Altoparlante Bluetooth con matrice LED reattiva alla musica: 12 passaggi (con immagini)

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

Questo progetto partecipa al Wireless Contest e al LED Contest -- se ti piace, apprezzerei molto il tuo voto. Grazie!

Ho progettato e costruito un altoparlante Bluetooth fai da te con una matrice LED integrata. La matrice di LED include una serie di diverse modalità di visualizzazione, tra cui una modalità caminetto, una modalità "arte in movimento" astratta e diverse che reagiscono alla musica tramite un microfono all'interno della cassa dell'altoparlante. Non ho visto nessun altro prodotto pensato per la casa, che sposa in questo modo vista e suono.

L'idea per questo progetto è nata in un modo un po' poco ortodosso. Volevo costruire qualcosa per diversi amici in attesa di neonati. Volevo un regalo che aiutasse i loro figli a svilupparsi neurologicamente e un regalo che non avrebbero superato. Avendo realizzato numerosi progetti LED e avendo una certa esperienza nella lavorazione del legno, mi è venuta l'idea di integrare una matrice LED audio-reattiva in un altoparlante Bluetooth.

La cassa dell'altoparlante ha comportato una discreta quantità di lavorazione del legno. L'esterno della scatola è realizzato in legno di acero riccio grezzo, che ho fresato a 3/4 . I pannelli anteriore e posteriore sono realizzati in MDF. La finitura dell'acero riccio è stata ispirata dalle finiture delle chitarre elettriche, come quelle viste su alcuni delle mie chitarre Paul Reed Smith preferite.

Internamente, sto usando una scheda amplificatore bluetooth Dayton Audio 2x15w per l'audio e un Arduino Mega per controllare una matrice LED 16x16 (LED WS2812). Un piccolo microfono a elettrete all'interno della cassa dell'altoparlante rileva la musica in riproduzione e fornisce un segnale che Arduino può utilizzare per creare un display reattivo sui LED.

Il design consente anche la regolazione meccanica per cambiare completamente l'aspetto della matrice LED; da pixelato ad astratto. Sono particolarmente orgoglioso di questa funzione, poiché non l'ho mai vista da nessun'altra parte prima e l'effetto è molto bello (è mostrato verso la fine del video). La matrice LED è montata su un deflettore dietro il diffusore acrilico semitrasparente bianco e, ruotando una vite a testa zigrinata sul retro dell'altoparlante, è possibile avvicinare o allontanare il deflettore LED dal diffusore. La vite a testa zigrinata consente quindi di passare da un display pixelato (dove sono visibili i singoli LED), a un display astratto, in cui i LED si sfocano insieme per formare un'arte in movimento, con un effetto quasi 3D.

Passaggio 1: raccogliere i rifornimenti

Legna:

Puoi realizzare la cassa dell'altoparlante con qualsiasi tipo di legno che ti piace. Ho usato acero massiccio da 3/4" per il perimetro della cassa dell'altoparlante, MDF da ½" per il pannello anteriore, MDF da " per il pannello posteriore (ma consiglierei invece ½") e compensato da ½" di scarto per le casse interne degli altoparlanti.

Diffusore:

Foglio acrilico bianco semitrasparente:

Elettronica:

Arduino Mega (o clone):

Matrice LED 16x16:

Alimentazione 19,7V o 24V (almeno 60w):

Altoparlanti Full Range da 3”:

Scheda amplificatore Bluetooth Dayton Audio 2x15w:

Pacchetto di accessori Dayton Audio con jack di ingresso audio:

Staffa per scheda Dayton Audio:

Condensatore da 1000 mF:

Resistenza da 330 ohm

Microfono Electret con guadagno automatico:

24V 16mm Pulsante LED on/off a scatto:

5V 16mm Pulsante LED on/off a scatto:

Pulsante LED momentaneo 5V 16mm:

Jack di potenza femminile:

Connettori a forcella:

Connettori per cavi con dado a leva:

Convertitore step-down:

Opzione alimentazione alternativa:

Alimentazione 5V (almeno 70w):

Convertitore step-up (da aumentare a 19,7V per circuito altoparlanti):

Deflettore LED e hardware

5 1/4-20 bullone

Dado a T (filettato 1/4-20)

Vite a testa zigrinata con dado zigrinato (filettatura 1/4-20):

Viti in ottone:

Strumenti/Altre cose

Bit di Forstner:

Passaggio 2: taglia il legno

Ecco la lista di taglio per un altoparlante che è 22 "W x 9" H x 6" D. Puoi tagliare dal legno di tua scelta, legno duro, MDF o compensato. (L'MDF è migliore del compensato per gestire le vibrazioni degli altoparlanti, a quanto ho capito.)

