Bluetooth-højttaler m/ musikreaktiv LED-matrix: 12 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Dette projekt er med i den trådløse konkurrence og LED -konkurrencen - hvis du kan lide det, ville jeg sætte stor pris på din stemme. Tak!

Jeg har designet og bygget en DIY Bluetooth -højttaler med en integreret LED -matrix. LED -matrixen indeholder en række forskellige visualiseringstilstande, herunder en pejsetilstand, en abstrakt "bevægelig kunst" -tilstand og flere, der reagerer på musikken via en mikrofon inde i højttalerboksen. Jeg har ikke set noget andet produkt designet til hjemmet, som gifter sig med syn og lyd på denne måde.

Ideen til dette projekt opstod på en lidt uortodoks måde. Jeg ville bygge noget til flere venner, der ventede nyfødte. Jeg ville have en gave, der ville hjælpe deres børn med at udvikle sig neurologisk og en gave, som de ikke ville vokse fra. Efter at have gennemført en række LED-projekter og haft en vis træbearbejdning, kom jeg på ideen om at integrere en lydreaktiv LED-matrix i en Bluetooth-højttaler.

Højttalerkassen involverede en hel del træbearbejdning. Kassens yderside er lavet af groft, krøllet ahorntømmer, som jeg fræste til 3/4 . Front- og bagpanelerne er lavet af MDF. Finishen af det krøllede ahorn blev inspireret af elektriske guitarfinisher, som dem man kan se på nogle af mine yndlings Paul Reed Smith guitarer.

Internt bruger jeg et 2x15w Dayton Audio bluetooth -forstærkerkort til lyden og en Arduino Mega til at styre 16x16 LED -matrix (WS2812 LED'er). En lille elektretmikrofon inde i højttalerboksen registrerer den musik, der afspilles, og giver et signal, Arduino kan bruge til at skabe reaktivt display på lysdioderne.

Designet giver også mulighed for mekanisk justering for helt at ændre udseendet af LED -matricen; fra pixeleret til abstrakt. Jeg er særlig stolt over denne funktion, da jeg ikke har set den andre steder før, og effekten er meget cool (den vises mod slutningen af videoen). LED-matrixen er monteret på en baffle bag den hvide halvtransparente akryldiffusor, og ved at dreje en tommelfingerskrue på bagsiden af højttaleren kan du flytte LED-bafflen mod eller væk fra diffusoren. Tommelfingerskruen giver dig dermed mulighed for at gå fra en pixeleret skærm (hvor individuelle lysdioder er synlige), til et abstrakt display, hvor lysdioderne sløres sammen for at danne bevægelig kunst, med en næsten 3D-lignende effekt.

Trin 1: Saml forbrugsvarer

Træ:

Du kan lave højttalerboksen af enhver træsort, du kan lide. Jeg brugte 3/4”massiv ahorn til omkredsen af højttalerboksen, ½” MDF til frontpanelet, ¼”MDF til bagpanelet (men vil anbefale ½” i stedet) og skrot ½”krydsfiner til de indvendige højttalerkabinetter.

Diffuser:

Halvtransparent hvidt akrylark:

Elektronik:

Arduino Mega (eller klon):

16x16 LED Matrix:

19,7V eller 24V strømforsyning (mindst 60w):

3”Full Range højttalere:

Dayton Audio 2x15w Bluetooth forstærkerkort:

Dayton Audio-tilbehørspakke med lydindgangsstik:

Beslag til Dayton Audio board:

1000 mF kondensator:

330 ohm modstand

Auto-gain Electret-mikrofon:

24V 16mm Låsende tænd/sluk LED trykknap:

5V 16mm Låsende tænd/sluk LED trykknap:

5V 16mm Momentary LED trykknap:

Kvinde Power Jack:

Spade -stik:

Lever-møtrik Wire Connectors:

Step-down converter:

Alternativ strømindstilling:

5V strømforsyning (mindst 70w):

Step-up converter (for at hæve til 19,7V for højttalerkredsløb):

LED Baffle & Hardware

5”1/4-20 bolt

T-møtrik (1/4-20 gevind)

Knurl Nut Thumb Screw (1/4-20 gevind):

Messingskruer:

T ools/andre ting

Forstner Bits:

Trin 2: Skær træet

Her er snitlisten for en højttaler, der er 22 "B x 9" H x 6 "D. Du kan skære fra træet efter eget valg, hårdttræ, MDF eller krydsfiner. (MDF er bedre end krydsfiner til at håndtere vibrationer i højttalere, som jeg forstår det.)

