзээрэй. Goodwill -аас 6 долларын үнэтэй 3 20W (= чанга чанга яригч) багцыг олсон бөгөөд энэ нь "төв", хоёр "урд" чанга яригчтай байв.
12. Logitech BT аудио адаптер - энэ төхөөрөмж нь стерео чанга яригч болон таны хэлхээнд аудио дамжуулах боломжтой
13. RCA эрэгтэй - RCA эрэгтэй кабель
14. Туслах утас

Техник хангамж

1. 2x6 (8ft) - Даралтыг эмчилдэггүй. HD эсвэл Lowe's дээр ~ $ 6 ба түүнээс бага байх ёстой
2. 40% гэрэл дамжуулах нийлэг - Би 18 "x 24" x 1/8 "хэмжээтэй захиалсан бөгөөд энэ нь техникийн хувьд 17.75" x 23.5 "хэмжээтэй байсан. Лазер зүслэг хийхдээ боодолтой байлгаарай.
3. Модон толбо - Танд зөвхөн жижиг лааз хэрэгтэй. Би Minwax улаан зандан мод хэрэглэсэн, маш гоё гарч ирсэн. Би харанхуй өнгийг санал болгож байна. Би анх аймгуудыг туршиж үзсэн боловч тийм ч сайхан харагдсангүй.
4. Лак - Юуны өмнө Стив Рэмсигийн энэхүү видеог үзээд хамгийн сайн тохирох зүйлийг өөрөө шийдээрэй. Би хагас гялгар шүршигч лааз авсан (ямар ч гялбаа байхгүй), үнэнийг хэлэхэд энэ нь тийм ч их хийгээгүй. Гэхдээ би бас цаг хугацааны хязгаарлагдмал байдлаас болж ганцхан пальто хийсэн.
5. 40 x 1/2 "Модон эрэг - Би дугуй толгойтой байсан, гэхдээ боломжтой бол хавтгай орой ашиглахыг зөвлөж байна. Энэ нь барилгын чанарт нөлөөлөхгүй гэж бодож байна, гэхдээ эхлээд мод боловсруулах талаар илүү сайн мэддэг хүнээс асуугаарай.
6. Хаягдал мод, горилла цавуу, халуун цавуу, гагнуур, утас, тушаалын тууз (velcro style, 20 дунд эсвэл 10 том)

* Би энэ төслийг бүхэлд нь "эхнээс нь" болгохын тулд дууны баар барихаар төлөвлөж байгаа бөгөөд дээрх 9-13-ийг орлох болно. Энэ зааварчилгаагаа зуны эцэс гэхэд шинэчилнэ гэж найдаж байна.

Алхам 2: Прототип хийх

Энэ хэсэг нь таны бөглөх ёстой зүйл биш боловч төсөл хэрэгжих явцад ямар байсныг харуулахыг хүсч байна.

Энд би LED -ийг могойн хэв маягаар нааж, дээрээс нь дэвссэн хогны уутаар гэрэл цацах туршилт хийж байсан (хэрвээ та зардлаа бууруулах гэж байгаа бол акрилийн оронд ашиглахыг зөвлөж байна. өөр аргаар хавсаргана уу).

10х10 хэмжээтэй тохиргоо надад тусалсан боловч та 8x12 эсвэл 7x14 хэмжээтэй байж болно. Туршиж үзээрэй. Стерео сонсохоосоо өмнө би өсгөгч олоод талхны тавцан дээрээ залгасан бөгөөд үүнээс өмнө би зөөврийн компьютерээсээ аудио тоглуулахын тулд аудио тоглуулж, утсан дээрээ "тоглуулах" товчийг нэгэн зэрэг дарсан.

Би хоёр удаа хэмжиж, нэг удаа огтолж байгаадаа маш их итгэдэг. Тиймээс юу ч хийсэн, энэ гарын авлагыг дагаж мөрдөөрэй.

Алхам 3: Хэлхээ + код

Кодыг GitHub дээрээс авах боломжтой.

