VU-mètre à matrice LED : 9 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

L'inspiration pour ce projet est venue d'un grand youtubeur d'électronique GreatScott, où il a créé une matrice LED avec 100 LED. Je voulais vraiment recréer ce projet alors je suis allé créer une matrice avec deux fois plus de LED.

De plus, j'aime l'apparence de la musique affichée avec de la couleur, qu'il s'agisse d'un orgue de couleur ou d'un vu-mètre. Je savais donc que je programmerais d'une manière ou d'une autre la matrice pour qu'elle fasse l'un de ces effets.

Le projet se fera dans ces étapes:

1. Rassembler tous les matériaux et outils
2. Préparation du panneau arrière
3. Montage des LED
4. Faire la grille de mousse carrée
5. Préparation des bordures et du panneau avant en acrylique
6. Faire la carte contrôleur
7. Fabrication des supports en aluminium
8. Tout assembler
9. Téléchargement du croquis et test

Étape 1: Rassemblez les matériaux/outils requis:

Pour construire la matrice LED, vous aurez besoin des matériaux suivants:

• Bande LED adressable 4m
• Arduino NANO
• MSGEQ7 - Égaliseur de son 7 bandes
• Alimentation 5V (PSU informatique)
• Composants électroniques (Condensateurs, Résistances, Prototype PCB, …)
• Plaque arrière en MDF - 10mm
• Verre acrylique plexi blanc diffus (3mm)
• Verre acrylique plexi noir (3mm)
• Panneau de mousse (3mm)
• Profil carré en plastique
• Profilé en T en aluminium
• Fil de cuivre à âme pleine (22AWG) - Fil UTP
• Fil de cuivre massif (10AWG) - Fil secteur
• Petites vis à bois
• Colle bois/aluminium et super-colle

Vous aurez également besoin des outils suivants:

• Matériel de soudure (Fer, Soudure, …)
• Pinces coupantes
• Scie sauteuse
• Perceuse (et petits mèches)
• Couteau X-Acto
• Meuleuse/coupe d'angle
• Pistolet à colle chaude + bâtons de colle
• Règle 1m
• Ciseaux

Étape 2: préparez le panneau arrière:

Commençons ce projet en réalisant le back-board principal sur lequel nous collerons les LED plus tard. Pour le matériau, j'ai utilisé du MDF (panneau de fibres à densité moyenne) de 10 mm et c'est parce que je l'avais traîné et c'était parfait parce qu'il était agité mais facile à couper.

Tout d'abord, dessinez la forme du rectangle sur la plaque avec une règle et un crayon afin d'avoir des lignes directrices à suivre lors de la découpe. Le rectangle devrait avoir les dimensions suivantes: 65,5 cm x 32,5 cm. Vous devez rendre le rectangle aussi carré que possible afin que les bordures acryliques que nous créerons plus tard s'adaptent.

Ensuite, découpez la forme à l'aide d'une scie sauteuse (ou d'une scie à main). Faites des coupes aussi droites que possible.

Après la coupe, nettoyez un peu les bords avec du papier de verre pour qu'ils soient lisses et droits.

Utilisez maintenant la règle pour dessiner une grille qui nous aidera à placer les LED à l'étape suivante. Dessinez la première rangée 16, 25 mm en dessous du haut de la planche, puis dessinez des rangées tous les 32, 5 mm. La première colonne est à 16, 38 mm de la gauche du plateau, chaque colonne suivante est à 32, 75 mm de la dernière. Une fois terminé, vous devriez avoir 10 lignes et 20 colonnes régulièrement espacées…

Étape 3: Montez les LED:

Pour ce projet, vous aurez besoin de 4 mètres de LED adressables individuellement qui dans mon cas sont venus en 4 rouleaux de 60 LED par mètre et qui m'ont donné 240 LED (200 nécessaires).

Commencez par couper chaque LED sur le pad où elle doit être coupée. Vous pouvez utiliser des ciseaux ou des pinces coupantes pour les couper.

