Equalizzatore dell'altoparlante ad acqua: 13 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Nel mio primo Instructable esaminerò i passaggi necessari per creare Water Speakers che agiscano da equalizzatore.

Gli altoparlanti ad acqua del negozio sono fantastici da guardare, ma sentivo che potevano fare di più. tanti anni fa avevo modificato un set per mostrare la frequenza della riproduzione della musica. All'epoca usavo il Color Organ Triple Deluxe II, combinato con un set di potenziometri e transistor a fotocellule sono riuscito a far funzionare un set di 3 altoparlanti.

Qualche anno fa avevo sentito parlare dell'IC MSGEQ7 che ha la capacità di separare l'audio in 7 valori di dati per la lettura di un arduino. Utilizzo un arduino mega 2560 in questo progetto perché ha il numero richiesto di pin PWM per pilotare cinque torri d'acqua.

Questo progetto utilizza abilità di saldatura su una perfboard, un modulo Bluetooth, arduino e altoparlanti ad acqua standard. Durante il progetto ho notato alcune cose che avrei dovuto fare in modo diverso, quindi sarò sicuro di farle notare.

Iniziamo

Passaggio 1: parti

Ci sono alcune parti utilizzate in questo progetto. Molte parti le avevo intorno alla scrivania, altre parti sono state acquistate da un negozio di ricambi locale.

Avrai bisogno:

NOTA: quantità parziale tra parentesi

(1) Arduino Mega 2560

(1) Modulo Bluetooth USB

(1) presa DIP a 8 pin

(1) MSGEQ7 - Consiglio di acquistarlo da Sparkfun Electronics poiché ebay è pieno di versioni false di questo IC

(1) Presa jack per cuffie

(1) Cavo per cuffie con estremità femmina

(1) femmina USB standard con una lunghezza del cavo decente

(5) Connettore a 3 fili (coppie) solitamente venduto come connettore a 3 fili per strisce LED ws2812b (vedi immagine)

(10) FQP30N06L Mosfet a canale N

(5) Diodo di blocco standard 1N4001

(4) LED rosso da 3 mm

(4) LED giallo da 3 mm

(4) LED bianco da 3 mm

(4) LED verde da 3 mm

(4) LED blu da 3 mm

(10) Resistenze da 10k 1/4 watt

(8) Resistori da 100 OHM

(8) Resistori da 150 OHM

(5) Potenziometri da 500 OHM

(5) potenziometri 2k OHM

(5) Resistori da 27 OHM da 5 watt

(2) resistori da 100k OHM

(2) condensatori da 100nF

(1) condensatore 33pF - Deve essere questo valore; Ho messo più condensatori in parallelo per raggiungere questo valore

(1) condensatore 10nF

(1) Interruttore a levetta On - ON (il foro di montaggio era di 3 mm, solitamente indicato come un mini interruttore a levetta su ebay)

(4) Bulloni da 1/8" x 1 1/2" (i miei sono stati etichettati come bulloni per fornelli da Home Depot, il file 3d è impostato per dadi e bulloni di queste dimensioni)

(2) circa 12 di lunghezza del cavo Ethernet

Le parti stampate in 3D, se non possiedi una stampante, i siti Web come 3dhubs.com sono un'ottima risorsa.

Colla calda

Saldatore + Saldatore

Perni di intestazione maschio

Passaggio 2: smontare l'adattatore Bluetooth

Inizialmente stavo per usare un cavo USB maschio, ma la presa era rotta, quindi ho deciso di smontare l'adattatore e rimuovere la porta USB. Usando un multimetro sono riuscito a trovare il terreno testando i pin sul guscio esterno della porta USB. (sono collegati)

NOTA: in realtà ho dovuto sostituire questo adattatore a metà del progetto poiché causava rumore ad alta frequenza sulla porta audio, anche il nuovo non è migliore al 100%. ma ho un ricevitore diverso che funziona, tuttavia ha la sua batteria e l'interruttore on/off che rendono gli altoparlanti dell'acqua non così plug and play. mentre questi ricevitori sono economici, pagare di più non significa sempre ottenere un'alta qualità.

Passaggio 3: configurazione dell'IC su Perfboard

In questo passaggio inizieremo la saldatura perfboard della presa IC DIP.

Lo schema mostra come saranno cablate tutte le parti, il pin di controllo del mosfet è etichetta "PWM" perché li ho appena collegati direttamente a un pin sull'arduino, poiché potrei cambiare ciò che ciascun pin controlla dal codice.

