مصور صوت شريط LED ريترو: 4 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

كطبيب موسيقي وطالب هندسة كهربائية ، أحب أي مشروع يتقاطع مع هذين المجالين. لقد رأيت بعض متخيلات الصوت التي تصنعها بنفسك (هنا ، هنا ، هنا ، وهنا) ، لكن كل منها قد فات على الأقل هدفًا واحدًا على الأقل من الهدفين اللذين حددتهما لنفسي: جودة بناء احترافية وشاشة كبيرة نسبيًا (ويمبي 8 * 8 لن تكفي مصفوفة LED هنا!). مع بعض الذوق العتيق ، والجلوس في 40 "× 20" ، يحقق متخيل الصوت هذا كلا الهدفين.

الاعتذار مقدما عن الصور العمودية. تم أخذ الكثير منهم على وسائل التواصل الاجتماعي.

الخطوة 1: قائمة الأجزاء

كان لدي العديد من هذه الأجزاء ملقاة بالفعل. الروابط هي للاشارة فقط. من فضلك لا تشتري مكونات باهظة الثمن دون داع.

إلكترونيات

1. WS2811 60LEDS / m @ 5m ، IP30 (غير مقاوم للماء) ، قابل للعنونة - كانت أرخص من WS2812 في ذلك الوقت. لديك بعض الفسحة هنا ولكن تأكد من أن الأبعاد صحيحة وأنه يمكنك بالفعل التحدث إلى مصابيح LED. لاحظ أيضًا أن WS2811s هي 12 فولت بينما WS2812s هي 5 فولت.
2. 9 × موصلات JST ذات 3 سنون + أوعية
3. مصدر طاقة تيار مستمر 12 فولت 20 أمبير (240 واط) - خططت في البداية لعمل شريطين LED ، وأردت مجموعة مكبرات صوت تنفجر منزلك. يبلغ حجم كل شريط إضاءة 90 وات في أسوأ الحالات (لم أقم بالقياس للتأكيد) ، مما تركني حوالي 60 وات لمكبرات الصوت + مكبر الصوت. كان خيار 15A أقل بـ 4 دولارات فقط على أي حال.
4. سلك الطاقة (3 فتحات)
5. Arduino Uno - كان لدي R3 مستلقٍ لذا استخدمت ذلك. قد تتمكن من العثور على خيار أرخص من أحد المنتجات المقلدة أو بائع آخر.
6. TRRS Breakout - لمدخل aux
7. منظم L7805 5V - سيعمل أي منظم 5 فولت يقبل إدخال 12 فولت.
8. 330 nF ، مكثفات 100 nF - لكل ورقة بيانات L7805
9. مكثفات 2 x 10kR ، 2 x 1kR ، 2 x 100 nF - لتحيز إدخال الصوت
10. جهاز استقبال ستيريو - سيعمل أي جهاز استقبال استريو عتيق طالما أنه يحتوي على مدخل aux (3.5 مم أو RCA). لقد اشتريت جهاز Panasonic RA6600 من موقع craigslist مقابل 15 دولارًا. أوصي بالتحقق من Goodwill و craigslist ومتاجر التوفير الأخرى لمثل ذلك. *
11. مكبرات الصوت - ليست مكبرات صوت BT. مجرد مجموعة مكبرات الصوت. انتبه لما تتوافق المعاوقة مع جهاز الاستقبال الخاص بك. لقد وجدت مجموعة من 3 مكبرات صوت 20 واط (= عالية) في Goodwill مقابل 6 دولارات ، والتي جاءت مع "مركز" ومكبرات صوت "أمامية".
12. محول الصوت Logitech BT - يمكن لهذا الجهاز دفق الصوت إلى مكبرات الصوت الاستريو وإلى دائرتك
13. ذكر RCA إلى كابل ذكر RCA
14. سلك Aux