Талх, самбар дээр гагнах эсвэл өөрийн ПХБ -ийг зохион бүтээх. Энд танд хамгийн сайн тохирсон зүйлийг хий. Миний энд байгаа демо талхны самбар дээр ажиллаж байгаа боловч дууны самбарыг бүтээхэд би бүх зүйлийг ПХБ руу шилжүүлэх болно. Адаптераас тэжээл авахын тулд эмэгтэй үзүүрийг таслаж, хар тусгаарлагчийг салга. Бодит кабелийг адаптерийн терминал руу шургуулахад хангалттай хэмжээгээр хуулна. АС -тай ажиллахдаа үргэлж болгоомжтой байгаарай! Үүнээс гадна энд тэмдэглэх цөөн хэдэн зүйл байна.

1. Өөр нэг зүйл бол таны зам сайн байгаа эсэхийг шалгах явдал юм. Танд адаптераас Arduino -аас aux оролт хүртэл газардуулга хэрэгтэй бөгөөд энэ нь Logitech BT хүлээн авагчтай холбогддог бөгөөд тэндээс стерео дээрх газарддаг. Хэрэв эдгээрийн аль нэг нь эвдэрсэн эсвэл муу холболт байвал танд маш их дуу чимээтэй аудио оролт, улмаар маш их чимээ шуугиантай дэлгэц гарч ирэх болно.
2. Аудио оролт BiasingAudio нь таны утас, зөөврийн компьютерээс эсвэл бусад газраас -2.2 -оос +2.2 В хүртэл хүчдэлээр тоглодог. Arduino нь зөвхөн 0 -ээс +5 В хүртэл унших чадвартай тул та аудио оролтыг хазайлгах хэрэгтэй. Үүнийг op amps ашиглан үр дүнтэй хийх боломжтой боловч хэрэв эрчим хүчний хэрэглээ нь асуудал биш бол (магадгүй та 240 Вт -ийн цахилгаан хангамж худалдаж авсан уу?) Үүнийг резистор ба конденсатор ашиглан хийж болно. Миний гар дээр 10uF конденсатор байгаагүй тул миний сонгосон утга өөр байсан. Та симулятор ашиглан тоглож, сонгосон зүйл тань ажиллах эсэхийг харах боломжтой.
3. Фурье хувиргалтыг ашигладаг аливаа төсөлд тэдгээрийг хэлэлцэх үндсэн хэсэг байх болно. Хэрэв та аль хэдийн туршлагатай бол гайхалтай! Үгүй бол тэд дохионы агшин зургийг авч, тэр үед тухайн дохионд ямар давтамж байгаа тухай мэдээллийг буцааж өгөхийг л ойлгох хэрэгтэй. Хэрэв та нүглийн Фурье хувиргалтыг (440 (2*pi*t)) авсан бол энэ нь таны дохионд 440 Гц давтамж байгааг хэлж өгнө. Хэрэв та 7*sin (440 (2*pi*t)) + 5*sin (2000 (2*pi*t)) Фурье хувиргалтыг хийсэн бол энэ нь 440Hz ба 2000Hz давтамжтай дохио байдаг гэдгийг танд хэлэх болно. тэдний байгаа харьцангуй зэрэг. Энэ нь хэд хэдэн бүрэлдэхүүн хэсгийн функц бүхий ямар ч дохионы хувьд үүнийг хийж чадна. Бүх аудио нь зөвхөн синусоидын нийлбэр байдаг тул бид Фурьегийн олон тооны хормын хувилбарыг авч, юу болж байгааг харах боломжтой болно. хувиргах. Энэ талаар илүү ихийг эндээс олж болно, гэхдээ товч тайлбар нь бид үнэхээр хувиргалтыг өгч буй дохио нь үнэхээр хэцүү бөгөөд цонхнууд үүнийг бидний хувьд засдаг. Хэрэв та тэдгээрийг ашиглахгүй бол таны код эвдрэхгүй, гэхдээ дэлгэц тийм ч цэвэр биш байх болно. Илүү сайн алгоритмууд байдаг (жишээ нь YAAPT), гэхдээ KISS -ийн зарчмуудыг дагаж би юу ашиглахаа сонгосон. аль хэдийн бэлэн байсан бөгөөд энэ нь Fast Fourier Transform буюу FFT-ийн хэд хэдэн сайн бичсэн Arduino номын сан юм.