Ho iniziato posizionando la presa DIP vicino a un lato della scheda vicino al centro della scheda.

SUGGERIMENTO: la puntina adesiva aiuta a tenere le parti in posizione durante la saldatura.

Ho quindi aggiunto il condensatore da 100nF sui pin 1 e 2, quindi ho utilizzato i due resistori da 100k OHM per il collegamento al pin 8. Ho quindi utilizzato 4 condensatori in parallelo e aggiunto il 100nF sul pin 6. Quindi è stato aggiunto il cavo audio maschio e collegato al condensatore 10nF. Il terreno del cavo audio è stato collegato a terra.

Ho incluso un'immagine del lato posteriore del perfboard, ho anche aggiunto etichette sul lato inferiore in modo che sia più facile capire dove sono state cablate le parti.

Passaggio 4: aggiunta di Mosfet

Il passo successivo che ho fatto è stato aggiungere i mosfet, poiché stavo aggiungendo i mosfet stavo usando i dissipatori di calore per impostare il massimo, in seguito si è scoperto che non si riscaldano abbastanza da richiedere l'aggiunta dei dissipatori di calore.

Inizierei semplicemente applicando la saldatura al perno centrale consentendo le regolazioni.

Una volta che i mosfet erano a posto, ho iniziato ad aggiungere i resistori di pull down da 10k OHM, ho usato le gambe del resistore per collegare i pin necessari.

Passaggio 5: posizionamento di diodi e resistori da 5 W

Al momento di questo passaggio, stavo ancora aspettando che mi venissero spediti resistori da 5 W, quindi ho recuperato un resistore dalla versione precedente degli altoparlanti ad acqua in modo da poter garantire lo spazio necessario per posizionare i diodi.

Dopo che i diodi sono stati posizionati, ho iniziato a spellare il filo solido 18AWG per fungere da barre bus positive e negative

Il filo AWG solido è stato posizionato sul lato positivo dei diodi, quindi instradato al pin 1 sulla presa IC.

un altro pezzo è stato utilizzato per passare dal lato negativo del condensatore da 33 pF e avvolgere i mosfet. Un altro pezzo più piccolo è stato collegato dal negativo dei condensatori 33pF al pin 2 della presa IC.

Passaggio 6: aggiunta del jack del pannello e del Bluetooth e dei potenziometri

Utilizzando un cavo di collegamento intrecciato da 20 AWG per collegare il jack del pannello alle stesse connessioni del cavo audio maschio. Ho quindi aggiunto i cavi per l'alimentazione e la messa a terra per l'adattatore Bluetooth, utilizzando la solida barra del bus del cavo AWG sul lato inferiore.

Ho quindi aggiunto i potenziometri da 500 OHM che consentono un controllo extra della luminosità del LED (questi sono necessari ma trovo che alcuni colori dei LED possano sopraffare altri, quindi li ho aggiunti per regolare la loro luminosità)

Ho usato il metallo in eccesso dai cavi del condensatore ritagliati per colmare la distanza dal potenziometro al pin centrale dei mosfet

Passaggio 7: preparazione degli altoparlanti ad acqua

Ho iniziato usando un piccolo cacciavite per rimuovere le piccole viti nella parte posteriore dell'alloggiamento dell'altoparlante ad acqua, dopo aver rimosso il circuito stampato, ho individuato i fili per il motore. usando tronchesi a filo ho tagliato questi il più vicino possibile al circuito.

NOTA: i fili sui motori non sono riparabili, commettere troppi errori durante il taglio e la spelatura delle estremità potrebbe rovinare il motore/cavi

Ho quindi usato delle piccole pinze ad ago per rimuovere il circuito con i LED. Sto optando per avere un colore per alloggiamento dell'acqua rispetto ai 4 colori utilizzati dal prodotto del negozio.

Quindi piego i cavi positivi del LED quasi a filo in modo che si incrocino l'uno sull'altro, inizio piegando i LED esterni in modo che i LED di livello si estendano da un'estremità all'altra. Usando una puntina adesiva per tenere i LED in posizione; Quindi piego i due LED interni ma taglio i loro cavi in quanto non devono essere così lunghi. Con i LED tenuti da una puntina adesiva non posso saldare insieme i cavi positivi.