Ensuite, utilisez de la superglue sous chaque LED et collez-les sur la grille que nous avons dessinée à l'étape précédente (où les lignes se croisent). Faites attention aux flèches sur les LED - elles doivent être orientées de la même manière dans cette rangée. Dans chaque rangée suivante, l'orientation sera inversée afin que nous ayons un chemin continu.

Vient maintenant la soudure - beaucoup de soudure:

Nous devons connecter toutes les LED ensemble de la bonne manière. Obtenez votre fil de cuivre fin et solide (dans mon cas, j'ai utilisé des fils UPT) et commencez à souder toutes les LED horizontales en connectant GND -> GND, DO (data out) -> DI (data in), 5V -> 5V. Lorsque vous arrivez à la fin de la rangée, connectez simplement le dernier (DO) au (DI) de la LED qui se trouve en dessous dans la rangée suivante.

Maintenant, nous allons percer des trous véticaux au centre afin d'alimenter les LED. Percez un trou par LED dans cette rangée afin que vous ayez du courant à chaque rangée. Nous devons avoir plusieurs points d'alimentation car il y aurait sinon une chute de tension trop importante sur les dernières LED. Maintenant, placez le fil de cuivre épais dans chaque trou et soudez à la broche d'alimentation correspondante.

Retournez la carte et connectez tous les fils de terre et +5v passant par les trous. Utilisez le fil de cuivre plus épais. Connectez également deux fils isolés aux rails d'alimentation - ceux-ci seront ensuite connectés à la carte de contrôle.

La dernière chose est de percer un trou au niveau de la première LED, de passer un fil (celui-ci avec l'isolation) à travers et de le souder au DI (entrée de données) de cette première LED.

Étape 4: Fabriquez la grille carrée en mousse:

Dans cette étape, nous allons fabriquer la grille en mousse qui agira comme une barrière pour que la lumière se réfléchisse sur l'acrylique diffusé en tant que pixel pour chaque LED.

Obtenez votre carton mousse de 3 mm et découpez deux ensembles de bandes différentes. Vous aurez besoin de 9 longs et 19 courts.

Ensuite, vous devrez couper des bosquets dans les bandes qui seront ensuite utilisées pour joindre les bandes longues et courtes. Les bosquets doivent mesurer 3 mm de large et 25 mm de long. Sur la longue bande, il doit y en avoir 19 et sur les courtes 9 rainures. Voir le Foam_Grid.pdf pour des instructions plus détaillées.

Assemblez maintenant les bandes, placez les courtes verticales et les longues horizontales.

Si vous avez du carton mousse blanc, vous devrez peindre toute la grille en noir afin que la lumière ne passe pas au pixel suivant.

Étape 5: préparez les bordures et le panneau avant en acrylique:

La lumière provenant de la LED doit être diffusée sur un matériau semi-transparent afin d'obtenir une forme de pixel d'aspect carré. Pour cela nous utiliserons une plaque acrylique blanche de 3mm que nous découperons aux mêmes dimensions que notre back-board: 65,5cm x 32,5cm. Ce sera notre front-board.

Nous devons maintenant créer les bordures qui maintiendront le panneau avant et le panneau arrière ensemble. Cela se fera en acrylique noir de 3 mm. Dans mon cas, je n'avais pas d'acrylique à la maison, j'ai donc obtenu les bordures d'une entreprise et ils les ont découpées au laser pour qu'elles correspondent à ma taille. Si vous ne disposez pas d'une telle entreprise/laser, vous devrez vous procurer l'acrylique et découper les pièces à la main.

Vous devez avoir deux pièces de 66, 3 cm et deux de 32, 3 cm de long, toutes deux de 3, 8 cm de large.