4. Бүх зүйл бодит цаг хугацаанд гарч ирэхийн тулд Arduino 128 дээж авч, FFT -ийг боловсруулж, дэлгэцийн утгыг удирдах, дэлгэцийг маш хурдан шинэчлэх шаардлагатай. Хэрэв та 1/16 -ийн тэмдэглэлийн нарийвчлалыг 150 цаг/минутад авахыг хүсч байвал (ихэнх поп дууны дээд хурдтай ойролцоо байгаа бол) та бүх зүйлийг 100 секундын дотор боловсруулах хэрэгтэй болно. Нэмж дурдахад, хүний нүд 30 фрэймийн хурдтай харах боломжтой бөгөөд энэ нь 30 мс -ийн хүрээний урттай тохирч байгаа юм. Энэхүү блог бичлэг нь надад хамгийн их итгэл төрүүлээгүй ч би Arduino -ийг дэмжих эсэхээ өөрөө харахаар шийдлээ. Өөрийн жишиг үнэлгээний дараа би R3 -аараа маш их бахархаж байлаа. Тооцооллын үе шат нь хязгаарлах хүчин зүйл байсан боловч би UINT16 -ийн 128 урттай FFT -ийг ердөө 70 секундын дотор боловсруулж чадсан. Энэ нь аудио хүлцэл дотор байсан боловч харааны хязгаарлалтаас хоёр дахин их байв. Цаашдын судалгаагаар би FFT тэгш хэмийн давуу талыг ашигладаг бөгөөд зөвхөн бодит утгыг тооцдог Arduino FHT -ийг олсон. Өөрөөр хэлбэл энэ нь ойролцоогоор 2 дахин хурдан юм. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь бүх давталтын хурдыг ~ 30msec -д хүргэсэн бөгөөд дэлгэцийн нарийвчлалтай холбоотой өөр нэг тэмдэглэл энд байна. Fs Hz -ээс дээж авсан N FFT урт нь N бинкийг буцаана. Аудио оролтыг уншиж, дээж авч буй Arduino ADC нь ихэвчлэн ~ 9.6 кГц давтамжтайгаар ажилладаг. Гэсэн хэдий ч FFT нь зөвхөн 1/2 * Fs хүртэлх давтамжийн талаархи мэдээллийг буцааж өгөх боломжтой. Хүмүүс 20 кГц хүртэл сонсдог тул бид 40 кГц давтамжтай туршилт хийхийг хүсч байна. ADC -ийг арай хурдан ажиллуулахын тулд хакердах боломжтой боловч ойролцоо хаана ч байхгүй. Тогтвортой байдлаа алдалгүйгээр олж харсан хамгийн сайн үр дүн нь 14 кГц -ийн ADC дээр байсан. Нэмж дурдахад бодит цагийн эффект авахын тулд миний боловсруулж чадах хамгийн том FFT нь N = 128 байв. Энэ нь сав бүр ~ 109 Гц -ийг илэрхийлдэг бөгөөд энэ нь өндөр давтамжтай сайн боловч доод талдаа муу гэсэн үг юм. Сайн дүрслэгч нь бар бүрт октавыг нөөцлөхийг оролддог бөгөөд энэ нь [16.35, 32.70, 65.41, 130.81, 261.63, 523.25, 1046.50, 2093.00, 4186.01] Гц давтамжтай тусгаарлахад тохирно. 109Гц гэдэг нь эхний 2.5 октав бүгд нэг саванд байна гэсэн үг юм. Би хувин тус бүрийн дунджийг авч, харааны сайн эффектийг олж чадсан хэвээр байгаа бөгөөд хувин нь эдгээр хоёр хилийн хоорондох хогийн сав юм. Энэ нь төөрөгдөл үүсгэхгүй гэж найдаж байна, код өөрөө юу болж байгааг тодруулах ёстой, гэхдээ утгагүй бол доороос асуугаарай.