Pannelli superiore/inferiore Cassa altoparlante: (2) ¾”x22”x6” (estremità smussate)

Cassa altoparlante dei pannelli laterali: (2) ¾”x9”x6” (estremità smussate, sottrarre 1,5” se si eseguono giunzioni di testa)

Piastra frontale: ½"x20,5"x7,5"

Piastra posteriore: ½"x20,5"x7,5"

Deflettore LED: ½ "x7,5" Hx 8,5 W"

Custodie per altoparlanti: (2) ½”x7,5”x4,25”, (2) ½”x7,5”x5,5”

Utilizzare una sega circolare, una sega da banco e/o una troncatrice per tagliare l'elenco delle parti sopra.

Passaggio 3: eseguire ritagli nel pannello superiore per i controlli del pulsante

Prima di incollare la scatola, dobbiamo praticare dei ritagli nel nostro pannello superiore per i tre pulsanti da 16 mm (~ 5/8 ). Il pulsante di accensione/spegnimento a 24 V accende e spegne tutto, il pulsante di accensione/spegnimento a 5 V accende e spegne il circuito a 5 V (con la matrice LED e Arduino) separatamente dall'altoparlante Bluetooth e il pulsante momentaneo da 5 V cambierà modalità sulla matrice LED.

Le filettature su questi bottoni da 16 mm non sono abbastanza lunghe da estendersi attraverso il legno, quindi dovremo praticare degli incavi più grandi all'interno del pannello superiore, per avvitare il dado alle filettature su ogni bottone e fissarli. Segna i punti centrali per l'altoparlante sul lato inferiore del pannello superiore, con uno centrato esattamente e gli altri due sfalsati dal centro di 1,75 "su entrambi i lati. Quindi utilizzare una punta Forstner da 1-3/8" all'interno del pannello superiore per praticare un foro entro 1/4" dalla parte superiore (ad esempio, impostare un arresto per 1/2" di profondità sul trapano a colonna). Usa il punto centrale a sinistra della punta Forstner come guida per forare il punto centrale con una punta da trapano piccola (ad es. 1/8"), che ti consentirà di allineare le cose quando fori dal lato opposto. Ora capovolgilo e usa una punta Forstner da 5/8 "per praticare ogni foro dall'alto, in modo da avere un foro che si adatta perfettamente ai pulsanti da 16 mm. Questo processo è mostrato qui:

Passaggio 4: taglia e dipingi il pannello dell'altoparlante anteriore

Per prima cosa dovrai usare una matita per segnare il punto centrale di ogni altoparlante. Ho segnato i miei punti centrali a 3,5" dal bordo laterale più vicino e centrato verticalmente (3,75" dal bordo superiore/inferiore), in modo che i diffusori fossero inseriti di 2" dal bordo del pannello dei diffusori. Quindi usa la matita per disegnare un quadrato da 6,75 "x 6,75" centrato verticalmente e orizzontalmente sul pannello frontale. Questo quadrato è il ritaglio per la matrice LED.

Quindi, usa una sega a tazza da 3 per ritagliare i fori per gli altoparlanti, centrati sui punti che hai segnato. Si consiglia un trapano a colonna, ma probabilmente potresti cavartela con la perforazione manuale se stai attento.

Quindi utilizzare una punta del router angolata per conferire un bordo smussato all'interno di ciascun altoparlante e al ritaglio della matrice LED.

Infine, ti consigliamo di dipingere il pannello frontale dell'MDC. Per il fronte e il retro in MDF, ho usato vernice spray bianca e l'ho ricoperto con alcune mani di vernice trasparente. Ho realizzato anche una versione con pannello frontale nero, dove ho usato vernice spray nera.

