Ecualizador de altavoz de agua: 13 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

En mi primer Instructable, voy a seguir los pasos necesarios para crear Water Speakers que actúen como un ecualizador.

Los altavoces de agua de la tienda son geniales para ver, pero sentí que podrían hacer más. Hace tantos años había modificado un conjunto para mostrar la frecuencia de reproducción de la música. En el momento en que usé el Color Organ Triple Deluxe II, combinado con un conjunto de potenciómetros y transistores de celdas de fotos, pude hacer funcionar un conjunto de 3 altavoces.

Entonces, hace unos años, había oído hablar del IC MSGEQ7, que tiene la capacidad de separar el audio en 7 valores de datos para que los lea un arduino. Utilizo un arduino mega 2560 en este proyecto porque tiene el número requerido de pines PWM para impulsar cinco torres de agua.

Este proyecto utiliza habilidades de soldadura en una placa perfilada, módulo Bluetooth, arduino y altavoces de agua disponibles en el mercado. A lo largo del proyecto, noto algunas cosas que debería haber hecho de manera diferente, así que me aseguraré de señalarlas.

Empecemos

Paso 1: Partes

Hay bastantes partes utilizadas en este proyecto. Tenía muchas piezas en el escritorio, otras las compraba en una tienda de piezas local.

Necesitará:

NOTA: cantidad de piezas entre paréntesis

(1) Arduino Mega 2560

(1) Módulo Bluetooth USB

(1) Toma DIP de 8 pines

(1) MSGEQ7: recomiendo comprar esto en Sparkfun Electronics ya que eBay está lleno de versiones falsas de este IC

(1) Toma de auriculares

(1) Cable de auriculares con extremo hembra

(1) hembra USB estándar con una longitud de cable decente

(5) Conector de 3 cables (pares) que generalmente se vende como conector de 3 cables para tiras de LED ws2812b (ver imagen)

(10) Mosfet de canal N FQP30N06L

(5) Diodo de bloqueo estándar 1N4001

(4) LED rojo de 3 mm

(4) LED amarillo de 3 mm

(4) LED blanco de 3 mm

(4) LED verde de 3 mm

(4) LED azul de 3 mm

(10) resistencias de 10k 1/4 vatios

(8) resistencias de 100 OHM

(8) resistencias de 150 OHM

(5) potenciómetros de 500 OHM

(5) potenciómetros de 2k OHM

(5) resistencias de 27 ohmios y 5 vatios

(2) Resistencias de 100k OHM

(2) condensadores de 100nF

(1) Condensador de 33pF: debe ser este valor; Pongo varios condensadores en paralelo para alcanzar este valor

(1) condensador de 10nF

(1) Encendido - Interruptor de palanca (el orificio de montaje era de 3 mm, generalmente aparece como un mini interruptor de palanca en ebay)

(4) Pernos de 1/8 "x 1 1/2" (los míos fueron etiquetados como pernos de estufa de Home Depot, el archivo 3d está configurado para este tamaño de tuerca y perno)

(2) aproximadamente 30 cm de longitud de cable Ethernet

Piezas impresas en 3D, si no posee una impresora, los sitios web como 3dhubs.com son un gran recurso.

Pegamento caliente

Soldar + Soldador

Pines de cabezal macho

Paso 2: desmonte el adaptador Bluetooth

Originalmente iba a usar un cable USB macho, pero el enchufe estaba roto, luego decidí desmontar el adaptador y quitar el puerto USB. Usando un multímetro pude encontrar el suelo probando los pines de la carcasa exterior del puerto USB. (están conectados)

NOTA: De hecho, tuve que cambiar este adaptador a la mitad del proyecto ya que estaba causando ruido de alta frecuencia en el puerto de audio, el nuevo tampoco es 100% mejor. pero tengo un receptor diferente que funciona, sin embargo, tiene su propia batería y un interruptor de encendido / apagado que hace que los altavoces de agua no sean tan plug and play. si bien estos receptores son baratos, pagar más no siempre significa que usted obtenga una alta calidad.