Алхам 4: угсрах

Өмнө дурьдсанчлан би мэргэжлийн чанартай барилга барихыг хүсч байна. Эхэндээ би модон наалт хийж эхлэв, гэхдээ найз (мөн чадварлаг механик инженер) өөр аргыг санал болгов. 2x6 нь үнэхээр 1.5 "x 5" хэмжээтэй болохыг анхаарна уу. Мөн доорх машинуудын аль нэгтэй ажиллахдаа болгоомжтой байгаарай.

1. Шаардлагатай бол 2x6x8 хэмжээтэй элсэнцэрээ аваарай. Үүнийг "x 6" x 22 "гэсэн 2 хэсэг болгон хайчилж ав. Энэ нь танд замбараагүй бол" шатаах "хоёр хөндлөвчийг өгөх болно.
2. 22 "хэсэг бүрийг авч, 1.5" x ~ 1.6 "x 22" хэмжээтэй зүсмэлүүдийг хийхийн тулд урт хөрсний ширээн дээр гүйлгэнэ үү. Сүүлийн гуравны нэгийг ширээний хөрөө дээр огтлоход хэцүү байж магадгүй тул та туузан хөрөө рүү шилжиж болно. Бүх зүйл аль болох шулуун байгаа эсэхийг шалгаарай. Нэмж дурдахад 1.6 "нь гарын авлага бөгөөд 1.75 хүртэл хүрэх боломжтой. Энэ бол миний бүтээлүүд байсан, гэхдээ бүгд бие биетэйгээ тэнцүү байвал энэ нь тийм ч чухал биш юм. Хязгаарлалтын хүчин зүйл бол 18 инчийн нийлэг юм.
3. Хэсгийн төгсгөлд хоёр талдаа 1/8 ", 3/4" -аас арай илүү гүнтэй U хэлбэрийг тэмдэглээрэй. ТАЙЛБАР: Хэрэв та өөр нийлэг хэрэглэвэл гүн өөрчлөгдөх болно. <3/4 "байхад миний нийлэг гэрэл огт сарнидаггүй. Бага зэрэг илүү хэмжээгээр энэ нь бүрэн сарнидаг. Та ямар ч" beadiness "-ээс зайлсхийхийг хүсч байна. Би энэ Hackaday бичлэгийг сайн лавлагаа гэж үзсэн, гэхдээ төгс тархалтыг олж авах нь маш хүнд бэрх!
4. Ширээний чиглүүлэгчийн тусламжтайгаар тэр дундах U -ийг хөндлөн огтлолцол хүртэл хайчилж ав. 22 инч нь танд хэрэгтэй хэмжээнээс илүү урт тул та үүнийг хийхдээ үзүүрийг нь хагалах талаар санаа зовох хэрэггүй. Чиглүүлэгч нь төвөгтэй байж болох ч U -ийн өргөний хагасаас арай илүү өргөнийг авч, 1 -ээс их зүсэхийг анхаараарай. Нэг удаад 8 инч хэмжээтэй материал. Дахин давтах: Бүгдийг 2 дамжуулалтаар хийхийг бүү оролдоорой. Та модыг гэмтээж, өөрийгөө гэмтээх магадлалтай. 1-4-р зүсэлт дээр чиглүүлэгчийн эргэлт дээр ажиллаж, 5-8 дээр эсрэгээр ажилла. Энэ нь чиглүүлэгчийн эргүүлэх хүчийг хамгийн сайн хянах боломжийг танд олгоно.
5. LED туузыг 30 LED хэсэг болгон хайчилж ав (зөвхөн 3 LED-ийн багц бүрийг хаягаар авах боломжтой). Магадгүй та хэд хэдэн холболтыг задлах хэрэгтэй болно. Эдгээр туузыг замын дагуу тавь. Нэг тал нь тэгшхэн сууж байх ёстой, нөгөө тал нь JST хүлээн авах боломжтой жижиг өрөөтэй байх ёстой. Харамсалтай нь би энэ зургийг аваагүй боловч хавсаргасан диаграмыг үзнэ үү. Уртыг энд тэмдэглэ, гэхдээ одоохондоо юу ч огтлох хэрэггүй.