Passaggio 5: tagliare e attaccare il diffusore

Taglia un pezzo del tuo acrilico a 7 "x 7" con una sega da tavolo, una sega circolare o un seghetto alternativo. Rimuovi solo i bordi della plastica protettiva su entrambi i lati dell'acrilico e posizionalo all'interno del ritaglio nel pannello frontale. Usa della super colla per incollarlo sul pannello frontale.

Passaggio 6: eseguire i ritagli nel pannello dell'altoparlante posteriore

Per prima cosa, pratica dei ritagli da " per il jack line-in filettato e il jack di alimentazione CC femmina filettato. Come i pulsanti, i fili non si estendono attraverso. Utilizzare lo stesso procedimento descritto sopra per i pulsanti, per realizzare incavi più grandi all'interno del pannello posteriore per questi due jack filettati. Tranne, questa volta, utilizzare una punta Forstner da " per l'incavo e forarlo fino a 1/8" dall'esterno del pannello posteriore, e utilizzare una punta Forstner da " per praticare il foro esterno che si adatterà perfettamente a questi due ¼” jack.

Inoltre, taglierai i seguenti fori nel pannello del pacco:

- Accoppiamento” foro per bullone filettato proveniente dal deflettore LED. Questo foro da ¼” dovrebbe essere praticato al centro del pannello posteriore.

- (optional) foro ¾” per aspirazione ventola. Trapano dove conveniente. Ho centrato questo foro a circa 2 pollici dal bordo superiore.

- Fori di sfiato a piacere. Ho praticato due fori da ¾ verso i bordi laterali del pannello posteriore, per consentire la ventilazione (i LED e il convertitore step-down possono diventare piuttosto caldi).

Passaggio 7: finire il guscio della cassa dell'altoparlante

Prima di inserire il pannello frontale nella scatola per mitra, ti consigliamo di carteggiare e rifinire il guscio e il pannello frontale. La scelta della finitura dipende da te. Poiché i miei pannelli superiore, inferiore e laterale erano in acero massiccio, ho usato solo Waterlox come finitura.

Ho anche realizzato un altro paio di copie dell'altoparlante in cui ho usato colorante all'anilina grigia e Tru-oil, per una finitura ispirata alla chitarra elettrica. Su uno di questi ho usato vernice spray nera per i pannelli anteriore e posteriore, e sull'altro grigio ho usato vernice spray bianca.

Passaggio 8: assemblare il guscio della cassa dell'altoparlante

Prima di incollare la scatola, assicurati di aver eseguito il passaggio precedente per i ritagli dei bottoni. Inoltre, prima di incollare, attaccare i supporti intorno e sfalsati dai bordi dei pannelli superiore, inferiore e laterale, su cui poggerà il pannello anteriore. Taglia alcune strisce di legno di scarto (MDF o compensato) alte circa ½ ", quindi incolla e inchioda due di esse su ciascuno dei pannelli superiore, inferiore e laterale. Le strisce dovrebbero essere alte ½" o ¾". Ho posizionato le strisce di supporto anteriore su ciascun pannello indietro di ¾" dal bordo della parte anteriore, in modo che il pannello dell'altoparlante anteriore da ½" sia inserito di ¼" quando appoggiato ai supporti. Guarda il video qui: https://www.youtube.com/embed/X1bEgGLwVLY?t=112 Assicurati di non mettere i supporti nella campata centrale da 7" dei pannelli superiore e inferiore, poiché ciò interferirebbe con il tuo deflettore LED che si avvicina al diffusore.

Nota, nel video e nelle foto, ho realizzato anche dei supporti per la schiena. Per questo istruttivo, ho migliorato il design dimensionando le custodie interne degli altoparlanti in modo che servano anche come supporto per il pannello posteriore, in modo tale che i pezzi di supporto non siano necessari sul retro.

Dopo aver fissato i supporti, realizzeremo il guscio esterno della cassa dell'altoparlante con i pannelli superiore, inferiore e laterali. Questa è solo una scatola di giunzione a mitra di base, con quattro lati. Usa colla per legno e morsetti per assemblare. Consiglio anche di mettere del nastro adesivo per pittori sulle sezioni anteriore e laterale (in modo che non si attacchino alla colla per legno) e di metterli nella scatola quando si blocca e mentre la colla si asciuga, per assicurarti di averlo perfettamente quadrato e aderente.

