Głośnik Bluetooth z matrycą LED reagującą na muzykę: 12 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Ten projekt został zgłoszony do konkursu bezprzewodowego i konkursu LED - jeśli Ci się spodoba, będę bardzo wdzięczny za Twój głos. Dziękuję!

Zaprojektowałem i zbudowałem głośnik Bluetooth DIY ze zintegrowaną matrycą LED. Matryca LED zawiera szereg różnych trybów wizualizacji, w tym tryb kominkowy, abstrakcyjny tryb „ruchomej sztuki” oraz kilka, które reagują na muzykę za pośrednictwem mikrofonu znajdującego się w obudowie głośnika. Nie widziałem innego produktu przeznaczonego do domu, łączącego w ten sposób wzrok i dźwięk.

Pomysł na ten projekt zrodził się w nieco niekonwencjonalny sposób. Chciałem zbudować coś dla kilkorga przyjaciół spodziewających się noworodków. Chciałem prezentu, który pomógłby ich dzieciom w rozwoju neurologicznym, i prezentu, z którego nie wyrosną. Po wykonaniu kilku projektów LED i mając pewne doświadczenie w obróbce drewna, wpadłem na pomysł zintegrowania matrycy LED reagującej na dźwięk z głośnikiem Bluetooth.

Głośnik wymagał sporo obróbki drewna. Zewnętrzna część pudełka wykonana jest z szorstkiej kręconej tarcicy klonowej, którą wyfrezowałem do 3/4 . Przednie i tylne panele są wykonane z MDF. Wykończenie kędzierzawego klonu zostało zainspirowane wykończeniami gitary elektrycznej, jak te widoczne na niektórych moich ulubionych gitar Paula Reeda Smitha.

Wewnętrznie używam płytki wzmacniacza Bluetooth Dayton Audio 2x15w do audio i Arduino Mega do sterowania matrycą LED 16x16 (diody WS2812). Mały mikrofon elektretowy wewnątrz głośnika wykrywa odtwarzaną muzykę i dostarcza sygnał, który Arduino może wykorzystać do stworzenia reaktywnego wyświetlacza na diodach LED.

Konstrukcja pozwala również na mechaniczną regulację, aby całkowicie zmienić wygląd matrycy LED; od pikselowanych do abstrakcyjnych. Jestem szczególnie dumny z tej funkcji, ponieważ nie widziałem jej nigdzie indziej, a efekt jest bardzo fajny (pokazuje to pod koniec filmu). Matryca LED jest zamontowana do przegrody za białym półprzezroczystym akrylowym dyfuzorem, a przekręcając śrubę radełkowaną z tyłu głośnika, można przesuwać przegrodę LED w kierunku lub od dyfuzora. W ten sposób śruba radełkowana umożliwia przejście z pikselowego wyświetlacza (gdzie widoczne są poszczególne diody LED) do abstrakcyjnego wyświetlacza, w którym diody LED rozmywają się, tworząc ruchomą sztukę, z efektem prawie 3D.

Krok 1: Zbierz zapasy

Drewno:

Możesz zrobić obudowę głośnika z dowolnego rodzaju drewna. Użyłem litego klonu 3/4” na obwód głośnika, ½” MDF na przedni panel, ¼” MDF na tylny panel (ale zamiast tego polecam ½”) i złom ½” sklejki na wewnętrzne obudowy głośników.

Dyfuzor:

Półprzezroczysty biały arkusz akrylowy:

Elektronika:

Arduino Mega (lub klon):

Matryca LED 16x16:

Zasilanie 19,7 V lub 24 V (co najmniej 60 W):

Głośniki pełnozakresowe 3”:

Płyta wzmacniacza Bluetooth Dayton Audio 2x15w:

Pakiet akcesoriów Dayton Audio z wejściem liniowym audio:

Uchwyt do płyty Dayton Audio:

Kondensator 1000 mF:

Rezystor 330 omów

Mikrofon elektretowy z automatycznym wzmocnieniem:

24V 16mm Zatrzaskowy przycisk włączania/wyłączania LED:

5V 16mm Zatrzaskowy przycisk włączania/wyłączania LED:

5V 16mm chwilowy przycisk LED:

Gniazdo zasilania żeńskiego:

Złącza widełkowe:

Złącza z nakrętką dźwigni:

Konwerter obniżający:

Alternatywna opcja zasilania:

Zasilanie 5V (co najmniej 70W):

Konwerter step-up (aby podnieść do 19,7 V dla obwodu głośnikowego):

Przegroda LED i sprzęt

Śruba 5” 1/4-20

Nakrętka teowa (gwint 1/4-20)

Śruba radełkowana z nakrętką radełkowaną (gwint 1/4-20):

Śruby mosiężne:

Narzędzia/Inne rzeczy

Bity Forstnera:

Krok 2: Wytnij drewno

Oto lista cięć dla głośnika, który ma 22” szer. x 9” wys. x 6” głęb. Możesz ciąć z wybranego drewna, twardego drewna, MDF lub sklejki. (MDF lepiej niż sklejka radzi sobie z wibracjami głośników, jak rozumiem.)