المعدات

1. 2 × 6 (8 قدم) - غير معالج بالضغط. يجب أن يكون ~ 6 دولارات أو أقل في HD أو Lowe
2. 40٪ أكريليك ناقل حركة خفيف - طلبت 18 "× 24" × 1/8 "، وكان تقنيًا 17.75" × 23.5 ". احتفظي بها في الغلاف عندما تذهب إلى قص الليزر.
3. طلاء الخشب - ما عليك سوى علبة صغيرة. لقد استخدمت الماهوجني الأحمر Minwax وخرج لطيفًا جدًا. أنا بالتأكيد أوصي بنبرة داكنة. لقد جربت في الأصل مقاطعة ولم تبدو لطيفة.
4. طلاء - أولاً ، شاهد هذا الفيديو لستيف رامزي وقرر بنفسك ما هو الأفضل. حصلت على علبة رش شبه لامعة (لم يكن هناك لمعان) وبصراحة ، لم تفعل ذلك كثيرًا. لكنني أرتدي معطفًا واحدًا فقط بسبب ضيق الوقت.
5. 40 × 1/2 "براغي خشبية - كان لدي رأس دائري متاح لي ولكني أوصي باستخدام سطح مسطح إذا استطعت. لا أعتقد أن ذلك سيتعارض مع جودة البناء ولكن لا تتردد في سؤال أي شخص أكثر دراية بالنجارة أولاً.
6. خردة الخشب ، غراء الغوريلا ، الغراء الساخن ، اللحام ، الأسلاك ، وأشرطة التحكم (نمط الفيلكرو ، 20 متوسط أو 10 كبير)

* أخطط لبناء ساوند بار لجعل هذا المشروع بالكامل "من الصفر" ، والذي سيحل محل 9-13 أعلاه. آمل أن أقوم بتحديث هذا التوجيه مع ذلك بحلول نهاية الصيف.

الخطوة 2: النمذجة

هذا القسم ليس شيئًا تحتاج إلى إكماله ، لكني أريد أن أوضح كيف بدا المشروع أثناء تقدمه.

هنا ، قمت بتسجيل مصابيح LED في نمط الأفعى ، وكنت أجرب انتشار الضوء عبر أكياس قمامة موضوعة فوق نفسها (أوصي بشدة بذلك كبديل للاكريليك إذا كنت تحاول خفض التكاليف. على الرغم من أنك ستضطر إلى ذلك إرفاقه بطريقة مختلفة).

نجح إعداد 10x10 بالنسبة لي ، لكنك قد تفضل 8x12 أو 7x14. لا تتردد في التجربة. قبل أن أحصل على جهاز الاستريو الخاص بي ، عثرت على مكبر للصوت وقمت بتوصيله في لوح التجارب الخاص بي ، وقبل ذلك ، قمت بتشغيل الصوت من الكمبيوتر المحمول الخاص بي إلى الدائرة لتحليل الصوت وفي نفس الوقت اضغط على "تشغيل" على هاتفي لسماعه.

أنا مؤمن كبير بالقياس مرتين ، قص مرة واحدة. لذا مهما فعلت ، اتبع هذا الدليل وستكون جاهزًا.

الخطوة 3: الدوائر + الرمز

الكود متاح على جيثب.

اللوح ، اللحام بلوحة الأداء ، أو تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بك. كل ما يناسبك هنا ، افعله. يعمل العرض التوضيحي الخاص بي هنا على لوحة توصيل ، ولكن عندما أقوم بإنشاء مكبرات الصوت ، سأقوم بنقل كل شيء إلى PCB. للحصول على الطاقة من المحول ، قم بقطع الطرف الأنثوي وإزالة العزل الأسود. قم بفصل ما يكفي من الكابلات الفعلية لربطها بأطراف المهايئ. كن حذرًا دائمًا عند العمل مع التيار المتردد! بخلاف ذلك ، هناك بعض الأشياء التي يجب ملاحظتها هنا.