Ora posso ritagliare i cavi negativi dei LED e ritagliare anche i resistori. (Ho scelto di posizionare i LED in modo che le loro bande di colore fossero tutte rivolte nella stessa direzione; questo era puramente cosmetico) Usando i cavi dei resistori li piego nello stesso modo in cui ho fatto con i cavi positivi dei LED.

Ho usato la colla a caldo per tenere i LED in posizione. Quindi collegato il connettore a 3 fili. Il motore e i LED condividono un positivo comune. i connettori corrispondenti vengono quindi collegati alla perfboard, il positivo su un lato del diodo e il negativo del motore sull'altro lato del diodo. Il negativo dei LED è collegato a una gamba del potenziometro.

I LED rosso e giallo avevano una resistenza da 150 OHM

I LED bianco, verde e blu avevano una resistenza da 100 OHM su di essi

Questi valori di resistenza dovrebbero consentire a ciascun LED di funzionare a 20 mA

Passaggio 8: aggiunta dei cavi Arduino

Ho usato due lunghezze di cavo Ethernet, circa 12 pollici di cavo (x 2) Ho usato 15 fili in totale (1 di riserva)

Ho usato un po' del filo solido infilato nel cavo per aiutare a fissare il cavo al perfboard, alla fine ho avuto bisogno anche della colla a caldo per tenerlo in posizione. Una fascetta nell'angolo ha aiutato a dirigere il cavo verso l'arduino che sarebbe stato posizionato accanto alla perfboard quando inserito nella custodia.

I fili erano posizionati in modo casuale ma mi sono assicurato che potessero raggiungere il punto di cui avevano bisogno, alcuni erano più lunghi di altri, quelli troppo lunghi erano tagliati a misura. Usando le intestazioni sono stato in grado di saldare le altre estremità del filo ai pin, questo mi consente di smontare l'arduino se ne avessi bisogno. Ho finito per aggiungere colla a caldo in seguito per assicurarmi che i fili non si staccassero dai pin, ma lo faccio dopo che tutte le funzioni sono state testate.

Ho aggiunto cavi per il controllo IC e un cavo sia per 5v+ che per terra.

Dopo averlo fatto, ho fatto un test per vedere se le luci e l'IC avrebbero funzionato correttamente, poiché stavo ancora aspettando i resistori da 5 W nella posta.

Passaggio 9: le resistenze e i potenziometri del motore

Ho aggiunto le resistenze da 5W tra il diodo e il pin centrale del mosfet. Uso i cavi del resistore piegati per colmare il divario.

Trovo che i motori siano più sensibili all'impulso e all'azionamento rapido quando l'acqua sta già scorrendo lentamente. È qui che entra in gioco il potenziometro da 2k. Il potenziometro è cablato utilizzando un cavo di collegamento da 20 AWG al resistore da 5 W (non collegare questo cavo prima del resistore da 5 W poiché il potenziometro non è in grado di gestire la potenza del motore)

Un'altra gamba del potenziometro è piegata e usando un altro pezzo di cavo solido 18AWG posso collegare un singolo pin da tutto il potenziometro a terra.

NOTA: inizialmente avevo provato a non usare i potenziometri ma ho scoperto che l'uso del PWM su questi motori provoca un terribile feedback ad alta frequenza che causa interferenze con l'IC

Passaggio 10: stampa 3D

Ho stampato un totale di 3 parti, il pannello superiore, inferiore e posteriore. I file STL che ho aggiunto, tuttavia, sono solo due parti (in alto e in basso) che renderanno le cose più facili da seguire per qualcuno. L'ho fatto come ho trovato cercando di aggiungere il pannello dopo che il fatto non sembra così buono. Faccio principalmente un pannello posteriore perché non ero sicuro di cosa volessi sul retro. Nel mio caso ho deciso di aggiungere un interruttore on/off.

In totale stai guardando 36 ore di stampa 3D. Uso l'ABS nella mia stampante perché trovo davvero facile dipingere e carteggiare, inoltre quando eseguo gli assemblaggi posso usare l'acetone per saldare le parti insieme.

La prima parte che consiglio di stampare è il file di test di misurazione 3D, questo è un piccolo pezzo di 15 minuti che ti consente di assicurarti che l'altoparlante ad acqua si adatti, ho eseguito circa 8 iterazioni fino a quando non ho avuto il profilo giusto per adattarsi all'altoparlante. In questo modo mi risparmi sprecare una stampa di 18 ore. la parte superiore ha slot per 1/8 "x 1 1/2" Ho dovuto usare un file piccolo poiché il bridge sulla mia stampante 3D è un po' stretto.