6. Шал бүрийн өргөнийг хэмжинэ. 7 -р алхамаас авсан уртыг ашиглан лазер нь нийлэгийг шаардлагатай 10 тэгш өнцөгт болгон хайчилж авав. Бага зэрэг богино байхаас арай урт байх нь дээр. Хэрэв шатсан бол түүнийг изопропилоор арчина.
7. Нийлэг тавиур бүр 5 -р алхам дээр тэмдэглэсэн урттай сууж байгаа эсэхийг баталгаажуулаад энэ уртыг хайчилж ав.
8. Акрилийг бэхлэхийн тулд танд хоёр гүүр хэрэгтэй болно. Энэ нь ямар нэгэн зүйл үүссэн тохиолдолд гэрлийн туузыг хялбархан арчлах боломжийг олгодог. Эдгээр хэсгүүд нь ойролцоогоор [таны өргөн] - 2 * 1/8 "урттай, 1/2" дөрвөлжин нүүртэй байх ёстой, гэхдээ тэдгээр нь бага зэрэг нягт байх ёстой. Эдгээр хэсгүүдийг бат бэх байрлуулж, хөндлөвчний урд талын нүүрэн талд нь угааж, гүүр бүрийн төвөөс хөндлөвчний гадна талаас цооног өрөмдөнө. Өрөм бүрийг жигд болгохын тулд чадах бүхнээ хий. Гүүрийг шургуулж болохгүй, гэхдээ байж болох эсэхийг шалгаарай. Боолтыг хэт доош буулгаж, модыг хуваахаас болгоомжлох хэрэгтэй.
9. Энэ үед туузыг будаж, ямар ч өнгөлгөө түрхээрэй.
10. Одоо гүүрийг шургуул. Тэд цэвэрхэн сууж байгаа эсэхийг шалгаарай! Үгүй бол та ямар нэгэн нимгэн нэмэх хэрэгтэй болно. Гүүрэн дээр горилла цавуу (илүүд үздэг) эсвэл халуун цавуу (гялалзсан байдлаар давхарлаж болно) түрхээд акрилийг хавсаргана. Туузны дагуу өөрөө наалдамхай бодис түрхэж болохгүй.
11. Гагнуурын JST савнууд нь нэг л LED зурвасаас бусад бүх талын нэг талд байрладаг. Бүгдийг нь тэмдэглэгдсэн сумаар өгөгдсөнтэй адилхан төгсгөлд нь тавь. JST -ийн утсыг нөгөө үзүүрт нь гагнана. Та холбогч бүр дээр илүү олон утас хуулах хэрэгтэй болж магадгүй юм. Залгуурыг залгахад холболт зөв эсэхийг шалгаарай! LED арын цавуу нь аймшигтай тул үүнд бүү итгээрэй. LED -ийг төв зам дээр тавьж горилла цавуугаар наагаад туузан дээрх заасан чиглэлд анхаарлаа хандуулаарай. Та бүх зүйлийг могойлж байгаагаа санаарай.
12. Эхний хавтан дээр адаптераас тэжээл авах, Arduino -аас дохио авах хангалттай урт утсыг гагнана.
13. Хавтан ба гүүрийг доош нь шургуул. Тушаалын туузыг ар талд нь бэхлээрэй (velcro маягийн, дээд ба доод хэсэгт 2 дунд эсвэл төв хэсэгт 1 том). Шаардлагатай бүх холболтыг хийж, ~ 3 "зайтай хананд өлгө. Хөдөлмөрийнхөө үр жимсийг сайхан өнгөрүүлээрэй.