1. المسارات الأرضية شيء آخر هو التأكد من أن مساراتك الأرضية جيدة. أنت بحاجة إلى الأرض من المحول إلى Arduino إلى مدخل aux ، والذي سيتصل أيضًا بالأرض على مستقبل Logitech BT ومن هناك على الأرض على جهاز الاستريو. إذا كان أي من هذه الاتصالات معطلاً أو سيئًا ، فستحصل على إدخال صوتي مزعج جدًا وبالتالي شاشة صاخبة جدًا.
2. انحياز إدخال الصوت: يتم تشغيل الصوت الذي يتم تشغيله عبر سلك aux ، من هاتفك أو الكمبيوتر المحمول أو في أي مكان ، من -2.2 إلى + 2.2 فولت. Arduino قادر فقط على قراءة 0 إلى + 5V ، لذلك تحتاج إلى تحيز إدخال الصوت. يمكن تحقيق ذلك بكفاءة باستخدام مضخمات التشغيل ، ولكن إذا لم يكن استهلاك الطاقة يمثل مشكلة (ربما اشتريت مصدر طاقة 240 وات؟) ، فيمكن أيضًا تحقيقه باستخدام المقاومات والمكثفات. كانت القيم التي اخترتها مختلفة لأنه لم يكن لدي مكثفات 10 فائق التوهج في متناول اليد. يمكنك اللعب بالمحاكي لمعرفة ما إذا كان ما تختاره سيعمل.
3. تحويلات فورييه: أي مشروع يستخدم تحويلات فورييه سيكون له قسم خلفية يناقشها. إذا كان لديك بالفعل خبرة ، فهذا رائع! إذا لم يكن الأمر كذلك ، فكل ما تحتاج إلى فهمه هو أن يأخذوا لقطة من إشارة ويعيدون معلومات حول الترددات الموجودة في تلك الإشارة في تلك النقطة الزمنية. لذلك إذا أخذت تحويل فورييه للخطيئة (440 (2 * pi * t)) ، فسيخبرك أن تردد 440 هرتز موجود في إشارتك. إذا أخذت تحويل فورييه لـ 7 * sin (440 (2 * pi * t)) + 5 * sin (2000 (2 * pi * t)) ، فسيخبرك أن كلا من إشارة 440Hz و 2000Hz موجودة ، و الدرجات النسبية التي يتواجدون فيها. يمكنه القيام بذلك لأي إشارة مع أي عدد من وظائف المكون. نظرًا لأن كل الصوت هو مجرد مجموع من الجيوب الأنفية ، فيمكننا أخذ تحويل فورييه لمجموعة من اللقطات ومعرفة ما يحدث بالفعل. سترى في الكود أننا نطبق أيضًا نافذة على إشارتنا قبل أخذ فورييه تحول. يمكن العثور على المزيد حول ذلك هنا ، ولكن الشرح المختصر هو أن الإشارة التي ننتهي في نهاية المطاف بإعطاء التحويل تمتص نوعًا ما ، وتقوم النوافذ بإصلاح ذلك لنا. لن تنكسر الشفرة إذا لم تستخدمها ، لكن الشاشة لن تبدو نظيفة. قد تكون هناك خوارزميات أفضل متاحة (YAAPT ، على سبيل المثال) ، لكن باتباع مبادئ KISS ، اخترت استخدام ما كان متاحًا بالفعل ، وهو عبارة عن العديد من مكتبات Arduino المكتوبة جيدًا من أجل Fast Fourier Transform أو FFT.
