Equalizador de alto-falante de água: 13 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

No meu primeiro Instructable, irei seguir as etapas necessárias para criar alto-falantes de água que atuam como um equalizador.

Os alto-falantes de água da loja são ótimos para assistir, mas achei que eles poderiam fazer mais. muitos anos atrás, eu tinha modificado um conjunto para mostrar a frequência da música tocando. Na época eu usei o Color Organ Triple Deluxe II, combinado com um conjunto de potenciômetros e transistores de células de fotos, consegui fazer um conjunto de 3 alto-falantes funcionar.

Eu então, alguns anos atrás, ouvi sobre o IC MSGEQ7 que tem a capacidade de separar o áudio em 7 valores de dados para um arduino ler. Eu utilizo um arduino mega 2560 neste projeto porque ele tem o número necessário de pinos PWM para conduzir cinco torres de água.

Este projeto usa habilidades de soldagem em um perfboard, módulo Bluetooth, arduino e alto-falantes de água prontos para uso. Ao longo do projeto, eu realmente noto algumas coisas que deveria ter feito de forma diferente, então vou com certeza apontá-las.

Vamos começar

Etapa 1: peças

Existem algumas partes usadas neste projeto. Muitas peças eu tinha em volta da mesa, outras peças foram compradas em uma loja de peças local.

Você vai precisar de:

NOTA: quantidade de peças entre parênteses

(1) Arduino Mega 2560

(1) Módulo USB Bluetooth

(1) Soquete DIP de 8 pinos

(1) MSGEQ7 - Eu recomendo comprar isso da Sparkfun Electronics porque o ebay está cheio de versões falsas deste IC

(1) Tomada para fone de ouvido

(1) Cabo de fone de ouvido com extremidade fêmea

(1) USB fêmea padrão com comprimento de cabo decente

(5) Conector de 3 fios (pares) geralmente vendido como conector de 3 fios para fitas de LED ws2812b (ver imagem)

(10) Mosfet FQP30N06L Canal N

(5) diodo de bloqueio padrão 1N4001

(4) LED vermelho de 3 mm

(4) LED amarelo de 3 mm

(4) LED branco de 3 mm

(4) LED verde de 3 mm

(4) LED azul de 3 mm

(10) resistências de 10k 1/4 watt

(8) resistores de 100 OHM

(8) resistores 150 OHM

(5) potenciômetros de 500 OHM

(5) Potentímetros 2k OHM

(5) resistores de 27 OHM 5 watts

(2) Resistores OHM de 100k

(2) capacitores 100nF

(1) capacitor 33pF - deve ser este valor; Eu coloquei vários capacitores em paralelo para atingir este valor

(1) capacitor 10nF

(1) Chave liga / desliga ligada (orifício de montagem era de 3 mm, geralmente listado como uma minisseletora no ebay)

(4) Parafusos de 1/8 "x 1 1/2" (os meus foram rotulados como parafusos de fogão da Home Depot, o arquivo 3D é configurado para porca e parafuso deste tamanho)

(2) cerca de 12 de comprimento de cabo Ethernet

Peças impressas em 3D, se você não possui uma impressora, sites como 3dhubs.com são um ótimo recurso.

Cola quente

Solda + Ferro de Solda

Pinos de cabeçalho masculinos

Etapa 2: desmonte o adaptador Bluetooth

Originalmente, eu usaria um cabo USB macho, mas o soquete estava quebrado nele, então decidi desmontar o adaptador e remover a porta USB. Usando um multímetro, consegui encontrar o solo testando os pinos na parte externa da porta USB. (eles estão conectados)

NOTA: Na verdade, tive que trocar este adaptador no meio do projeto, pois ele estava causando ruído de alta frequência na porta de áudio, o novo também não é 100% melhor. mas eu tenho um receptor diferente que funciona, entretanto tem sua própria bateria e botão liga / desliga, tornando os alto-falantes de água não tão plug and play. embora esses receptores sejam baratos, pagar mais nem sempre significa obter alta qualidade.