Paso 3: Configuración del IC en Perfboard

En este paso comenzaremos la soldadura perfboard del zócalo IC DIP.

El esquema muestra cómo se conectarán todas las partes, el pin de control del mosfet tiene la etiqueta "PWM" porque los conecté directamente a un pin en el arduino, ya que podía cambiar lo que cada pin controlaba desde el código.

Comencé colocando el zócalo DIP cerca de un lado de la placa cerca de la mitad de la placa.

SUGERENCIA: la tachuela adhesiva ayuda a mantener las piezas en su lugar mientras suelda.

Luego agregué el capacitor de 100nF en los pines 1 y 2 luego usé las dos resistencias de 100k OHM para conectar al pin 8. Luego usé 4 capacitores en paralelo y agregué el 100nF en el pin 6. Luego se agregó el cable de audio macho y se conectó al Condensador de 10nF. El suelo del cable de audio estaba conectado al suelo.

Incluí una imagen de la parte posterior de la placa de perforación, también agregué etiquetas en la parte inferior para que sea más fácil entender dónde estaban cableadas las piezas.

Paso 4: Agregar Mosfets

El siguiente paso que tomé fue agregar los mosfets, ya que estaba agregando los mosfets que estaba usando los disipadores de calor para establecer el alto, más tarde resultó que no se calientan lo suficiente como para requerir que se agreguen los disipadores de calor.

Comenzaría simplemente aplicando soldadura en el pin del medio, lo que permite realizar ajustes.

Una vez que los mosfets estuvieron en su lugar, comencé a agregar las resistencias de extracción de 10k OHM, usé las patas de la resistencia para hacer un puente entre los pines necesarios.

Paso 5: Colocación de diodos y resistencias de 5 W

En el momento de este paso, todavía estaba esperando que me enviaran resistencias de 5W, así que rescaté una resistencia de la versión anterior de altavoces de agua para poder asegurar el espacio requerido para colocar los diodos.

Después de que se colocaron los diodos, comencé a pelar el cable sólido de 18 AWG para que actuara como barras de bus positivas y negativas

Se colocó un cable AWG sólido en el lado positivo de los diodos y luego se enrutó al pin 1 en el zócalo IC.

se usó otra pieza de cerámica para ir desde el lado negativo del capacitor de 33pF y hacer bucles alrededor de los mosfets. Otra pieza más pequeña se colocó en un bucle desde el negativo de los condensadores de 33pF al pin 2 en el zócalo IC.

Paso 6: Agregar conector de panel, Bluetooth y potenciómetros

Utilice un cable de conexión trenzado de 20 AWG para conectar el conector del panel a las mismas conexiones que el cable de audio macho. Luego agregué cables de alimentación y tierra para el adaptador Bluetooth, usando la barra colectora de cables AWG sólida en la parte inferior.

Luego agregué los potenciómetros de 500 OHM que permiten un control adicional del brillo del LED (estos son necesarios, pero encuentro que algunos colores de LED pueden dominar a otros, así que los agregué para ajustar su brillo)

Usé el exceso de metal de los cables del condensador recortados para salvar la distancia desde el potenciómetro hasta el pin central de los mosfets

Paso 7: Preparación de los altavoces de agua

Comencé usando un destornillador pequeño para quitar los tornillos pequeños en la parte posterior de la carcasa del altavoz de agua, después de quitar la placa de circuito, ubiqué los cables del motor. usando cortadores al ras, los corté lo más cerca que pude de la placa de circuito.

NOTA: los cables de los motores no se pueden reparar, cometer demasiados errores al cortar y pelar los extremos podría arruinar el motor / los cables

Luego utilicé unos alicates pequeños de punta de aguja para quitar la placa de circuito con LED. Estoy optando por tener un color por carcasa de agua frente a los 4 colores que se utilizan en el producto de la tienda.

Luego doblo los cables positivos del LED casi al ras para que se crucen entre sí, comienzo doblando los LED hacia afuera para que los LED de nivel se extiendan de un extremo a otro. Usar tachuela adhesiva para mantener los LED en su lugar; Luego doblo los dos LED internos pero recorto sus cables, ya que no necesitan ser tan largos. Con los LED sujetos por una tachuela adhesiva, no puedo soldar los cables positivos juntos.

