Altaveu Bluetooth amb matriu LED reactiva per a la música: 12 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Aquest projecte s’inscriu al Concurs de connexions sense fils i al Concurs de LED; si us agrada, agrairia molt el vostre vot. Gràcies!

Vaig dissenyar i construir un altaveu Bluetooth DIY amb una matriu LED integrada. La matriu LED inclou diversos modes de visualització diferents, incloent un mode de xemeneia, un mode “art en moviment” abstracte i diversos que reaccionen a la música mitjançant un micròfon a l'interior de la caixa dels altaveus. No he vist cap altre producte dissenyat per a la llar, que maridi la vista i el so d’aquesta manera.

La idea d’aquest projecte va sorgir d’una manera poc ortodoxa. Volia construir alguna cosa per a diversos amics que esperaven nounats. Volia un regal que ajudés els seus fills a desenvolupar-se neurològicament i un regal que no superarien. Després d’haver realitzat diversos projectes de LED i de tenir una mica d’experiència en treballar la fusta, se’m va ocórrer la idea d’integrar una matriu LED audio-reactiva en un altaveu Bluetooth.

La caixa dels altaveus implicava una bona quantitat de treball de la fusta. La part exterior de la caixa està feta de fusta d’auró arrissada rugosa, que he fresat a 3/4 . Els panells frontal i posterior són de MDF. L’acabat de l’auró arrissat s’inspira en acabats de guitarra elèctrica, com els que es veuen en alguns de les meves guitarres preferides de Paul Reed Smith.

Internament, estic fent servir una placa amplificador bluetooth Dayton Audio de 2x15w per a l’àudio i un Arduino Mega per controlar la matriu LED de 16x16 (LEDs WS2812). Un petit micròfon electret dins de la caixa dels altaveus detecta la música que s’està reproduint i proporciona un senyal que l’Arduino pot utilitzar per crear una pantalla reactiva als LED.

El disseny també permet un ajust mecànic per canviar completament l’aspecte de la matriu LED; de pixelada a abstracta. Estic particularment orgullós d'aquesta funció, ja que no l'he vist en cap altre lloc abans i l'efecte és molt maco (es mostra cap al final del vídeo). La matriu LED es munta a un deflector darrere del difusor acrílic semitransparent blanc i, girant un cargol polze a la part posterior de l’altaveu, podeu moure el deflector LED cap al difusor o allunyar-lo. El cargol polze permet, doncs, passar d’una pantalla pixelada (on es poden veure LEDs individuals) a una pantalla abstracta, on els LED es difuminen formant art en moviment, amb un efecte gairebé 3D.

Pas 1: reuniu els subministraments

Fusta:

Podeu fer la caixa dels altaveus amb qualsevol tipus de fusta que vulgueu. He utilitzat arce sòlid de 3/4 "per al perímetre de la caixa dels altaveus, MDF de ½" per al tauler frontal, MDF de ¼ "per al tauler posterior (però recomanaria ½" en lloc de fer-ho) i fusta de fusta contraxapada de ½ "per a les caixes dels altaveus interiors.

Difusor:

Full acrílic blanc semitransparent:

Electrònica:

Arduino Mega (o clon):

Matriu LED de 16x16:

Alimentació de 19,7 V o 24 V (com a mínim 60 w):

Altaveus de gamma completa de 3”:

Tauler d'amplificador Bluetooth Dayton Audio 2x15w:

Paquet d'accessoris d'àudio Dayton amb presa d'entrada de línia d'àudio:

Suport per a la placa Dayton Audio:

Condensador de 1000 mF:

Resistència de 330 ohm

Micròfon Electret de guany automàtic:

Botó polsador LED encès / apagat 24V 16mm:

Botó polsador LED encès / apagat de 5 V 16 mm:

Botó instantani LED de 5V 16mm:

Femella Power Jack:

Connectors de pala:

Connectors de cable de palanca:

Convertidor descendent:

Opció d'alimentació alternativa:

Alimentació de 5V (com a mínim 70w):

Convertidor intensiu (per augmentar a 19,7 V per al circuit dels altaveus):

Baffle i maquinari LED

Cargol de 5”1 / 4-20

Femella en T (roscada 1 / 4-20)

Cargol de polze de femella Knurl (roscat 1 / 4-20):

Cargols de llautó:

Utilitats / Altres coses

Forstner Bits:

Pas 2: Tallar la fusta

Aquí teniu la llista de tall per a un altaveu de 22 "W x 9" H x 6 "D. Podeu tallar de la fusta que trieu, fusta dura, MDF o contraxapat. (El MDF és millor que la fusta contraxapada per controlar la vibració dels altaveus, tal com ho entenc.)