Aux extrémités, vous devez faire des coupes rainurées pour que les bordures soient bien assises ensemble. Sur les deux bords longs, vous devez faire une rainure de 10 mm au centre et sur les deux courts, vous devez faire une languette de 10 mm au centre. Vous faites l'onglet en coupant deux rainures sur les côtés opposés où vous avez créé une rainure sur la longue bordure. Encore une fois, vous avez le Borders.pdf pour plus d'instructions.

Vous devez maintenant percer quelques trous pour visser les bordures sur la plaque arrière plus tard. Percez des trous de 3 mm à 5 mm de l'extrémité (pour que la vis aille ensuite au centre du panneau arrière). Percez 3 trous sur les bordures courtes et 4 trous sur les bordures longues. Espacez-les uniformément.

La dernière chose à faire est de préparer les profilés carrés en plastique qui colleront les bordures avec le panneau avant et donneront également à la matrice une belle lunette. Coupez deux morceaux de 66, 5 cm et deux de 32, 5 cm de long. Maintenant, coupez un angle de 45° sur chaque bord afin que les lunettes soient plus tard bien assises ensemble.

Étape 6: Créez la carte contrôleur:

Le microcontrôleur principal pour piloter les LED sera un Arduino NANO. Puisque nous voulons que notre matrice affiche un Vu-mètre, nous devons d'une manière ou d'une autre faire entrer le signal audio dans le contrôleur. Pour cela nous utiliserons un IC - MSGEQ7 - c'est-à-dire un égaliseur audio graphique 7 bandes.

Il existe différentes manières de fabriquer la carte contrôleur:

1. Faire le circuit sur une planche à pain (aucune soudure nécessaire)
2. Faire le circuit sur une carte prototype
3. Fabriquez votre propre PCB en le gravant
4. Commandez votre PCB auprès d'un fabricant

J'ai fait ma carte sur une carte prototype et j'inclurai le schéma et le fichier de carte afin que vous puissiez choisir de quelle manière vous voulez créer votre carte.

Voici un bon Instructalbe si vous voulez graver votre propre carte: Etching PCB

Étape 7: Fabriquez les supports en aluminium:

Pour que notre matrice soit autonome, nous devons faire quelque chose pour qu'elle la soutienne et ne tombe pas. C'est un design simple mais il fait le travail.

Procurez-vous votre profilé en aluminium en forme de T et coupez deux longueurs de 30cm.

Faites maintenant une fente en V à 10 cm d'une extrémité.

Pliez le profilé à 90° là où se trouve la fente en V et les supports sont terminés.

J'ai également ajouté une vis et un écrou pour la rigidité.

Étape 8: Assemblez le tout:

Nous avons maintenant toutes les parties de la matrice prêtes à être assemblées

Commencez par joindre les bordures avec le panneau avant. Nous utiliserons les profilés carrés en plastique que nous avons préparés précédemment. Utilisez de la colle chaude pour coller les 3 composants entre eux (bordure - profil carré - panneau avant).

Maintenant, alignez le tout et utilisez un très petit foret pour percer des trous pilotes. On peut maintenant tout visser ensemble à l'aide de vis à bois.

Collons les supports en aluminium avec de la colle aluminium/bois. Alignez-les tous les deux à 10 cm du bord.

Nous pouvons maintenant visser la carte contrôleur et câbler les dernières choses. Le fil que nous avons soudé aux données de la première LED va à la borne de la carte qui dit "OUT".

Nous devons maintenant connecter toutes les masses et le +5v ensemble à l'aide d'un fil de cuivre plus épais. Soudez deux fils isolés à la terre et au +5v et connectez-les aux broches correspondantes de la carte de commande. J'ai également ajouté un condensateur de 470uF pour lisser un peu la tension.

La dernière chose est de connecter l'alimentation de l'alimentation (masse et +5v dc).

Étape 9: Téléchargez le croquis et testez:

Nous sommes maintenant prêts pour les tests

Téléchargez le croquis que j'ai inclus et connectez un câble audio aux broches audio. Branchez l'alimentation et jouez de la musique. Le Vu-mètre devrait commencer à s'afficher.