Panel górny/dolny Głośnik Box: (2) ¾”x22”x6” (końcówki ścięte)

Panele boczne głośnika: (2) ¾”x9”x6” (końcówki skośne, odejmij 1,5”, jeśli robisz połączenia doczołowe)

Płyta przednia: ½”x20,5”x7,5”

Płyta tylna: ½”x20,5”x7,5”

Przegroda LED: ½”x7,5”Hx 8,5W”

Obudowy głośnikowe: (2) ½”x7,5”x4,25”, (2) ½”x7,5”x5,5”

Użyj piły tarczowej, piły stołowej i/lub piły ukośnej, aby wyciąć powyższą listę części.

Krok 3: Wykonaj wycięcia w górnym panelu dla przycisków sterujących

Zanim przykleimy pudełko, musimy zrobić wycięcia w naszym górnym panelu na trzy 16mm (~ 5/8”) przyciski. Przycisk włączania/wyłączania z zatrzaskiem 24V włącza i wyłącza wszystko, przycisk włączania/wyłączania z zatrzaskiem 5V włącza i wyłącza obwód 5V (z matrycą LED i Arduino) niezależnie od głośnika Bluetooth, a przycisk chwilowy 5V zmienia tryby na matrycy LED.

Gwinty tych 16mm guzików nie są wystarczająco długie, aby przechodzić przez drewno, więc będziemy musieli wywiercić większe wgłębienia po wewnętrznej stronie górnego panelu, aby przykręcić nakrętkę do gwintów na każdym przycisku i przymocować je. Zaznacz środkowe punkty głośnika na spodzie górnego panelu, z jednym dokładnie wyśrodkowanym, a pozostałymi dwoma przesuniętymi od środka o 1,75 cala z każdej strony. Następnie użyj wiertła Forstner 1-3/8” po wewnętrznej stronie górnego panelu, aby wywiercić otwór z dokładnością do 1/4” od góry (np. ustaw ogranicznik na głębokość 1/2” na wiertarce). Użyj środkowego punktu na lewo od wiertła Forstnera jako prowadnicy, aby przewiercić punkt środkowy małym (np. 1/8”) wiertłem, które pozwoli ci wyrównać przedmioty podczas wiercenia z przeciwnej strony. Teraz odwróć go i użyj wiertła Forstner 5/8”, aby przewiercić każdy otwór od góry, aby uzyskać otwór, który idealnie pasuje do przycisków 16 mm. Ten proces pokazano tutaj:

Krok 4: Wytnij i pomaluj panel przednich głośników

Najpierw będziesz chciał użyć ołówka, aby zaznaczyć centralny punkt każdego mówcy. Zaznaczyłem swoje punkty środkowe na 3,5” od najbliższej krawędzi bocznej i wyśrodkowałem pionowo (3,75” od górnej/dolnej krawędzi), tak aby głośniki były wsunięte o 2” od krawędzi panelu głośnika. Następnie za pomocą ołówka narysuj kwadrat o wymiarach 6,75” x 6,75”, który jest wyśrodkowany w pionie i poziomie na panelu przednim. Ten kwadrat to wycięcie na matrycę LED.

Następnie za pomocą 3-calowej piły walcowej wytnij otwory na głośniki, wyśrodkowane w zaznaczonych punktach. Zalecana jest wiertarka, ale prawdopodobnie możesz uniknąć ręcznego wiercenia, jeśli będziesz ostrożny.

Następnie użyj kątowego frezu, aby nadać wnętrzu każdego wycięcia głośnika i wycięciu matrycy LED sfazowaną krawędź.

Na koniec będziesz chciał pomalować przedni panel MDC. Na przód i tył płyty MDF użyłem białej farby w sprayu i pokryłem ją kilkoma warstwami bezbarwnego lakieru. Zrobiłem też jedną wersję z czarnym panelem przednim, w którym użyłem czarnej farby w sprayu.