Top/bundpaneler Højttalerboks: (2) ¾”x22” x6”(gerede ender)

Sidepaneler Højttalerboks: (2) ¾”x9” x6”(geringsender, træk 1,5” fra, hvis du foretager stødled)

Frontplade: ½ "x20.5" x7.5"

Bagplade: ½ "x20.5" x7.5"

LED Baffle: ½ "x7.5" Hx 8.5W"

Højttalerkabinetter: (2) ½ "x7.5" x4.25 ", (2) ½" x7.5 "x5.5"

Brug en cirkelsav, en bordsav og/eller geringssav til at skære ovenstående deleliste.

Trin 3: Lav udskæringer i toppanelet til trykknapper

Inden vi limer boksen op, skal vi lave udskæringer i vores øverste panel til de tre 16 mm (~ 5/8”) trykknapper. 24V lås tænd/sluk knappen tænder og slukker alt, 5V lås tænd/sluk knappen tænder og slukker 5V kredsløbet (med LED matrix og Arduino) separat fra Bluetooth højttaleren, og 5V momentan knap ændrer tilstande på LED -matrixen.

Trådene på disse 16 mm knapper er ikke lange nok til at strække sig gennem træet, så vi bliver nødt til at bore større fordybninger på indersiden af det øverste panel for at skrue møtrikken til gevindene på hver knap og fastgøre dem. Marker centerpunkter for højttaleren på undersiden af det øverste panel, med et centreret nøjagtigt, og de to andre forskudt fra midten med 1,75”på hver side. Brug derefter en 1-3/8”Forstner-bit på indersiden af det øverste panel til at bore et hul inden for 1/4” fra toppen (f.eks. Sæt et stop på 1/2”dybt på din boremaskine). Brug den midterste prik til venstre fra Forstner -boret som en vejledning til at bore gennem centerpunktet med en lille (f.eks. 1/8”) bor, som giver dig mulighed for at justere tingene, når du borer fra den modsatte side. Vend det nu om, og brug en 5/8”Forstner -bit til at bore igennem hvert hul fra toppen, så du har et hul, der passer perfekt til 16 mm -knapperne. Denne proces vises her:

Trin 4: Klip og mal fronthøjttalerpanelet

Først vil du bruge en blyant til at markere midtpunktet for hver højttaler. Jeg markerede mine midterpunkter på 3,5”fra nærmeste sidekant og centreret lodret (3,75” fra øverste/nederste kant), så højttalerne ville være indsat 2”fra kanten af højttalerpanelet. Brug derefter din blyant til at tegne en 6,75 "x 6,75" firkant, der er centreret lodret og vandret på frontpanelet. Denne firkant er udskæringen for LED -matrixen.

Brug derefter en 3”hulsav til at skære hullerne til højttalerne ud, centreret om de punkter, du har markeret. En boremaskine anbefales, men du kan sandsynligvis slippe af sted med håndboring, hvis du er forsigtig.

Brug derefter en vinklet routerbit til at give indersiden af hver højttalerudskæring og LED -matrixudskæringen en affaset kant.

Endelig vil du male MDC -frontpanelet. Til MDF for og bag brugte jeg hvid spraymaling og toppede den med et par lag klar lak. Jeg lavede også en version med et sort frontpanel, hvor jeg brugte sort spraymaling.

Trin 5: Klip og fastgør diffusoren

Skær et stykke af din akryl til 7 "x 7" med en bordsav, cirkelsav eller stiksav. Skræl bare kanterne af den beskyttende plastik tilbage på hver side af akrylen, og placer den på indersiden af din udskæring i frontpanelet. Brug lidt superlim til at lime det på frontpanelet.

Trin 6: Lav udskæringer i baghøjttalerpanelet

Lav først ¼”udskæringer til den gevindskårne line-in jackstik og gevindskåret kvindelig DC power jack. Ligesom trykknapperne strækker trådene sig ikke igennem. Brug den samme proces, der er beskrevet ovenfor til knapperne, til at lave større fordybninger på indersiden af bagpanelet til disse to gevindstik. Undtagen, denne gang skal du bruge en ¾”Forstner -bit til fordybningen og bore den inden for 1/8” af ydersiden af bagpanelet, og brug en ¼”Forstner -bit til at bore det udvendige hul, der passer godt til disse to ¼”Stik.

Du skærer også følgende huller i pakningspanelet:

- Parring ¼”hul til gevindbolt, der kommer fra LED -baffel. Dette ¼”hul skal bores dødt i bagpanelet.

- (valgfrit) ¾”hul til ventilatorindtag. Bor hvor det er praktisk. Jeg centrerede dette hul cirka 2”fra den øverste kant.

- Udluft huller som ønsket. Jeg borede to ¾”huller mod sidekanterne på bagpanelet for at muliggøre ventilation (lysdioderne og trin-ned-konverteren kan blive temmelig varme).

Trin 7: Afslut højttalerkassen

Inden frontpanelet indsættes i geringsboksen, skal du slibe og afslutte skallen og frontpanelet. Valget af finish er op til dig. Da min top, bund og sidepaneler var massive ahorn, brugte jeg bare Waterlox som finish.