Ahora puedo recortar los cables negativos de los LED y recortar las resistencias también. (Elijo colocar los LED de modo que sus bandas de color estén todas orientadas en la misma dirección; esto fue puramente cosmético). Usando los cables de las resistencias, los doblo de la misma manera que lo hice con los cables positivos de los LED.

Usé pegamento caliente para mantener los LED en su lugar. Luego conecte el conector de 3 cables. El motor y los LED comparten un positivo común. los conectores correspondientes se conectan luego a la placa de perforación, el positivo en un lado del diodo y el negativo del motor en el otro lado del diodo. El negativo de los LED está conectado a una pata del potenciómetro.

Los LED rojo y amarillo tenían una resistencia de 150 OHM.

Los LED blanco, verde y azul tenían una resistencia de 100 OHM.

Estos valores de resistencia deben permitir que cada LED funcione a 20 mA

Paso 8: Agregar los cables Arduino

Usé dos longitudes de cable Ethernet, aproximadamente 12 pulgadas de cable (x 2) Usé 15 cables en total (1 de repuesto)

Usé parte del alambre de núcleo sólido que empujó el cable para ayudar a asegurar el cable a la placa perfilada, terminé necesitando pegamento caliente también para mantenerlo en su lugar. Una brida en la esquina ayudó a dirigir el cable al arduino que estaría ubicado al lado de la placa de perforación cuando se colocara en el estuche.

Los cables se colocaron al azar, pero me aseguré de que pudieran llegar al lugar que necesitaban, algunos eran más largos que otros, los que eran demasiado largos se recortaron a la medida. Usando los encabezados pude soldar los otros extremos del cable a los pines, esto me permite desmontar el arduino en caso de que sea necesario. Terminé agregando pegamento caliente más tarde para asegurarme de que los cables no se rompan los pines, pero hago esto después de que se prueban todas las funciones.

Agregué cables para el control IC y un cable para 5v + y tierra.

Después de hacer esto, hice una prueba para ver si las luces y el IC funcionarían correctamente, ya que todavía estaba esperando las resistencias de 5w en el correo.

Paso 9: los potenciómetros y las resistencias del motor

Agregué las resistencias de 5W entre el diodo y el pin central del mosfet. Utilizo los cables de la resistencia doblados para cerrar la brecha.

Encuentro que los motores responden mejor a los impulsos y se activan rápidamente cuando el agua ya fluye lentamente. Aquí es donde entra en juego el potenciómetro de 2k. El potenciómetro está conectado con un cable de conexión de 20 AWG a la resistencia de 5 W (no conecte este cable antes de la resistencia de 5 W ya que el potenciómetro no puede manejar la potencia del motor)

Otra pata del potenciómetro está doblada y usando otra pieza de cable sólido de 18AWG puedo conectar un solo pin de todos los potenciómetros a tierra.

NOTA: Originalmente intenté no usar los potenciómetros, pero descubrí que usar PWM en estos motores causa una retroalimentación de alta frecuencia terrible que causa interferencia con el IC

Paso 10: Impresión 3D

Imprimí un total de 3 partes, el panel superior, inferior y posterior. Sin embargo, los archivos STL que agregué son solo dos partes (superior e inferior), lo que facilitará que alguien los siga. Hice esto porque descubrí que intentar agregar el panel después de que el hecho no se ve tan bien. Principalmente hago un panel trasero porque no estaba seguro de lo que quería en la parte trasera. En mi caso, decidí agregar un interruptor de encendido / apagado.

En total, estás viendo 36 horas de impresión 3D. Utilizo ABS en mi impresora porque me resulta muy fácil pintar y lijar. Además, cuando hago ensamblajes, puedo usar acetona para soldar piezas.