4. هل يستطيع Arduino حقًا معالجة كل شيء في الوقت الفعلي؟ لكي يظهر كل شيء في الوقت الفعلي ، يحتاج Arduino إلى الحصول على 128 عينة ، ومعالجة FFT ، ومعالجة قيم العرض ، وتحديث العرض بسرعة كبيرة. إذا كنت تريد دقة النوتة 1/16 عند 150 نبضة في الدقيقة (بالقرب من إيقاع النهاية العليا لمعظم أغاني البوب) ، فستحتاج إلى معالجة كل شيء في 100 مللي ثانية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للعين البشرية أن ترى عند 30 إطارًا في الثانية ، وهو ما يتوافق مع أطوال إطار 30 مللي ثانية. لم يمنحني منشور المدونة هذا أكبر قدر من الثقة ، لكنني قررت أن أرى بنفسي ما إذا كان Arduino سيصمد أم لا. كانت مرحلة الحساب هي العامل المحدد إلى حد بعيد ، لكنني تمكنت من معالجة 128 طولًا FFT من UINT16s في 70 مللي ثانية فقط. كان هذا ضمن التفاوتات الصوتية ، ولكن أكثر من ضعف القيد البصري. في مزيد من البحث ، وجدت Arduino FHT ، الذي يستفيد من تناظر FFT ويحسب فقط القيم الحقيقية. بمعنى آخر ، إنها أسرع مرتين تقريبًا. وبالتأكيد ، فقد جلبت سرعة الحلقة بأكملها إلى حوالي 30 مللي ثانية ، وهناك ملاحظة أخرى هنا على دقة العرض. يُرجع الطول N FFT الذي تم أخذ عينات منه عند Fs Hz عدد N من الصناديق ، حيث يتوافق kth bin مع k * Fs / N Hz. يعمل Arduino ADC ، الذي يقرأ إدخال الصوت وأخذ العينات ، عادةً عند 9.6 كيلو هرتز. ومع ذلك ، يمكن لـ FFT فقط إرجاع معلومات حول الترددات حتى 1/2 * Fs. يمكن للبشر سماع ما يصل إلى 20 كيلو هرتز ، لذلك نود أن نختبر بشكل مثالي عند> 40 كيلو هرتز. يمكن اختراق ADC ليعمل بشكل أسرع قليلاً ، ولكن لا يوجد مكان قريب من هناك. أفضل نتيجة رأيتها دون فقدان الاستقرار كانت عند 14 كيلو هرتز ADC. بالإضافة إلى ذلك ، كان أكبر FFT يمكنني معالجته للحصول على تأثير في الوقت الفعلي هو N = 128. هذا يعني أن كل حاوية تمثل 109 هرتز تقريبًا ، وهو أمر جيد عند الترددات الأعلى ولكنه سيء في النهاية المنخفضة. يحاول المتخيل الجيد حجز أوكتاف لكل شريط ، والذي يتوافق مع الفواصل عند [16.35 ، 32.70 ، 65.41 ، 130.81 ، 261.63 ، 523.25 ، 1046.50 ، 2093.00 ، 4186.01] هرتز. 109 هرتز يعني أن أول 2.5 أوكتاف موجود في حاوية واحدة. ما زلت قادرًا على الحصول على تأثير بصري جيد ، جزئيًا من خلال أخذ متوسط كل دلو ، حيث يكون الدلو عبارة عن مجموعة من الصناديق بين اثنين من هذه الحدود. آمل ألا يكون هذا أمرًا محيرًا ، ويجب أن توضح الشفرة نفسها ما يحدث بالفعل ، ولكن لا تتردد في السؤال أدناه إذا لم يكن ذلك منطقيًا.