Etapa 3: Configurando o IC no Perfboard

Nesta etapa iniciaremos a soldagem do perfboard do soquete IC DIP.

O esquema mostra como todas as partes serão conectadas, o pino de controle do mosfet é rotulado como "PWM" porque acabei de conectá-los diretamente a um pino no arduino, pois poderia alterar o que cada pino controlava a partir do código.

Comecei colocando o soquete DIP próximo a um lado da placa, próximo ao meio da placa.

DICA: o tacky sticky ajuda a segurar as peças no lugar durante a soldagem.

Em seguida, adicionei o capacitor 100nF nos pinos 1 e 2, em seguida, usei os dois resistores OHM de 100k para conectar ao pino 8. Em seguida, usei 4 capacitores em paralelo e adicionei o 100nF no pino 6. Em seguida, o cabo de áudio macho foi adicionado e conectado ao Capacitor 10nF. O aterramento do cabo de áudio foi conectado ao solo.

Incluí uma imagem da parte de trás do perfboard e também adicionei etiquetas na parte de baixo para que seja mais fácil entender onde as peças foram conectadas.

Etapa 4: Adicionando Mosfets

O próximo passo que dei foi adicionar os mosfets, como eu estava adicionando os mosfets eu estava usando os dissipadores de calor para definir o máximo, mais tarde descobri que eles não aqueciam o suficiente para exigir que os dissipadores de calor fossem adicionados.

Eu começaria apenas aplicando solda no pino do meio, permitindo ajustes.

Uma vez que os mosfets estavam no lugar, comecei a adicionar os resistores pull down de 10k OHM, usei as pernas do resistor para fazer a ponte entre os pinos necessários.

Etapa 5: Colocando diodos e resistores de 5W

No momento desta etapa, eu ainda estava esperando que os resistores de 5W fossem enviados para mim, então salvei um resistor da versão anterior dos alto-falantes de água para que pudesse garantir o espaçamento necessário para colocar os diodos.

Depois que os diodos foram colocados, comecei a descascar o fio 18AWG sólido para atuar como barras de barramento positivas e negativas

Fio AWG sólido foi colocado no lado positivo dos diodos e então direcionado para o pino 1 no soquete IC.

outro pedaço de ware foi usado para ir do lado negativo do capacitor 33pF e loops em torno dos mosfets. Outra peça menor foi laçada do negativo dos capacitores de 33pF para o pino 2 no soquete do IC.

Etapa 6: Adicionar tomada de painel e Bluetooth e potenciômetros

Usando um fio de conexão trançado 20AWG para conectar a tomada do painel às mesmas conexões do cabo de áudio macho. Em seguida, adicionei fios para alimentação e aterramento para o adaptador Bluetooth, usando a barra de barramento de fio AWG sólida na parte inferior.

Em seguida, adicionei os potenciômetros de 500 OHM que permitem um controle extra do brilho do LED (eles são necessários, mas acho que algumas cores de LED podem sobrepujar outras, então eu os adicionei para ajustar o brilho)

Eu usei o excesso de metal dos condutores do capacitor cortado para diminuir a distância do potenciômetro ao pino central dos mosfets

Etapa 7: Preparação dos alto-falantes de água

Comecei usando uma pequena chave de fenda para remover os pequenos parafusos na parte traseira da caixa do alto-falante de água, após remover a placa de circuito, localizei os fios do motor. usando cortadores nivelados, cortei-os o mais próximo que pude da placa de circuito.

NOTA: os fios nos motores não podem ser reparados, cometendo muitos erros ao cortar e descascar as pontas pode arruinar o motor / fios

Em seguida, usei um pequeno alicate de bico fino para remover a placa de circuito com LEDs. Estou optando por ter uma cor por caixa de água versus as 4 cores que são usadas no produto da loja.