Krok 5: Wytnij i zamocuj dyfuzor

Wytnij kawałek akrylu na 7 "x 7" za pomocą piły stołowej, piły tarczowej lub wyrzynarki. Odklej tylko krawędzie ochronnego plastiku po obu stronach akrylu i umieść go po wewnętrznej stronie wycięcia w przednim panelu. Użyj super kleju, aby przykleić go do przedniego panelu.

Krok 6: Wykonaj wycięcia w tylnym panelu głośników

Najpierw wykonaj wycięcia ¼” na gwintowane gniazdo wejścia liniowego i gwintowane żeńskie gniazdo zasilania prądu stałego. Podobnie jak przyciski, nici nie przechodzą. Użyj tego samego procesu opisanego powyżej dla przycisków, aby wykonać większe wgłębienia po wewnętrznej stronie tylnego panelu dla tych dwóch gwintowanych gniazd. Z wyjątkiem tego, że tym razem użyj wiertła Forstner ¾” do wgłębienia i wywierć je z dokładnością do 1/8” od zewnętrznej strony tylnego panelu i użyj wiertła Forstner ¼” do wywiercenia zewnętrznego otworu, który będzie pasował do tych dwóch ¼ gniazda.

Wytniesz również następujące otwory w panelu paczki:

- Pasujący otwór ¼” na gwintowaną śrubę wychodzącą z przegrody LED. Ten otwór ¼” powinien być wywiercony w martwym punkcie w tylnym panelu.

- (opcjonalnie) otwór” do wlotu wentylatora. Wierć tam, gdzie jest to wygodne. Wycentrowałem ten otwór około 2” od górnej krawędzi.

- Otwory wentylacyjne według potrzeb. Wywierciłem dwa otwory” w kierunku bocznych krawędzi tylnego panelu, aby umożliwić wentylację (diody LED i konwerter obniżający napięcie mogą się bardzo nagrzewać).

Krok 7: Wykończ obudowę głośnika

Przed włożeniem przedniego panelu do skrzynki uciosowej będziesz chciał wyszlifować i wykończyć powłokę i przedni panel. Wybór wykończenia należy do Ciebie. Ponieważ moje górne, dolne i boczne panele były z litego klonu, po prostu użyłem Waterlox jako wykończenia.

Zrobiłem też kilka dodatkowych kopii głośnika, w których użyłem szarego barwnika anilinowego i oleju Tru, aby uzyskać wykończenie inspirowane gitarą elektryczną. Na jednym z nich użyłem czarnej farby w sprayu na przedni i tylny panel, a na drugim szarym użyłem białej farby w sprayu.

Krok 8: Zamontuj obudowę głośnika

Przed sklejeniem pudełka upewnij się, że wykonałeś powyższy krok dla wycięć na guziki. Przed sklejeniem zamocuj również wsporniki wokół i odsunięte od krawędzi paneli górnych, dolnych i bocznych, o które będzie opierał się panel przedni. Wytnij kilka kawałków drewna (MDF lub sklejka) o wysokości około ½ cala, a następnie przyklej i przybij dwa z nich do każdego z górnych, dolnych i bocznych paneli. Paski powinny mieć wysokość ½” lub ¾”. Umieściłem przednie paski podtrzymujące na każdym panelu o ¾” od krawędzi przodu, tak aby przedni panel głośnika ½” był wsunięty o ¼” podczas opierania się o wsporniki. Zobacz wideo tutaj: https://www.youtube.com/embed/X1bEgGLwVLY?t=112 Upewnij się, że nie umieszczasz wsporników w środkowej 7-calowej rozpiętości panelu górnego i dolnego, ponieważ zakłócałoby to przesuwanie się przegrody LED w pobliżu dyfuzora.

Uwaga, w filmie i zdjęciach zrobiłem również podpórki na plecy. W tym celu ulepszyłem projekt, dopasowując wymiary wewnętrznych obudów głośników, aby służyły również jako podparcie tylnego panelu, tak aby elementy podtrzymujące nie były potrzebne z tyłu.

Po przymocowaniu wsporników wykonamy zewnętrzną powłokę głośnika z panelami górnym, dolnym i bocznym. To tylko podstawowa skrzynka uciosowa z czterema bokami. Do montażu użyj kleju do drewna i zacisków. Polecam również przykleić taśmę malarską na przedniej i bocznej części (żeby nie sklejały się z klejem do drewna) i umieścić je w pudełku podczas zaciskania i podczas wysychania kleju, aby upewnić się, że jest idealnie kwadratowy i przytulny.

