Bluetooth-динамик с музыкальной светодиодной матрицей: 12 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Этот проект участвует в конкурсе Wireless Contest и LED Contest - если он вам нравится, я буду очень признателен за ваш голос. Спасибо!

Я спроектировал и построил самодельный Bluetooth-динамик со встроенной светодиодной матрицей. Светодиодная матрица включает в себя несколько различных режимов визуализации, включая режим камина, режим абстрактного «движущегося искусства» и несколько режимов, которые реагируют на музыку через микрофон внутри корпуса динамика. Я не встречал ни одного другого продукта, разработанного для дома, который сочетал бы в себе зрение и звук таким образом.

Идея этого проекта возникла несколько неортодоксальным образом. Я хотел построить что-нибудь для нескольких друзей, ожидающих новорожденных. Мне нужен подарок, который поможет их детям развиваться неврологически, и подарок, который они не перерастут. Выполнив ряд светодиодных проектов и имея некоторый опыт работы с деревом, мне пришла в голову идея интегрировать звукореактивную светодиодную матрицу в динамик Bluetooth.

Коробка динамика потребовала изрядной обработки дерева. Внешняя часть коробки сделана из грубо фигурного пиломатериала клена, который я фрезеровал до 3/4 дюйма. Передняя и задняя панели сделаны из МДФ. В основе фигурного клена лежит отделка электрогитары, подобная той, что видна на некоторых. из моих любимых гитар Пола Рида Смита.

Внутри я использую плату усилителя Bluetooth Dayton Audio 2x15 Вт для звука и Arduino Mega для управления светодиодной матрицей 16x16 (светодиоды WS2812). Небольшой электретный микрофон внутри корпуса динамика улавливает проигрываемую музыку и подает сигнал, который Arduino может использовать для создания реактивного отображения на светодиодах.

Конструкция также допускает механическую регулировку для полного изменения внешнего вида светодиодной матрицы; от пиксельного до абстрактного. Я особенно горжусь этой функцией, так как нигде раньше я ее не видел, а эффект очень крутой (он показан в конце видео). Светодиодная матрица крепится к перегородке за белым полупрозрачным акриловым диффузором, и, поворачивая винт с накатанной головкой на задней стороне динамика, вы можете переместить светодиодную перегородку к диффузору или от него. Таким образом, винт с накатанной головкой позволяет перейти от пиксельного дисплея (где видны отдельные светодиоды) к абстрактному дисплею, где светодиоды размываются вместе, образуя движущееся искусство, с почти трехмерным эффектом.

Шаг 1. Соберите припасы

Древесина:

Вы можете сделать корпус динамика из любого дерева, которое вам нравится. Я использовал твердый клен 3/4 дюйма по периметру корпуса динамика, ½ дюйма МДФ для передней панели, МДФ ¼ дюйма для задней панели (но я бы рекомендовал вместо этого ½ дюйма) и обрезок фанеры ½ дюйма для внутренних корпусов динамиков..

Диффузор:

Полупрозрачный белый акриловый лист:

Электроника:

Arduino Mega (или клон):

Светодиодная матрица 16x16:

Источник питания 19,7 В или 24 В (минимум 60 Вт):

3-дюймовые широкополосные динамики:

Плата усилителя Bluetooth Dayton Audio 2x15 Вт:

Комплект аксессуаров Dayton Audio с линейным аудиоразъемом:

Кронштейн для платы Dayton Audio:

Конденсатор 1000 мФ:

Резистор 330 ом

Электретный микрофон с автоматическим усилением:

24V 16mm Кнопка включения / выключения светодиода с фиксацией:

Кнопка включения / выключения светодиода 5V 16mm:

5В 16мм светодиодная кнопка мгновенного действия:

Женский Power Jack:

Разъемы Spade:

Разъемы с рычажной гайкой:

Понижающий преобразователь:

Альтернативный вариант питания:

Блок питания 5 В (минимум 70 Вт):

Повышающий преобразователь (для повышения до 19,7 В для схемы динамика):

Светодиодная перегородка и оборудование

5”болт 1 / 4-20

Т-образная гайка (резьба 1 / 4-20)

Винт с накатанной головкой гайки с накатанной головкой (резьба 1 / 4-20):

Латунные винты:

Инструменты / Прочее

Биты Форстнера:

Шаг 2: вырежьте дерево

Вот список вырезок для динамика 22 дюймов Ш x 9 дюймов В x 6 дюймов D. Вы можете вырезать из дерева по вашему выбору, твердой древесины, МДФ или фанеры. (МДФ лучше фанеры выдерживает вибрацию динамиков, насколько я понимаю.)