Em seguida, dobrei os condutores positivos do LED quase nivelados de modo que eles se cruzem, começo dobrando os LEDs para fora de modo que os LEDs de camada se estendam de ponta a ponta. Usando aderência para manter os LEDs no lugar; Em seguida, dobrei os dois LEDs internos, mas cortei seus cabos, pois eles não precisam ser tão longos. Com os LEDs presos por pontos de aderência, não consigo soldar os terminais positivos.

Agora posso cortar os terminais negativos dos LEDs e também os resistores. (Eu escolhi posicionar os LEDs de forma que suas faixas coloridas estivessem voltadas para a mesma direção; isso foi puramente cosmético) Usando os fios dos resistores, eu os dobrei da mesma forma que fiz com os fios positivos dos LEDs.

Usei cola quente para segurar os LEDs no lugar. Em seguida, conecte o conector de 3 fios. O motor e os LEDs compartilham um positivo comum. os conectores correspondentes são então conectados ao perfboard, o positivo em um lado do diodo e o negativo do motor no outro lado do diodo. O negativo dos LEDs é conectado a uma perna do potenciômetro.

Os LEDs vermelho e amarelo tinham um resistor de 150 OHM neles

Os LEDs branco, verde e azul tinham um resistor de 100 OHM

Esses valores de resistor devem permitir que cada LED funcione a 20mA

Etapa 8: Adicionando os fios do Arduino

Usei dois comprimentos de cabo Ethernet, cerca de 12 polegadas de cabo (x 2), usei 15 fios no total (1 sobressalente)

Usei um pouco do fio de núcleo sólido empurrei o cabo para ajudar a prendê-lo ao perfboard, acabei precisando de cola quente também para prendê-lo no lugar. Um zíper no canto ajudava a direcionar o fio para o arduino que seria posicionado ao lado da perfboard quando colocado na caixa.

Os fios foram colocados aleatoriamente, mas eu me certifiquei de que eles pudessem chegar ao ponto necessário, alguns eram mais longos do que outros, os que eram muito longos foram cortados no tamanho certo. Usando os conectores, consegui soldar as outras pontas do fio aos pinos, o que me permite desmontar o arduino caso seja necessário. Acabei adicionando cola quente mais tarde para garantir que os fios não quebrem os pinos, mas faço isso depois que todas as funções são testadas.

Eu adicionei fios para o controle IC e um fio para 5v + e terra.

Feito isso fiz um teste para ver se as luzes e o IC funcionavam corretamente, pois ainda estava esperando os resistores de 5w no correio.

Etapa 9: os resistores e potenciômetros do motor

Eu adicionei os resistores de 5W entre o diodo e o pino central do mosfet. Eu uso os terminais da curva do resistor para preencher a lacuna.

Acho que os motores respondem melhor a impulsos e acionamentos rápidos quando a água já está fluindo lentamente. É aqui que o potenciômetro 2k entra em ação. Os potenciômetros são conectados usando um fio de conexão 20AWG ao resistor de 5W, (não conecte este fio antes do resistor de 5W, pois o potenciômetro não pode lidar com a potência do motor)

Outra perna do potenciômetro é dobrada e usando outro pedaço de fio 18AWG sólido posso conectar um único pino de todo o potenciômetro ao terra.

NOTA: Eu originalmente tentei não usar os potenciômetros, mas descobri que usar o PWM nesses motores causa um feedback terrível de alta frequência que causa interferência com o IC

Etapa 10: Impressão 3D

Imprimi um total de 3 partes, o painel superior, inferior e traseiro. Os arquivos STL que adicionei, entretanto, são apenas duas partes (superior e inferior), o que tornará as coisas mais fáceis para alguém seguir. Fiz isso porque descobri que tentar adicionar o painel depois do fato não parecia tão bom. Eu principalmente faço um painel traseiro porque eu não tinha certeza do que queria na parte de trás. No meu caso, decidi adicionar um botão liga / desliga.

No total, você visualiza 36 horas de impressão 3D. Eu uso ABS na minha impressora porque acho muito fácil pintar e lixar, além disso, quando faço montagens, posso usar acetona para soldar as peças.

