LED Matrix VU-meter: 9 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

De inspiratie voor dit project kwam van een grote elektronica-youtuber GreatScott, waar hij een LED-matrix met 100 LED's creëerde. Ik wilde dit project heel graag namaken, dus ging ik een matrix maken met tweemaal het aantal LED's.

Ik hou ook van het uiterlijk van muziek die wordt weergegeven met kleur, dat wil zeggen een kleurenorgel of een vu-meter. Dus ik wist dat ik de matrix op de een of andere manier zou programmeren om een van die effecten te doen.

Het project zal in deze stappen worden gemaakt:

1. Alle materialen en gereedschappen verzamelen
2. Het bord voorbereiden
3. De LED's monteren
4. Het vierkante Foam Grid maken
5. Voorbereiden van acrylranden en voorbord
6. De controllerkaart maken
7. De aluminium standaards maken
8. Alles in elkaar zetten
9. De schets uploaden en testen

Stap 1: Verzamel de benodigde materialen/gereedschappen:

Om de LED Matrix te bouwen heb je de volgende materialen nodig:

• Adresseerbare LED Strip 4m
• Arduino NANO
• MSGEQ7 - 7-bands geluidsequalizer
• 5V-voeding (computer-voeding)
• Elektronische componenten (condensatoren, weerstanden, prototype PCB, …)
• MDF achterplaat - 10mm
• Diffuus wit acryl plexiglas (3mm)
• Zwart acryl plexiglas (3mm)
• Foamboard (3mm)
• Kunststof vierkant profiel
• Aluminium T-profiel
• Massieve koperdraad (22AWG) - UTP-draad
• Massieve koperdraad (10AWG) - Netsnoer
• Kleine houtschroeven
• Hout/aluminiumlijm en superlijm

Je hebt ook de volgende hulpmiddelen nodig:

• Soldeeruitrusting (ijzer, soldeer, …)
• Draadsnijders
• Decoupeerzaag
• Boor (en kleine stukjes)
• X-Acto mes
• Haakse slijper/snijder
• Heet lijmpistool + lijmstiften
• 1m Liniaal
• Schaar

Stap 2: Bereid het bord voor:

Laten we dit project beginnen door het hoofdbord te maken waarop we later de LED's zullen lijmen. Voor het materiaal gebruikte ik 10 mm MDF (vezelplaat met gemiddelde dichtheid) en dat komt omdat ik het had liggen en het was perfect omdat het roerig en toch gemakkelijk te snijden was.

Teken eerst de vorm van de rechthoek op de plaat met een liniaal en een potlood, zodat u bij het snijden richtlijnen hebt die u moet volgen. De rechthoek moet de volgende afmetingen hebben: 65,5cm x 32,5cm. U moet de rechthoek zo vierkant mogelijk maken, zodat de acrylranden die we later zullen maken, passen.

Knip vervolgens de vorm uit met behulp van een decoupeerzaag (of een handzaag). Maak zo recht mogelijke sneden.

Maak na het snijden de randen een beetje schoon met wat schuurpapier, zodat ze glad en recht zijn.

Gebruik nu de liniaal om een raster te tekenen dat ons zal helpen de LED's in de volgende stap te plaatsen. Teken de eerste rij 16, 25 mm onder de bovenkant van het bord en teken vervolgens rijen om de 32,5 mm. De eerste kolom is 16, 38 mm van de linkerkant van het bord, elke volgende kolom is 32, 75 mm van de laatste. Als u klaar bent, moet u 10 rijen en 20 kolommen gelijkmatig verdeeld hebben …

Stap 3: Monteer de LED's:

Voor dit project heb je 4 meter individueel adresseerbare LED's nodig die in mijn geval in 4 rollen van 60 LED's per meter kwamen en dat gaf me 240 LED's (200 nodig).

Begin met het knippen van elke LED op de pad waar deze moet worden gesneden. U kunt een schaar of draadsnijder gebruiken om ze te knippen.