Quadre dels altaveus dels panells superior / inferior: (2) ¾ "x22" x6 "(extrems mitrats)

Quadre dels altaveus dels panells laterals: (2) ¾ "x9" x6 "(extrems mitrats, resteu 1,5" si feu juntes)

Placa frontal: ½ "x20,5" x7,5"

Placa posterior: ½ "x20,5" x7,5"

Deflector LED: ½ "x7,5" Hx 8,5W"

Tancaments d’altaveus: (2) ½”x7,5” x4,25”, (2) ½” x7,5”x5,5”

Utilitzeu una serra circular, una serra de taula i / o una serra de tall per tallar la llista de parts anterior.

Pas 3: feu retalls al tauler superior per als controls del botó de pressió

Abans d’enganxar la caixa, hem de fer retalls al panell superior dels tres botons de 16 mm (~ 5/8”). El botó d'encès / apagat de bloqueig de 24 V ho activarà i apagarà tot, el botó d'encès / apagat de bloqueig de 5 V activarà i desactivarà el circuit de 5 V (amb la matriu LED i Arduino) per separat de l'altaveu Bluetooth i el botó momentani de 5 V canviarà de mode a la matriu LED.

Els fils d’aquests botons de 16 mm no són prou llargs per estendre’s per la fusta, de manera que haurem de perforar rebaixes més grans a l’interior del tauler superior per poder cargolar la rosca als fils de cada botó i fixar-los. Marqueu els punts centrals de l'altaveu a la part inferior del tauler superior, amb un centrat exactament i els altres dos desplaçats del centre per 1,75 "a cada costat. A continuació, utilitzeu una punta Forstner d'1-3 / 8 "a l'interior del tauler superior per perforar un forat a 1/4" de la part superior (per exemple, fixeu una parada de 1/2 "de profunditat a la broca). Utilitzeu el punt central esquerre de la broca Forstner com a guia per perforar el punt central amb una broca petita (per exemple, 1/8 "), que us permetrà alinear les coses quan treballeu des del costat oposat. Ara doneu-li la volta i utilitzeu una punta Forstner de 5/8 "per perforar cada forat des de la part superior, de manera que tingueu un forat que s'adapti perfectament als botons de 16 mm. Aquest procés es mostra aquí:

Pas 4: tallar i pintar el tauler de l’altaveu frontal

Primer voldreu utilitzar un llapis per marcar el punt central de cada altaveu. Vaig marcar els meus punts centrals a 3,5”des de la vora lateral més propera i em vaig centrar verticalment (3,75” des de la vora superior / inferior), de manera que els altaveus quedarien inserits a 2”de la vora del tauler dels altaveus. A continuació, utilitzeu el llapis per dibuixar un quadrat de 6,75 "x 6,75" centrat verticalment i horitzontalment al tauler frontal. Aquest quadrat és el retall de la matriu LED.

A continuació, utilitzeu una serra de 3 per tallar els forats dels altaveus, centrats en els punts que heu marcat. Es recomana una broca, però és probable que pugueu sortir amb la perforació manual si teniu cura.

A continuació, utilitzeu una punta de router inclinada per donar a l'interior de cada retall dels altaveus i al tall de la matriu LED una vora bisellada.

Per últim, voldreu pintar el tauler frontal de MDC. Per a la part frontal i posterior de l’MDF, he utilitzat pintura en aerosol blanca i l’he rematat amb algunes capes de laca transparent. També he fet una versió amb un panell frontal negre, on he utilitzat pintura en aerosol negra.