Passaggio 11: assemblaggio

Ho iniziato usando la colla a caldo sugli spilli per i fili, questo per assicurarmi che non si rompano. Ho aggiunto la colla a caldo dopo essermi assicurato che i motori funzionassero con la programmazione. Ho usato una piccola quantità di colla a caldo in due angoli dell'arduino in modo che potesse essere rimossa in seguito se fosse necessaria. in alternativa i distanziatori e gli inserti filettati potrebbero essere progettati nella stampa 3D.

Come puoi vedere nella foto ho allegato un modulo Bluetooth diverso, ho usato questo modulo mentre aspettavo un nuovo nella posta. Il problema principale degli altoparlanti che si attivano in modo errato non è interamente l'errore dei moduli Bluetooth, i motori non sembrano lavorare su PWM.

Ho aggiunto le torri d'acqua al pezzo superiore e l'ho fissato con la colla a caldo. Ho usato una piccola quantità perché ho intenzione di smontare gli altoparlanti in un secondo momento e carteggiare, quindi rivestire la plastica con vernice trasparente, ma fa troppo freddo per spruzzare la vernice dove mi trovo ora. Il jack del pannello e l'interruttore sono stati quindi aggiunti al pannello posteriore, in realtà avevo aggiunto il cavo di alimentazione USB in precedenza, ma ora che la stampa 3D è un pezzo unico, il cavo deve essere instradato attraverso la custodia e quindi cablato in posizione, puoi vedere dove ho cablato l'USB nella foto, passa attraverso la perfboard e saldato alla barra del bus del filo AWG solido, l'unica differenza dalla foto è che con l'interruttore il positivo andrà prima all'interruttore e poi alla perfboard.

Passaggio 12: il codice

Il codice che ho aggiunto è per lo più semplice. Il codice dovrebbe funzionare così com'è.

L'unica cosa che dovrebbe essere cambiata sono le variabili nella parte superiore del codice. Sono chiaramente contrassegnati con commenti.

NOTA:

Sulla base di un suggerimento, ho impiegato del tempo per imparare e provare a regolare la frequenza PWM sull'arduino mega. Anche se cambiare la frequenza ha aiutato a rimuovere il rumore del motore che stava causando un loop di feedback, tuttavia mi ha richiesto di cambiare molte altre parti del codice, i tempi dovevano essere cambiati, la sensibilità doveva essere aumentata.

Il problema che si crea cambiando la frequenza PWM è che è stato necessario aumentare la temporizzazione per compensare il falso trigger che ha iniziato a verificarsi e i valori dovevano essere modificati, rendendo gli altoparlanti meno sensibili. Credo che la cosa migliore a questo punto sarebbe provare il driver del motore della mia precedente iterazione di questo progetto di cui si parla maggiormente nell'ultimo passaggio.

Passaggio 13: il prodotto finale

L'oggetto finale è davvero intrigante da guardare. Questo articolo è meglio guardato con un'illuminazione da bassa a buia. Sfortunatamente la mia fotocamera attuale non è in grado di registrare in condizioni di scarsa illuminazione. È perché ho potuto usare una buona macchina fotografica per mostrare i miei progetti che ho partecipato al concorso per autori per la prima volta, spero che le persone apprezzino questo progetto e scelgano di votare per me.

Ho aggiunto un video della versione originale degli altoparlanti in modo da poter vedere all'incirca come sono.

Prossimi passi

Vorrei provare a utilizzare il circuito driver del motore originale che ho realizzato nella versione 1, che utilizza transistor e fotocellule per vedere se consente ai motori di funzionare meglio, questo dovrebbe eliminare i problemi che ho riscontrato con il rumore di frequenza su i motori a causa dell'utilizzo del segnale di controllo PWM. Potrei anche aggiungere alcuni altoparlanti sul lato del case insieme al proprio controllo del volume.

Potresti anche notare che l'interno delle torri dell'acqua sono di colori diversi, i diffusori originali che avevo sono chome, che non sono riuscito a trovare localmente, quindi ho optato per il nero per i nuovi (sono disponibili in vari colori) potrei aggiornare a tutti un colore ma vendono per $ 40 al paio.