Gebruik vervolgens wat secondelijm onder elke LED en lijm ze op het raster dat we in de vorige stap hebben getekend (waar de lijnen elkaar kruisen). Let op de pijlen op de LED's - ze moeten in die rij op dezelfde manier worden georiënteerd. In elke volgende rij wordt de oriëntatie omgedraaid zodat we één doorlopend pad hebben.

Nu komt het solderen - veel solderen:

We moeten alle LED's op de juiste manier met elkaar verbinden. Pak je dunne, massieve koperdraad (in mijn geval gebruikte ik UPT-draden) en begin met het solderen van alle horizontale LED's door GND -> GND, DO (data uit) -> DI (data in), 5V -> 5V aan te sluiten. Wanneer u aan het einde van de rij komt, sluit u eenvoudig de laatste (DO) aan op de (DI) op de LED die hieronder in de volgende rij staat.

Nu zullen we enkele vetische gaten in het midden boren, zodat we de LED's van stroom zullen voorzien. Boor één gat per LED in die rij, zodat je elke rij stroom krijgt. We hebben meerdere stopcontacten nodig omdat er anders een te grote spanningsval op de laatste LED's zou zijn. Steek nu de dikke koperdraad in elk gat en soldeer aan de overeenkomstige stroompen.

Draai het bord om en verbind alle aarde- en +5v-draden die door de gaten komen. Gebruik de dikkere koperdraad. Sluit ook twee geïsoleerde draden aan op de stroomrails - die worden dan verbonden met de besturingskaart.

Als laatste moet je een gat boren bij de eerste LED, er een draad (deze met de isolatie aan) doorheen steken en deze aan de DI (data in) op die eerste LED solderen.

Stap 4: Maak het vierkante schuimrooster:

In deze stap zullen we het schuimrooster maken dat als een barrière zal dienen voor het licht dat wordt gereflecteerd op het diffuse acryl als een pixel voor elke LED.

Pak je 3 mm foamboard en knip twee sets verschillende strips uit. Je hebt 9 lange en 19 korte nodig.

Vervolgens moet u enkele bosjes in de stroken snijden die later zullen worden gebruikt om de lange en korte stroken aan elkaar te verbinden. De groeven moeten 3 mm breed en 25 mm lang zijn. Op de lange strip moeten er 19 zitten en op de korte 9 groeven. Zie de Foam_Grid.pdf voor meer gedetailleerde instructies.

Verbind nu de stroken met elkaar, plaats de korte verticaal en de lange horizontaal.

Als je een wit foamboard hebt, moet je het hele raster zwart schilderen, zodat er geen licht doorgaat naar de volgende pixel.

Stap 5: Prepeare acryl randen en front-board:

Het licht dat van de LED komt, moet worden verspreid op een semi-transparant materiaal om een vierkant ogende pixelvorm te krijgen. Daarvoor gebruiken we een witte acrylplaat van 3 mm die we op dezelfde afmetingen snijden als ons achterbord: 65, 5 cm x 32,5 cm. Dat wordt ons front.

Nu moeten we de randen maken die het voor- en achterbord bij elkaar houden. Dit wordt gedaan uit 3 mm zwart acryl. In mijn geval had ik geen acryl in huis, dus ik heb de randen van een bedrijf gekregen en ze hebben ze met een laser op mijn maat gesneden. Als je niet over zo'n bedrijf/laser beschikt, zul je het acryl moeten halen en de stukken met de hand moeten uitsnijden.

Je hebt twee stukken van 66, 3 cm en twee stukken van 32, 3 cm nodig, beide 3, 8 cm breed.

Aan de uiteinden moet je gegroefde sneden maken zodat de randen mooi op elkaar aansluiten. Op de lange twee randen moet je een groef van 10 mm in het midden maken en op de korte twee moet je een lipje van 10 mm in het midden maken. Je maakt het lipje door twee groeven te maken aan de tegenoverliggende zijden waar je een groef hebt gemaakt op de lange rand. Nogmaals, je hebt de Borders.pdf voor meer instructies.