Pas 5: Tallar i fixar el difusor

Talleu un tros del vostre acrílic a 7 "x 7" amb una serra de taula, una serra circular o una serra. Retireu les vores del plàstic protector a banda i banda de l’acrílic i col·loqueu-lo a l’interior del retall al tauler frontal. Feu servir una mica de super cola per enganxar-la al tauler frontal.

Pas 6: realitzeu els retalls al tauler de l’altaveu posterior

En primer lloc, feu retalls de ¼”per a la presa de connexió roscada i la presa de corrent continu femella femella. Igual que els botons de pressió, els fils no s’estenen. Utilitzeu el mateix procés descrit anteriorment per als botons, per fer rebaixes més grans a la part interior del panell posterior per a aquests dos gats roscats. Excepte, aquesta vegada, utilitzeu una broca Forstner de ¾ "per al recés i foradeu-la a 1/8" de l'exterior del tauler posterior i utilitzeu una broca Forstner de ¼ "per perforar el forat exterior que s'ajustarà perfectament a aquests dos ¼”Gats.

També tallareu els forats següents al tauler del paquet:

- Forat ating”d’acoblament per a cargols roscats procedents del deflector LED. Aquest forat de ¼”s’ha de perforar al centre mort al tauler posterior.

- (opcional) forat de ¾”per a l’entrada de ventiladors. Perforar on sigui convenient. Vaig centrar aquest forat a uns 2 de la vora superior.

- Eviteu els forats que vulgueu. He foradat dos forats de ¾”cap a les vores laterals del tauler posterior, per permetre la ventilació (els LED i el convertidor reductor es poden escalfar força).

Pas 7: acabeu la caixa de l’altaveu

Abans d’inserir el tauler frontal a la caixa de mitra, voldreu polir i acabar la carcassa i el tauler frontal. L’elecció final serà vostra. Com que els panells superior, inferior i lateral eren d’auró sòlid, acabo d’utilitzar Waterlox com a acabat.

També vaig fer un parell de còpies més de l’altaveu on vaig utilitzar tint d’anilina gris i oli Tru, per obtenir un acabat inspirat en la guitarra elèctrica. En un d’aquests he utilitzat pintura en aerosol negra per als panells frontal i posterior i, en l’altra, de color gris, he utilitzat pintura en aerosol blanca.

Pas 8: munteu la carcassa de la caixa dels altaveus

Abans d’enganxar la caixa, assegureu-vos que heu fet el pas anterior per als retalls de botons. A més, abans d’enganxar, poseu suports al voltant i desplaçeu-vos de les vores dels panells superior, inferior i lateral, contra els quals es recolzarà el tauler frontal. Tallar algunes tires de fusta de rebut (MDF o fusta contraxapada) aproximadament ½”d’alçada i enganxar-les i clavar-ne dues a cadascun dels panells superior, inferior i lateral. Les tires han de tenir una alçada de ½”o ¾”. Vaig col·locar les tires de suport davanteres a cada panell cap enrere a ¾”de la vora del frontal, de manera que el tauler d’altaveu frontal de ½” quedaria inserit per ¼”quan es recolzés contra els suports. Vegeu el vídeo aquí: https://www.youtube.com/embed/X1bEgGLwVLY?t=112 Assegureu-vos de no col·locar els suports al centre de 7 dels panells superior i inferior, ja que això interferiria amb que el vostre deflector LED es mogués a prop del difusor.

Tingueu en compte que al vídeo i a les imatges també he creat suports per a la part posterior. Per tal d’instruir-lo, he millorat el disseny dimensionant els gabinets dels altaveus interns perquè també serveixin de suport per al tauler posterior, de manera que no siguin necessaris elements de suport a la part posterior.

Després de fixar els suports, farem la carcassa exterior de la caixa dels altaveus amb panells superior, inferior i lateral. Aquesta és només una caixa articular bàsica de mitra, amb quatre costats. Utilitzeu cola de fusta i pinces per muntar. També recomano posar cinta adhesiva a les seccions frontals i laterals (perquè no s’enganxin amb la cola per a fusta) i col·locar-les a la caixa quan es fixi i mentre s’assequi la cola per assegurar-se que la teniu perfectament quadrada. i còmode.