Passaggio 9: collegare le custodie degli altoparlanti interni e il pannello anteriore alla shell

Preparare le casse degli altoparlanti e il pannello anteriore:

Ciascun altoparlante interno è costituito da una sezione interna a forma di L, che si adatta ai pannelli anteriore, laterale, superiore e inferiore per formare un involucro.

Innanzitutto, contrassegna i punti per le viti dell'altoparlante utilizzando l'altoparlante stesso come guida. Quindi preforare i fori

Quindi, praticare fori da ½ "per i cavi degli altoparlanti nel pezzo da 4,5"x7,5" e collegare il pezzo da 4,5"x7,5" perpendicolarmente al pannello anteriore, con il bordo interno a 5,5" dal lato più vicino del pannello dell'altoparlante. Usa la colla e le unghie dalla parte anteriore per attaccare questi pezzi (in seguito tornerai indietro e userai stucco per legno e sabbia per coprire i fori dei chiodi). Nota: nel video ho usato dei fori tascabili, ma ho avuto problemi con la perforazione, quindi non consiglio in questo modo.

Fissare il pannello anteriore e le custodie degli altoparlanti:

Quindi, fissa gli altoparlanti con le viti ai fori che hai preforato. (Gli altoparlanti che ho collegato hanno guarnizioni integrate, quindi sono sigillati. Ora inserisci questa struttura con il pannello anteriore, il lato perpendicolare dell'involucro dell'altoparlante e gli altoparlanti, nella scatola dell'altoparlante. Infila i fili degli altoparlanti attraverso il foro. A questo punto, usa un po' di mastice per sigillare i bordi interni delle casse degli altoparlanti contro il retro del pannello anteriore (opzionale: aggiungi ora un po' di polyfill alle casse degli altoparlanti).

Quindi, praticare dei fori tascabili sui bordi laterali dei lati posteriori delle custodie per altoparlanti (1/2"x6"x7,5") Ora fissare i lati posteriori delle custodie per altoparlanti ai pannelli laterali utilizzando la colla e le viti per fori tascabili e incollare e avvitare il giunto di testa tra il lato posteriore dell'armadio e il lato interno perpendicolare dell'armadio, per rifinire gli armadi.

Passaggio 10: crea il deflettore LED mobile

Per questo, useremo il pezzo ½ "x7,5" H per 8,5 "W che abbiamo tagliato in precedenza.

1. Praticare una recessione di ½" di circa " di profondità nel punto morto della parte anteriore del LED Baffle (questo consentirà di incassare la testa del bullone a filo)

2. Praticare un foro per il punto morto del dado a T da ¼” nella parte posteriore (in modo che si estenda dal retro fino all'incavo appena praticato nella parte anteriore)

3. Martellare il dado a T da dietro

4. Avvitare il bullone esagonale da 5 ¼-20 dalla parte anteriore (usare la colla super sul dado a T se si riscontrano problemi con l'allentamento)

5. Praticare grandi fori nel deflettore che si allineano con le posizioni dei fili sul retro della matrice LED (probabilmente vorrai saldare il condensatore tra il + e - sulla matrice LED, prima di farlo)

6. Tirare i fili della matrice LED attraverso i fori e la matrice LED super colla sulla parte anteriore del deflettore (opzionale: per sicurezza/dispersione del calore, incollare il foglio di alluminio sulla parte anteriore del deflettore, quindi incollare la matrice LED sull'alluminio)

Passaggio 11: elettronica e codice

Ecco il link Github al codice (in corso, ma funziona):

Innanzitutto, scarica e installa Arduino se non l'hai già fatto.

In secondo luogo, dovrai aggiungere la libreria FastLED ad Arduino. (Basta cercare "FastLED" nella scheda delle librerie di Arduino.)