Nu moet je een paar gaten boren om later de randen op de achterplaat te schroeven. Boor gaten van 3 mm op 5 mm van het uiteinde (zodat de schroef dan in het midden van het bord komt). Boor 3 gaten op de korte randen en 4 gaten op de lange. Spreid ze gelijkmatig.

Het laatste is om de plastic vierkante profielen voor te bereiden die de randen met het frontpaneel verbinden en de matrix ook een mooi ogende rand geven. Knip twee stukken van 66, 5 cm en twee stukken van 32,5 cm lang. Snijd nu aan elke rand een hoek van 45° zodat de bezels straks mooi op elkaar passen.

Stap 6: Maak de controllerkaart:

De belangrijkste microcontroller voor het aansturen van de LED's zal een Arduino NANO zijn. Omdat we willen dat onze matrix een Vu-meter weergeeft, moeten we op de een of andere manier het audiosignaal naar de controller krijgen. Daarvoor gebruiken we een IC - MSGEQ7 - dat is een 7-bands audio grafische equalizer.

Er zijn een paar verschillende manieren om de controllerkaart te maken:

1. Maak het circuit op een Breadboard (Geen solderen nodig)
2. Maak het circuit op een prototypebord
3. Maak je eigen printje door het te etsen
4. Bestel uw printplaat bij een fabrikant

Ik heb mijn bord gemaakt op een prototype bord en ik zal het schema en het bordbestand toevoegen, zodat je kunt kiezen op welke manier je je bord wilt maken.

Hier is een goede instructie als je je eigen bord wilt etsen: PCB-etsen

Stap 7: Maak de aluminium standaards:

Om onze matrix op zichzelf te laten staan, moeten we iets maken zodat het het ondersteunt en niet omvalt. Het is een eenvoudig ontwerp, maar het klaart de klus.

Pak je T-vormig aluminium profiel en knip twee lengtes van 30 cm.

Maak nu een V-sleuf op 10 cm van het ene uiteinde.

Buig het profiel 90° waar de V-gleuf zit en de staanders zijn klaar.

Ik heb ook een schroef en een moer toegevoegd voor stijfheid.

Stap 8: Monteer alles samen:

We hebben nu elk deel van de matrix klaar om in elkaar gezet te worden

Begin met het verbinden van de randen met het voorbord. We zullen de plastic vierkante profielen gebruiken die we eerder hebben gemaakt. Gebruik hete lijm om de 3 componenten aan elkaar te lijmen (rand - vierkant profiel - frontplaat).

Lijn nu alles uit en gebruik een heel klein boortje om geleidegaten te boren. We kunnen nu alles aan elkaar schroeven met houtschroeven.

Laten we de aluminium staanders vastlijmen met wat aluminium/houtlijm. Lijn ze beide uit op 10 cm van de rand.

We kunnen nu de controllerkaart vastschroeven en de laatste paar dingen bedraden. De draad die we aan de gegevens van de eerste LED hebben gesoldeerd, gaat naar de terminal op het bord waarop "OUT" staat.

We moeten nu alle gronden en de +5v met elkaar verbinden met behulp van dikker koperdraad. Soldeer twee geïsoleerde draden aan aarde en +5v en sluit ze aan op de overeenkomstige pinnen op de besturingskaart. Ik heb ook een 470uF-condensator toegevoegd om de spanning een beetje af te vlakken.

Het laatste is om de voeding van de voeding (aarde en +5v dc) aan te sluiten.

Stap 9: Upload de schets en test:

We zijn nu klaar om te testen

Upload de schets die ik heb bijgevoegd en sluit een audiokabel aan op de audiopinnen. Steek de stekker in het stopcontact en speel wat muziek af. De Vu-meter zou moeten beginnen met weergeven.