Pas 9: connecteu els gabinets dels altaveus interiors i el tauler frontal a la carcassa

Prepareu els gabinets dels altaveus i el tauler frontal:

Cada recinte interior dels altaveus està format per una secció interior en forma de L que s’adapta als panells frontal, lateral, superior i inferior per formar un recinte.

En primer lloc, marqueu les taques dels cargols de l’altaveu fent servir el mateix altaveu com a guia. A continuació, foradeu prèviament

A continuació, practiqueu forats de ½”per als cables de l’altaveu a la peça de 4,5” x7,5”i poseu la peça de 4,5” x7,5”perpendicularment al tauler frontal, amb la vora interior a 5,5” del costat més proper del tauler de l’altaveu.. Utilitzeu cola i ungles per la part frontal per fixar aquestes peces (més endavant tornareu enrere i feu servir massilla de fusta i sorra per tapar els forats de les ungles). Nota: al vídeo, he utilitzat forats de butxaca, però he tingut problemes per perforar-los, de manera que no ho recomano.

Connecteu el recinte del tauler frontal i dels altaveus:

A continuació, fixeu els altaveus amb cargols als forats que heu perforat prèviament. (Els altaveus als quals he enllaçat han incorporat juntes perquè estiguin segellats. Ara inseriu aquesta estructura amb el tauler frontal, el costat perpendicular del recinte dels altaveus i els altaveus a la caixa dels altaveus. Introduïu els cables dels altaveus pel forat. En aquest moment, utilitzeu calafatat per segellar les vores interiors dels gabinets dels altaveus contra la part posterior del tauler frontal.

A continuació, foradeu els forats de butxaca a les vores laterals dels costats posteriors dels gabinets dels altaveus (1/2 "x6" x7,5 ") Ara fixeu els costats posteriors dels gabinets dels altaveus als panells laterals mitjançant cargols de cola i forats de butxaca, i enganxeu i enrosqueu la culata entre la part posterior del recinte i el costat interior perpendicular del recinte, per acabar els recintes.

Pas 10: feu el deflector LED mòbil

Per a això, utilitzarem la peça de ½ "x7,5" H per 8,5 "W que hem tallat abans.

1. Traieu una recessió de ½ "a aproximadament ¼" de profunditat al centre mort de la part davantera del deflector LED (això permetrà que el cap del pern es pugui encastar)

2. Practicar un forat per al centre mort de Nut”T-Nut a la part posterior (de manera que s’estén des de l’esquena fins al recés que heu perforat a la part frontal)

3. Martell a la femella en T des de la part posterior

4. Cargoleu el cargol hexagonal de 5 ¼-20 des de la part frontal (utilitzeu una super cola a la femella en T si teniu problemes amb la solta)

5. Practicar forats grans al vostre deflector que s’alineïn amb les ubicacions dels cables a la part posterior de la matriu LED (probablement voldreu soldar el condensador entre + i - a la matriu LED abans de fer-ho)

6. Tireu els cables de la matriu LED a través dels forats i col·loqueu la matriu LED súper al frontal del deflector (opcional: per a una dispersió de seguretat / calor, enganxeu la làmina d'alumini a la part frontal del deflector i, a continuació, enganxeu la matriu LED a l'alumini)

Pas 11: electrònica i codi

Aquí hi ha l’enllaç de Github al codi (en curs, però funciona):

Primer, descarregueu i instal·leu Arduino si encara no ho heu fet.

En segon lloc, haureu d’afegir la biblioteca FastLED a Arduino. (Només cal que cerqueu "FastLED" a la pestanya Biblioteques Arduino.)

En tercer lloc, pengeu el codi Arduino (enllaçat anteriorment) al vostre Arduino Mega (he utilitzat un Mega per la seva memòria i la mida del codi; és massa excessiu des de la perspectiva d'E / S). El codi suposa que: (a) els LED estan connectats al pin 2, (b) el polsador momentani es connecta al pin 5, (c) l’entrada del micròfon es connecta al pin A0 i (d) el pin de 3,3 V és connectat al pin AREF de l'Arduino (i a Vcc al micròfon electret).