Jeg lavede også et par eksemplarer mere af højttaleren, hvor jeg brugte grå anilinfarve og Tru-olie til en elektrisk guitarinspireret finish. På en af disse brugte jeg sort spraymaling til front- og bagpanelerne, og på den anden grå brugte jeg hvid spraymaling.

Trin 8: Saml højttalerkassen

Inden limning af kassen, skal du sørge for at have udført ovenstående trin for knapudskæringerne. Før limning skal du også fastgøre understøtninger rundt om og forskyde fra kanterne på toppen, bunden og sidepanelerne, som frontpanelet vil hvile imod. Skær nogle strimler af træ (MDF eller krydsfiner) omkring ½”høje, og lim og søm to af dem til hver af de øverste, nederste og sidepaneler. Strimlerne skal være ½”eller ¾” høje. Jeg satte de forreste understøtningslister på hvert panel tilbage med ¾”fra kanten af fronten, så ½” fronthøjttalerpanelet ville blive indsat med ¼”, når det hvilede mod understøtningerne. Se videoen her:

Bemærk, i videoen og billederne lavede jeg også understøtninger til bagsiden. Til dette instruerbare forbedrede jeg designet ved at dimensionere de indvendige højttalerkabinetter, så de også fungerer som understøttelse af bagpanelet, så der ikke er behov for understøtninger bagpå.

Efter montering af understøtningerne laver vi den ydre skal af højttalerboksen med top, bund og sidepaneler. Dette er bare en grundlæggende geringsledskasse med fire sider. Brug trælim og klemmer til at samle. Jeg anbefaler også at lægge nogle malere tape på dine for- og sidesektioner (så de ikke klæber til trælim) og placere dem i kassen, når de klemmes fast, og mens limen tørrer, for at sikre at du har den helt firkantet og tæt.

Trin 9: Fastgør de indvendige højttalerkabinetter og frontpanelet til skallen

Forbered højttalerkabinetter og frontpanel:

Hvert indre højttalerkabinet er hver lavet af en L-formet indvendig sektion, som passer mod front-, side-, top- og bundpanelerne for at danne et kabinet.

Marker først pletter til dine højttalerskruer ved hjælp af selve højttaleren som en vejledning. Derefter forbore huller

Bor derefter ½”huller til højttalerkabler i 4.5” x7.5”stykket, og fastgør 4.5” x7.5”stykket vinkelret på frontpanelet, med sin inderkant på 5.5” fra den nærmeste side af højttalerpanelet. Brug lim og søm forfra til at fastgøre disse stykker (du går senere tilbage og bruger træspartel og sand til at dække sømhuller). Bemærk: i videoen brugte jeg lommehuller, men havde problemer med at de borede igennem, så jeg anbefaler ikke denne måde.

Fastgør frontpanelet og højttalerkabinetterne:

Fastgør derefter højttalerne med skruer til de huller, du har forboret. (Højttalerne, jeg linkede til, har indbyggede pakninger, så de er forseglede. Indsæt nu denne struktur med frontpanelet, vinkelret side af højttalerkabinettet og højttalere i højttalerkassen. Tråd højttalerkabler gennem hullet. På dette tidspunkt, brug en smule tætning til at forsegle de inderste kanter af højttalerkabinetterne mod bagsiden af frontpanelet. (Valgfrit: tilføj noget polyfyld nu til højttalerkabinetterne.)

Bor derefter lommehuller i sidekanterne på bagsiden af højttalerkabinetterne (1/2”x6” x7,5”) Nu fastgøres bagsiden af højttalerkabinetterne til sidepanelerne ved hjælp af lim- og lommeskruer og lim og skru bagdelen mellem kabinettets bagside og kabinets vinkelrette inderside for at afslutte kabinetterne.

Trin 10: Lav den bevægelige LED Baffle

Til dette vil vi bruge det ½ "x7.5" H x 8.5 "W stykke, vi skar tidligere.

1. Bor en ½”recession cirka ¼” dybt inde i dødpunktet på forsiden af din LED Baffle (dette gør det muligt for dit bolthoved at blive forsænket i skyl)

2. Bor et hul til ¼”T-Nut dead center i ryggen (så det strækker sig bagfra til fordybning, du lige har boret foran)

3. Hammer i T-møtrikken bagfra

4. Skru 5”¼-20 sekskantskrue igennem forfra (brug superlim på T-møtrikken, hvis du har problemer med at den løsner)

5. Bor store huller i din baffle, der flugter med placeringen af ledninger bag på LED -matrix (du vil sandsynligvis lodde kondensatoren mellem + og - på din LED -matrix, før du gør dette)

6. Træk LED -matrixledninger gennem huller, og superlim LED -matrix til fronten af bafflen (valgfrit: for sikkerhed / varmespredning, lim aluminiumsplade på forsiden af bafflen, lim derefter LED -matrixen til aluminiumet)

Trin 11: Elektronik og kode

Her er Github-linket til koden (i gang, men virker):

Først skal du downloade og installere Arduino, hvis du ikke allerede har gjort det.