Krok 9: Przymocuj wewnętrzne obudowy głośników i panel przedni do obudowy

Przygotuj obudowy głośników i panel przedni:

Każda wewnętrzna obudowa głośnika jest wykonana z wewnętrznej sekcji w kształcie litery L, która pasuje do przednich, bocznych, górnych i dolnych paneli, tworząc obudowę.

Najpierw zaznacz miejsca na śruby głośnika, używając samego głośnika jako przewodnika. Następnie wstępnie wywiercić otwory

Następnie wywierć otwory ½” na przewody głośnikowe w elemencie 4,5”x7,5” i przymocuj element 4,5”x7,5” prostopadle do panelu przedniego, z wewnętrzną krawędzią w odległości 5,5” od najbliższej strony panelu głośnika. Użyj kleju i gwoździa od przodu, aby przymocować te elementy (później wrócisz i użyj szpachli do drewna i piasku, aby zakryć otwory po gwoździach). Uwaga: na filmie użyłem dziurek w kieszeni, ale miałem problemy z ich przewierceniem, więc nie polecam tego sposobu.

Zamocuj panel przedni i obudowy głośników:

Następnie przymocuj głośniki śrubami do wywierconych wcześniej otworów. (Głośniki, z którymi się połączyłem, mają wbudowane uszczelki, więc są uszczelnione. Teraz włóż tę konstrukcję z przednim panelem, prostopadłą stroną obudowy głośnika i głośnikami do obudowy głośnika. Przeciągnij przewody głośnikowe przez otwór. W tym momencie, użyj uszczelniacza, aby uszczelnić wewnętrzne krawędzie obudów głośników z tyłu panelu przedniego (opcjonalnie: dodaj teraz trochę wypełniacza do obudów głośników).

Następnie wywierć otwory kieszeni w bocznych krawędziach tylnych boków obudów głośników (1/2”x6”x7,5”) Teraz przymocuj tylne strony obudów głośników do paneli bocznych za pomocą kleju i wkrętów do otworów kieszeniowych, a przykleić i przykręcić złącze stykowe między tylną ścianą obudowy a prostopadłą stroną wewnętrzną obudowy, aby wykończyć obudowy.

Krok 10: Zrób ruchomą przegrodę LED

W tym celu użyjemy wyciętego wcześniej elementu o wymiarach ½”x7,5”H na 8,5”W.

1. Wywierć wgłębienie ½” na głębokość około ¼” w martwym środku przedniej części przegrody LED (umożliwi to zlicowanie łba śruby)

2. Wywierć otwór na martwy punkt nakrętki teowej ¼” z tyłu (tak, aby rozciągał się od tyłu do wgłębienia, które właśnie wywierciłeś z przodu)

3. Młotek w nakrętce teowej od tyłu

4. Wkręć śrubę sześciokątną 5” ¼-20 od przodu (użyj super kleju na nakrętce teowej, jeśli masz problemy z jej poluzowaniem)

5. Wywierć duże otwory w przegrodzie, które pokrywają się z położeniem przewodów z tyłu matrycy LED (przedtem prawdopodobnie będziesz chciał przylutować kondensator między + i – na matrycy LED)

6. Przeciągnij przewody matrycy LED przez otwory i super klej matrycę LED do przodu przegrody (opcjonalnie: dla bezpieczeństwa / rozpraszania ciepła przyklej blachę aluminiową z przodu przegrody, a następnie przyklej matrycę LED do aluminium)

Krok 11: Elektronika i kod

Oto link do kodu Github (w toku, ale działa):

Najpierw pobierz i zainstaluj Arduino, jeśli jeszcze tego nie zrobiłeś.

Po drugie, musisz dodać bibliotekę FastLED do Arduino. (Wystarczy wyszukać „FastLED” w zakładce Biblioteki Arduino.)

Po trzecie, prześlij kod Arduino (połączony z powyższym) do swojego Arduino Mega (użyłem Mega ze względu na jego pamięć i rozmiar kodu; jest to przesadne z perspektywy I/O). Kod zakłada, że: (a) diody LED są podłączone do pinu 2, (b) przycisk chwilowy jest podłączony do pinu 5, (c) wejście mikrofonu jest podłączone do pinu A0, (d) pin 3.3V jest podłączony do pinu AREF na Arduino (i do Vcc na mikrofonie elektretowym).

Przechodząc do elektroniki, postępuj zgodnie z prostymi instrukcjami dołączonymi do płyty Dayton Audio, aby ją podłączyć. To jest proste; prawie „podłącz i graj”.