Quant a l'electrònica, seguiu les senzilles instruccions que s'inclouen amb la placa Dayton Audio per connectar-la. És senzill; pràcticament plug n’play.

Agafareu les entrades de 19,7 V o 24 V + i terra de la presa de corrent femella i les dividireu amb un connector de femella de nivell de 3 o 5 vies. Connecteu l’interruptor d’encès / apagat de 24V entre la presa d’alimentació i aquesta divisió, de manera que funciona com un interruptor d’encesa / apagada de relé. Des de la divisió, executeu el 19,7 V directament a la placa d’àudio de Dayton i al convertidor de baixada (assegureu-vos d’ajustar el pas girant el cargol i utilitzeu un multímetre per verificar que produeix 5V).

A continuació, connecteu el botó d'encès / apagat de 5V entre la sortida del descens i la resta de components de 5V (Arduino, LEDs, polsador momentani i ventilador), de manera que serveixi de relé per encendre / apagar el 5V circuit separat de l’altaveu Bluetooth. A continuació, seguiu el diagrama Fritzing per connectar l'Arduino, els LED, el botó instantani de 5V i el ventilador.

El suport d’àudio Dayton s’utilitzarà per muntar la placa Bluetooth. És relativament barat i ho fa fàcil. Per muntar l’Arduino Mega, el convertidor de 5V i el ventilador de 5V al panell posterior, acabo d’utilitzar cargols separats de plàstic i súper cola

No entraré en molts detalls sobre la col·locació de peces a l’altaveu, perquè crec que no ho he fet molt bé. Tot i això, us puc donar algunes pautes per esbrinar el disseny. Primer, cargoleu tots els botons de 16 mm als forats del tauler superior. A continuació, utilitzeu connectors JST i connectors de femella de nivell per connectar tots els components electrònics, de manera que pugueu esbrinar com distribuir-los a l'interior de l'altaveu. A continuació, jugueu amb dissenys per trobar-ne un que funcioni. Quan esbrineu la ubicació dels components, assegureu-vos d’inserir el deflector LED al recinte, de manera que pugueu confirmar que els components estan allunyats del pern roscat que s’estén des del deflector fins al tauler posterior de l’altaveu i assegureu-vos que el deflector té espai per desplaçar-se cap endavant i cap enrere (des del nivell del difusor fins a ½”més o menys del difusor).

Desconnecteu els components mitjançant connectors JST i femelles de nivell perquè pugueu connectar-ho permanentment. Utilitzeu una cola súper per connectar l’Arduino Mega, el convertidor reductor de 5V i el ventilador de 5V a les ubicacions que acabeu d’esbrinar. Ara torneu a connectar-ho tot i proveu que tota l'electrònica funcioni correctament.

SUGGERIMENT SI LA REACTIVITAT D'ÀUDIO NO SEMBLA: La sensibilitat del micròfon pot variar molt. Si la capacitat de resposta no sembla correcta, utilitzeu el monitor sèrie per llegir els valors del micròfon, esbrineu el rang quan esteu reproduint una cançó des de la font de so que voleu utilitzar i ajusteu els paràmetres MIC_HIGH i MIC_LOW al codi. Jugar amb aquests canviarà dràsticament la reacció del codi al so.

Pas 12: connecteu el tauler posterior i inicieu-lo

Introduïu el tauler posterior a la caixa de l’altaveu i assegureu-vos d’alinear el forat central de ¼”del tauler posterior amb el pern de ¼-20, de manera que el pern roscat s’estengui pel forat. Ara carregueu la femella de rosca al pern, de manera que podeu ajustar la distància entre el deflector LED i el difusor girant la rosca de rosca (que serveix essencialment com a cargol polze). Feu prèviament forats per als cargols de llautó a les cantonades del tauler posterior i fixeu el tauler posterior cargolant els cargols de llautó.

Connecteu-lo, connecteu el telèfon al Bluetooth i gaudiu-ne.

Primer premi del Concurs LED 2017

Accèssit al Concurs Wireless