A primeira parte que recomendo imprimir é o arquivo de teste de medição 3D, este é um pequeno pedaço de 15 minutos que permite garantir que o alto-falante de água vai caber, passei cerca de 8 iterações até ter o perfil certo para caber no alto-falante. Ao fazer isso, evito que desperdice uma impressão de 18 horas. a parte superior tem slots para 1/8 "x 1 1/2". Tive que usar um arquivo pequeno porque a ponte na minha impressora 3D é um pouco apertada.

Etapa 11: Montagem

Comecei usando cola quente nos headpins para os fios, para garantir que eles não quebrem. Adicionei a cola quente depois de garantir que os motores funcionassem com a programação. Usei uma pequena quantidade de cola quente em dois cantos do arduino para que pudesse ser removida posteriormente, caso fosse necessário. alternativamente, espaçadores e inserções roscadas podem ser projetados na impressão 3D.

Como você pode ver na foto, tenho um módulo Bluetooth diferente anexado, usei este módulo enquanto esperava um novo pelo correio. O principal problema dos alto-falantes dispararem erroneamente não é inteiramente culpa dos módulos Bluetooth, os motores parecem não gostar de trabalhar em PWM.

Eu adicionei as torres de água à peça de cima e fixei com cola quente. Usei uma pequena quantidade, pois planejo desmontar os alto-falantes mais tarde, lixar e limpar o plástico, mas está muito frio para pintar onde estou agora. O conector e a chave do painel foram então adicionados ao painel traseiro. Na verdade, eu tinha adicionado o cabo de alimentação USB antes, mas agora que a impressão 3D é uma peça, o cabo precisa ser roteado através do gabinete e conectado no lugar, você pode ver onde eu conectou o USB na foto, ele cutucou o perfboard e foi soldado ao barramento sólido AWG. A única diferença da foto é que o interruptor positivo irá primeiro para o switch e depois para o perfboard.

Etapa 12: O Código

O código que adicionei é mais direto. O código deve funcionar como está.

A única coisa que precisa ser alterada são as variáveis no topo do código. Eles estão claramente marcados com comentários.

NOTA:

Com base em uma dica, tirei um tempo para aprender e tentar ajustar a frequência PWM no mega arduino. Embora a alteração da frequência tenha ajudado a remover o ruído do motor que estava causando um loop de feedback, no entanto, exigiu que eu alterasse muitas outras partes do código, o tempo teve que ser alterado, a sensibilidade teve que ser aumentada.

O problema de alterar a frequência PWM criada é que o tempo teve que ser aumentado para compensar o falso disparo que começou a acontecer e os valores tiveram que ser alterados, tornando os alto-falantes menos sensíveis. Acredito que a melhor coisa neste ponto seria tentar o driver de motor da minha iteração anterior deste projeto, que é mais comentado na última etapa.

Etapa 13: O produto final

O item final é realmente intrigante de assistir. Este item é melhor assistido em ambientes com iluminação baixa e escura. Infelizmente, minha câmera atual não consegue gravar em condições de baixa iluminação. É porque eu poderia usar uma boa câmera para mostrar os meus projetos que participei no primeiro concurso de autoria, espero que as pessoas tenham gostado desse projeto e votem em mim.

Eu adicionei um vídeo da versão original dos alto-falantes para que você possa ver aproximadamente como eles se parecem.

Próximos passos

Eu gostaria de tentar usar o circuito do driver do motor original que fiz na versão 1, que usa transistores e fotocélulas para ver se isso permitiria que os motores funcionassem melhor, isso deve eliminar os problemas que tenho tido com ruído de frequência em os motores devido ao uso do sinal de controle PWM. Eu também posso adicionar alguns alto-falantes na lateral do gabinete junto com seu próprio controle de volume.

Você também pode notar que o interior das torres de água são de cores diferentes, os alto-falantes originais que eu tinha são chome, que não consegui encontrar localmente, então optei pelo preto para os novos (vêm em várias cores). Posso atualizar para todas as cores, mas são vendidos por US $ 40 o par.