La primera parte que recomiendo imprimir es el archivo de prueba de medición 3D, esta es una pequeña pieza de 15 minutos que le permite asegurarse de que el altavoz de agua encajará, pasé por aproximadamente 8 iteraciones hasta que tuve el perfil correcto para encajar en el altavoz. Al hacer esto, me ahorra perder una impresión de 18 horas. la parte superior tiene ranuras para 1/8 "x 1 1/2". Tuve que usar una lima pequeña ya que el puente en mi impresora 3D es un poco estrecho.

Paso 11: Montaje

Comencé usando pegamento termofusible en los pasadores para la cabeza de los cables, esto es para asegurarme de que no se rompan. Agregué el pegamento caliente después de asegurarme de que los motores funcionaran con la programación. Usé una pequeña cantidad de pegamento caliente en dos esquinas del arduino para poder quitarlo más tarde si fuera necesario. alternativamente, se podrían diseñar separadores e inserciones roscadas en la impresión 3D.

Como puede ver en la foto tengo un módulo Bluetooth diferente adjunto, usé este módulo mientras esperaba uno nuevo en el correo. El problema principal de que los altavoces se activen falsamente no es completamente la falla de los módulos Bluetooth, a los motores no parece gustarles trabajar en PWM.

Agregué las torres de agua a la pieza superior y la aseguré con pegamento caliente. Usé una pequeña cantidad ya que planeo desmontar los altavoces más tarde y lijar y luego aplicar una capa transparente al plástico, pero hace demasiado frío para rociar pintura donde estoy ahora. El conector del panel y el interruptor se agregaron al panel posterior, en realidad había agregado el cable de alimentación USB antes, pero ahora que la impresión 3D es una pieza, el cable debe enrutarse a través de la carcasa y luego conectarse en su lugar, puede ver dónde conectó el USB en la foto, se asoma a través de la placa de perforación y se suelda a la barra de bus de cable AWG sólido. La única diferencia con la foto es que con el interruptor, el positivo irá primero al interruptor y luego a la placa de perforación.

Paso 12: el código

El código que agregué es en su mayoría sencillo. El código debería funcionar como está.

Lo único que debería cambiarse son las variables en la parte superior del código. Están claramente marcados con comentarios.

NOTA:

Basado en un consejo, me tomé el tiempo para aprender e intentar ajustar la frecuencia PWM en el mega arduino. Si bien cambiar la frecuencia ayudó a eliminar el ruido del motor que estaba causando un bucle de retroalimentación, sin embargo, requirió que cambiara muchas otras partes del código, la sincronización tuvo que cambiarse, la sensibilidad tuvo que aumentarse.

El problema al cambiar la frecuencia de PWM creada es que se tuvo que aumentar la sincronización para compensar la activación falsa que comenzó a ocurrir y los valores tuvieron que cambiarse, lo que hizo que los altavoces fueran menos sensibles. Creo que lo mejor en este punto sería probar el controlador de motor de mi iteración anterior de este proyecto, del que se habla más en el último paso.

Paso 13: el producto final

El artículo final es realmente intrigante de ver. Este artículo se ve mejor en una habitación con iluminación baja a oscura. Desafortunadamente, mi cámara actual no puede grabar en condiciones de poca luz. Es porque podría usar una buena cámara para mostrar mis proyectos por lo que participé en el concurso de autor por primera vez, espero que la gente haya disfrutado de este proyecto y decida votar por mí.

Agregué un video de la versión original de los parlantes para que pueda ver aproximadamente cómo se ven.

Próximos pasos

Me gustaría intentar usar el circuito de controlador de motor original que hice en la versión 1, que usa transistores y fotocélulas para ver si permitiría que los motores funcionen mejor, esto debería eliminar los problemas que he tenido con el ruido de frecuencia en los motores debido al uso de la señal de control PWM. También podría agregar algunos parlantes al costado de la carcasa junto con su propio control de volumen.

También puede notar que el interior de las torres de agua son de diferentes colores, los altavoces originales que tenía son chome, que no pude encontrar localmente, así que opté por el negro para los nuevos (vienen en varios colores). a todos de un solo color, pero se venden a $ 40 el par.