الخطوة 4: التجميع

كما ذكرت سابقًا ، أردت شيئًا بجودة بناء احترافية. في الأصل بدأت شرائح لصق الخشب معًا ، لكن صديقًا (ومهندسًا ميكانيكيًا ماهرًا) اقترح نهجًا مختلفًا. لاحظ أن حجم 2x6 هو في الحقيقة 1.5 "x 5". ويرجى توخي الحذر عند العمل مع أي من الآلات التالية.

1. خذ 2x6x8 والرمل إذا لزم الأمر. قم بتقطيعه إلى أقسام 2 × 6 × 22 بوصة ، وهذا يمنحك شريحتين "للحرق" إذا أخطأت.
2. خذ كل قسم مقاس 22 بوصة وقم بتشغيله من خلال منشار طاولة طويلًا لعمل شرائح مقاس 1.5 بوصة × 1.6 بوصة × 22 بوصة. قد يكون من الصعب قطع الثلث الأخير على منشار طاولة ، لذا يمكنك التبديل إلى منشار شريطي. فقط تأكد من أن كل شيء مستقيم قدر الإمكان. بالإضافة إلى ذلك ، 1.6 "دليل ويمكن أن ترتفع إلى 1.75". هذا ما كانت عليه قطعتي ، لكن طالما أنها متساوية مع بعضها البعض ، فلا يهم كثيرًا. العامل المحدد هو الأكريليك عند 18 بوصة.
3. في نهاية القطع ، ضع علامة على شكل U بحجم 1/8 بوصة على كلا الجانبين وعمق أكثر بقليل من 3/4 بوصة. ملاحظة: إذا كنت تستخدم أكريليكًا مختلفًا ، فسيتغير العمق. عند <3/4 "، لا يعمل الأكريليك الخاص بي على نشر الضوء على الإطلاق. وينتشر بشكل كامل أكثر بقليل. تريد تجنب أي" زخرفة ". لقد وجدت أن مشاركة Hackaday هذه مرجعًا جيدًا ، ولكن الحصول على الانتشار المثالي هو صعب جدا!
4. باستخدام جهاز توجيه سطح المكتب ، قم بقص ذلك الجزء الأوسط بالكامل أسفل الشريحة. مقاس 22 بوصة أطول مما تحتاج إليه ، لذلك لا تقلق بشأن تقطيع الأطراف إذا أردت ذلك. يمكن أن تكون أجهزة التوجيه صعبة ، ولكن تحصل قليلاً على عرض أكبر قليلاً من نصف عرض U وكن حذرًا عند قص أكثر من 1 / 8 "من المواد في وقت واحد. كرر: لا تحاول أن تفعل كل ذلك في تمريرين. سوف تتلف الخشب ومن المحتمل أن تؤذي نفسك. اعمل مع دوران جهاز التوجيه على القطع 1-4 ، واعمل ضده في 5-8. هذا يضمن أن لديك أفضل تحكم في عزم دوران جهاز التوجيه.
5. قم بقص شريط LED إلى أقسام 30 LED (فقط كل مجموعة من 3 مصابيح LED قابلة للعنونة). ربما ستحتاج إلى إلغاء بعض الاتصالات. ضع تلك الشرائط على طول المسارات. يجب أن يكون أحد الجانبين متدفقًا ، بينما يجب أن يكون للجانب الآخر مساحة صغيرة لاستقبال JST ، والتي ستظل مستوية. لسوء الحظ ، لم أحصل على صورة لهذا ، لكن انظر إلى الرسم التخطيطي المرفق. حدد الطول هنا ، لكن لا تقطع أي شيء بعد.
6. قياس عرض كل شريحة. مع هذا والطول من الخطوة 7 ، قطع الليزر الأكريليك إلى 10 مستطيلات ضرورية. من الأفضل أن تكون طويلاً قليلًا بدلاً من أن تكون قصيرًا قليلًا. إذا احترق ، امسحه باستخدام الأيزوبروبيل.
7. تأكد من أن كل شريحة أكريليك تقع بنفس الطول الذي حددته في الخطوة 5 ، ثم قم بقص الشريحة إلى هذا الطول.
8. أنت الآن بحاجة إلى قطعتين من الجسر لإرفاق الأكريليك. هذا يسمح بصيانة سهلة لشرائط الضوء في حالة ظهور أي شيء. يجب أن تكون هذه القطع تقريبًا [عرضك] - 2 * 1/8 "طويلة مع 1/2" وجوه مربعة ، لكن يجب أن تكون ضيقة قليلاً. مع وضع هذه القطع في مكانها بثبات ومحاذاة الوجه الأمامي للشرائح ، وحفر ثقوبًا عبر مركز كل جسر من الجوانب الخارجية للشرائح. ابذل قصارى جهدك لجعل كل تدريب متساويًا. لا تبقي الجسور مشدودة ، ولكن تأكد من أنها يمكن أن تكون كذلك. احرص على عدم دفع المسمار لأسفل كثيرًا وتقسيم الخشب.
9. في هذه المرحلة ، قم بتلطيخ الشرائح وتطبيق أي لمسة نهائية.
10. الآن برغي في الجسور. تأكد من أنهم يجلسون دافق! إذا لم يكن الأمر كذلك ، فستحتاج إلى إضافة نوع من الرقائق. ضع غراء الغوريلا (المفضل) أو الغراء الساخن (الذي يمكن أن يتضاعف كقشرة) على الجسور وقم بإرفاق الأكريليك. لا تضع أي مادة لاصقة على طول الشريحة نفسها.
11. أوعية اللحام JST على جانب واحد من كل شريط LED باستثناء شريط واحد. ضعهم جميعًا في نفس النهاية كما هو موضح بواسطة الأسهم المميزة. قم بلحام أسلاك مقابس JST على الأطراف الأخرى. قد تحتاج إلى نزع المزيد من الأسلاك عن كل موصل. تأكد من أن التوصيلات ستكون صحيحة عند توصيلها! المادة اللاصقة الموجودة على الجزء الخلفي من مصابيح LED مريعة ، لذا لا تثق بها. ضع مصابيح LED أسفل المسار المركزي وألصقها بغراء الغوريلا ، مع الانتباه إلى الاتجاه المشار إليه على الشرائط. تذكر أنك تتسلل كل شيء.
12. في الشريحة الأولى ، قم بتوصيل أسلاك طويلة بما يكفي للحصول على الطاقة + الأرضية من المحول والإشارة من Arduino.
13. اربط الشرائح والجسور لأسفل. إرفاق شرائط الأوامر في الخلف (نمط الفيلكرو ، 2 متوسط في الأعلى والأسفل أو 1 كبير في الوسط). قم بإجراء جميع الوصلات اللازمة ، وتعلق على الحائط على مسافة 3 بوصات تقريبًا. استمتع بثمار عملك.