For det andet skal du tilføje FastLED -biblioteket til Arduino. (Bare søg efter "FastLED" på fanen Arduino -biblioteker.)

For det tredje skal du uploade Arduino -koden (linket til ovenstående) til din Arduino Mega (jeg brugte en Mega på grund af dens hukommelse og kodens størrelse; den er meget overkill fra I/O -perspektiv). Koden antager, at: (a) lysdioderne er forbundet til pin 2, (b) den øjeblikkelige trykknap er forbundet til pin 5, (c) mikrofonindgangen er forbundet til pin A0, og (d) 3,3V pin er kablet til AREF -stiften på Arduino (og til Vcc på electret -mikrofonen).

Hvad angår elektronikken, skal du følge de enkle instruktioner, der fulgte med Dayton Audio -kortet, for at tilslutte det. Det er ligetil; stort set plug n 'play.

Du tager 19,7 V eller 24 V + og jordindgange fra hunstikket, og deler dem med et 3-vejs eller 5-vejs niveau-møtrik stik. Led 24V -låsen til/fra -kontakten mellem strømstikket og denne split, så det fungerer som et relæ til/fra -kontakt. Fra splittelsen skal du køre 19.7V direkte til Dayton -lydkortet og trin -ned -konverteren (sørg for at justere trin ned ved at dreje skruen, og brug et multimeter til at kontrollere, at det udsender 5V).

Derefter forbindes 5V-låsen til/fra-knappen mellem udgangen fra nedtrapningen og resten af 5V-komponenterne (Arduino, lysdioder, kortvarig trykknap og blæser), så den fungerer som et relæ til at tænde/slukke for 5V kredsløb adskilt fra Bluetooth -højttaleren. Følg derefter Fritzing -diagrammet for at tilslutte Arduino, lysdioder, 5V kortvarig trykknap og blæser.

Dayton -lydbeslaget bruges til at montere Bluetooth -kortet. Det er relativt billigt og gør det let. For at montere Arduino Mega, 5V step down converter og 5V blæser på bagpanelet brugte jeg bare plastikskruer og superlim

Jeg vil ikke gå i detaljer med placeringen af dele i højttaleren, for jeg synes ikke, jeg gjorde det særlig godt. Jeg kan dog give dig nogle retningslinjer for at finde ud af layoutet. Først skrues alle 16 mm -knapperne ind i hullerne i det øverste panel. Brug derefter JST-stik og niveaumøtriske stik til at forbinde alle de elektroniske komponenter, så du kan finde ud af, hvordan du lægger dem inde i højttaleren. Derefter kan du lege med layout for at finde en, der virker. Når du finder ud af placeringen af komponenterne, skal du sørge for at indsætte LED -skærmen i kabinettet, så du kan bekræfte, at komponenterne er fri for gevindbolten, der strækker sig fra skærmen til bagpanelet på højttaleren, og sørg for, at bafflen har plads til at flyttes frem og tilbage (fra flush med diffusoren til ½”eller deromkring væk fra diffusoren).

Afbryd komponenterne via JST- og niveau-møtrikstik, så du kan fastgøre alt permanent. Brug superlim til at fastgøre Arduino Mega, 5V step down converter og 5V ventilator på de steder, du lige har fundet ud af. Tilslut nu alt igen, og test, at al elektronikken fungerer korrekt.

TIP HVIS LYDREAKTIVITET IKKE LIGER RIGTIG: Mikrofonfølsomheden kan variere meget. Hvis responsiviteten ikke virker korrekt, skal du bruge den serielle skærm til at aflæse mikrofonværdierne, finde ud af intervallet, når du spiller en sang fra den lydkilde, du planlægger at bruge, og justere parametrene MIC_HIGH og MIC_LOW i koden. At lege med dem vil dramatisk ændre, hvordan koden reagerer på lyd.

Trin 12: Fastgør bagpanelet, og start det

Sæt bagpanelet i højttalerboksen, og sørg for at justere hole”midterste hul i bagpanelet med ¼-20 bolten, så gevindbolten strækker sig gennem hullet. Skru nu møtrikmøtrikken på bolten, så du kan justere afstanden mellem LED -skærmen og diffusoren ved at dreje møtrikmøtrikken (som i det væsentlige fungerer som en tommelfingerskrue). Forbor huller til messingskruerne i hjørnerne af bagpanelet, og fastgør bagpanelet ved at skrue messingskruerne i.

Tilslut det, tilslut din telefon til Bluetooth, og nyd det!

Første præmie i LED -konkurrencen 2017

Anden pris i den trådløse konkurrence