Terzo, carica il codice Arduino (collegato a sopra) sul tuo Arduino Mega (ho usato un Mega a causa della sua memoria e delle dimensioni del codice, è eccessivo dal punto di vista I/O). Il codice presuppone che: (a) i LED siano collegati al pin 2, (b) il pulsante momentaneo sia collegato al pin 5, (c) l'ingresso del microfono sia collegato al pin A0 e (d) il pin 3.3V sia cablato al pin AREF dell'Arduino (e al Vcc del microfono elettrete).

Passando all'elettronica, segui le semplici istruzioni fornite con la scheda Dayton Audio per collegarla. È semplice; praticamente plug and play.

Prenderai gli ingressi da 19,7 V o 24 V + e massa dal jack di alimentazione femmina e li dividerai con un connettore a dado di livello a 3 o 5 vie. Collegare l'interruttore di accensione/spegnimento a 24 V tra il jack di alimentazione e questo split, in modo che funzioni come interruttore di accensione/spegnimento del relè. Dalla divisione, esegui il 19,7 V direttamente alla scheda audio Dayton e al convertitore step-down (assicurati di regolare lo step down ruotando la sua vite e usa un multimetro per verificare che emetta 5V).

Quindi cablare il pulsante di accensione/spegnimento 5V tra l'uscita dello step-down e il resto dei componenti 5V (Arduino, LED, pulsante momentaneo e ventola), in modo che funga da relè per accendere/spegnere il 5V circuito separato dall'altoparlante Bluetooth. Quindi segui il diagramma di Fritzing per collegare Arduino, LED, pulsante momentaneo da 5 V e ventola.

La staffa audio Dayton verrà utilizzata per montare la scheda Bluetooth. È relativamente poco costoso e lo rende facile. Per montare l'Arduino Mega, il convertitore step-down da 5 V e la ventola da 5 V sul pannello posteriore, ho usato solo viti distanziatrici in plastica e colla super

Non entrerò in molti dettagli sul posizionamento delle parti nell'altoparlante, perché non credo di averlo fatto molto bene. Tuttavia, posso darti alcune linee guida per capire il layout. Per prima cosa, avvita tutti i pulsanti da 16 mm nei fori del pannello superiore. Quindi usa i connettori JST e i connettori del dado di livello per collegare tutti i componenti elettronici, in modo da poter capire come disporli all'interno dell'altoparlante. Quindi gioca con i layout per trovarne uno che funzioni. Quando si determina il posizionamento dei componenti, assicurarsi di inserire il pannello LED nell'involucro, in modo da poter verificare che i componenti siano liberi dal bullone filettato che si estende dal pannello al pannello posteriore dell'altoparlante e assicurarsi che il deflettore ha spazio per essere spostato avanti e indietro (dalla linea con il diffusore a ½ o giù di lì dal diffusore).

Scollegare i componenti tramite connettori JST e dado di livello, in modo da poter collegare tutto in modo permanente. Usa la colla super per collegare Arduino Mega, il convertitore step-down da 5 V e la ventola da 5 V nelle posizioni che hai appena capito. Ora ricollega tutto e verifica che tutta l'elettronica funzioni correttamente.

SUGGERIMENTO SE LA REATTIVITÀ AUDIO NON SEMBRA CORRETTA: La sensibilità del microfono può variare molto. Se la reattività non sembra corretta, utilizzare il monitor seriale per leggere i valori del microfono, calcolare l'intervallo quando si riproduce una canzone dalla sorgente sonora che si intende utilizzare e regolare i parametri MIC_HIGH e MIC_LOW nel codice. Giocare con quelli cambierà drasticamente il modo in cui il codice reagisce al suono.

Passaggio 12: collega il pannello posteriore e avvialo

Inserisci il pannello posteriore nella cassa dell'altoparlante, assicurandoti di allineare il foro centrale da” nel pannello posteriore con il bullone da -20, in modo che il bullone filettato si estenda attraverso il foro. Ora avvita il dado zigrinato sul bullone, in modo da poter regolare la distanza tra il deflettore LED e il diffusore ruotando il dado zigrinato (che essenzialmente funge da vite a testa zigrinata). Preforare i fori per le viti in ottone negli angoli del pannello posteriore e fissare il pannello posteriore avvitando le viti in ottone.

Collegalo, collega il telefono al Bluetooth e divertiti!

Primo Premio al LED Contest 2017

Secondo Premio al Wireless Contest