Wejścia 19,7 V lub 24 V + i uziemienia weźmiesz z żeńskiego gniazda zasilania i podzielisz je za pomocą 3-drożnego lub 5-drożnego złącza z nakrętką poziomu. Podłącz zatrzaskowy włącznik/wyłącznik 24 V między gniazdem zasilania a tym rozgałęzieniem, aby działał jako przełącznik włączania/wyłączania przekaźnika. Z podziału, poprowadź napięcie 19,7 V bezpośrednio do płyty audio Dayton i konwertera obniżającego napięcie (upewnij się, że ustawiłeś stopień w dół, przekręcając śrubę i użyj multimetru, aby sprawdzić, czy wysyła 5 V).

Następnie podłącz przycisk włączania/wyłączania zatrzasku 5 V między wyjściem obniżania napięcia a pozostałymi komponentami 5 V (Arduino, diody LED, przycisk chwilowy i wentylator), aby służył jako przekaźnik do włączania/wyłączania 5 V obwodu oddzielnie od głośnika Bluetooth. Następnie postępuj zgodnie ze schematem Fritzing, aby podłączyć Arduino, diody LED, chwilowy przycisk 5 V i wentylator.

Wspornik audio Dayton zostanie użyty do zamontowania płytki Bluetooth. Jest stosunkowo niedrogi i ułatwia to zadanie. Aby zamontować Arduino Mega, konwerter obniżający napięcie 5 V i wentylator 5 V do tylnego panelu, użyłem po prostu plastikowych śrub dystansowych i super kleju

Nie będę wdawał się w szczegóły dotyczące rozmieszczenia części w głośniku, ponieważ nie sądzę, że zrobiłem to zbyt dobrze. Mogę jednak podać kilka wskazówek dotyczących układu. Najpierw wkręć wszystkie 16mm guziki w otwory w górnym panelu. Następnie użyj złączy JST i złączy z nakrętką poziomu, aby połączyć wszystkie elementy elektroniczne, abyś mógł dowiedzieć się, jak je rozmieścić wewnątrz głośnika. Następnie pobaw się układami, aby znaleźć taki, który działa. Kiedy zastanawiasz się nad rozmieszczeniem komponentów, pamiętaj o włożeniu przegrody LED do obudowy, aby upewnić się, że komponenty są wolne od gwintowanej śruby rozciągającej się od przegrody do tylnego panelu głośnika, i upewnij się, że przegroda ma miejsce na przesunięcie do przodu i do tyłu (od równo z dyfuzorem do ½” lub mniej więcej od dyfuzora).

Odłącz komponenty za pomocą złącza JST i nakrętek poziomu, dzięki czemu możesz wszystko na stałe przymocować. Użyj super kleju, aby przymocować Arduino Mega, konwerter obniżający napięcie 5 V i wentylator 5 V w miejscach, które właśnie odkryłeś. Teraz podłącz wszystko ponownie i sprawdź, czy cała elektronika działa poprawnie.

WSKAZÓWKA, JEŚLI REAKTYWNOŚĆ DŹWIĘKU NIE WYDAJE SIĘ WŁAŚCIWA: Czułość mikrofonu może się bardzo różnić. Jeśli reakcja nie wydaje się odpowiednia, użyj monitora szeregowego, aby odczytać wartości mikrofonu, ustal zakres podczas odtwarzania utworu ze źródła dźwięku, którego zamierzasz użyć, i dostosuj parametry MIC_HIGH i MIC_LOW w kodzie. Zabawa z nimi radykalnie zmieni sposób, w jaki kod reaguje na dźwięk.

Krok 12: Zamocuj tylny panel i uruchom go

Włóż tylny panel do obudowy głośnika, upewniając się, że środkowy otwór ¼” w tylnym panelu jest wyrównany ze śrubą ¼-20, tak aby gwintowana śruba przechodziła przez otwór. Teraz nakręć nakrętkę radełkową na śrubę, dzięki czemu można regulować odległość między przegrodą LED a dyfuzorem, obracając nakrętkę radełkową (która zasadniczo służy jako śruba radełkowana). Wstępnie wywierć otwory na mosiężne śruby w rogach tylnego panelu i przymocuj tylny panel, wkręcając mosiężne śruby.

Podłącz go, podłącz telefon do Bluetooth i ciesz się!

I nagroda w Konkursie LED 2017

Druga nagroda w konkursie bezprzewodowym