Верхняя / нижняя панели Блок динамика: (2) ¾”x22” x6”(скошенные концы)

Боковые панели Блок динамика: (2) ¾”x9” x6”(скошенные концы, вычтите 1,5 дюйма, если выполняете стыковые соединения)

Передняя панель: ½ "x20,5" x7,5"

Задняя панель: ½ "x20,5" x7,5"

Светодиодная перегородка: ½ "x7,5" x 8,5"

Корпуса динамиков: (2) ½ "x7,5" x4,25 ", (2) ½" x7,5 "x5,5"

Используйте циркулярную пилу, настольную пилу и / или торцовочную пилу, чтобы разрезать приведенный выше список деталей.

Шаг 3. Сделайте вырезы на верхней панели для кнопок управления

Перед тем, как склеить коробку, нам нужно сделать вырезы в верхней панели для трех кнопок диаметром 16 мм (~ 5/8 дюйма). Кнопка включения / выключения с фиксацией 24 В будет включать и выключать все, кнопка включения / выключения с фиксацией 5 В включает и выключает цепь 5 В (со светодиодной матрицей и Arduino) отдельно от динамика Bluetooth, а кнопка мгновенного действия 5 В изменяет режимы на светодиодной матрице.

Резьба на этих 16-миллиметровых кнопках недостаточно длинна, чтобы проходить через древесину, поэтому нам нужно будет просверлить большие углубления на внутренней стороне верхней панели, чтобы прикрутить гайку к резьбе на каждой кнопке и прикрепить их. Отметьте центральные точки для динамика на нижней стороне верхней панели, при этом одна будет точно по центру, а две другие смещены от центра на 1,75 дюйма с каждой стороны. Затем используйте сверло Форстнера 1-3 / 8 дюйма на внутренней стороне верхней панели, чтобы просверлить отверстие в пределах 1/4 дюйма от верха (например, установите упор на глубину 1/2 дюйма на вашем сверлильном станке). Используйте центральную точку слева от сверла Форстнера в качестве ориентира для просверливания центральной точки с помощью небольшого (например, 1/8 дюйма) сверла, которое позволит вам выровнять детали при сверлении с противоположной стороны. Теперь переверните его и используйте сверло Форстнера 5/8 дюйма, чтобы просверлить каждое отверстие сверху, чтобы получилось отверстие, которое идеально подходит для 16-миллиметровых кнопок. Этот процесс показан здесь:

Шаг 4: Вырежьте и покрасьте панель переднего динамика

Сначала вы захотите использовать карандаш, чтобы отметить центральную точку для каждого динамика. Я отметил свои центральные точки на расстоянии 3,5 дюйма от ближайшего бокового края и отцентровал по вертикали (3,75 дюйма от верхнего / нижнего края), так что динамики будут вставлены на расстоянии 2 дюйма от края панели динамиков. Затем с помощью карандаша нарисуйте квадрат 6,75 x 6,75 дюйма, центрированный по вертикали и горизонтали на передней панели. Этот квадрат является вырезом для светодиодной матрицы.

Затем с помощью 3-дюймовой кольцевой пилы вырежьте отверстия для динамиков по центру отмеченных вами точек. Рекомендуется сверлильный станок, но вы, вероятно, сможете обойтись ручным сверлением, если будете осторожны.

Затем используйте угловую фрезу, чтобы придать внутренней стороне каждого выреза динамика и вырезу светодиодной матрицы скошенный край.

Наконец, вы захотите покрасить переднюю панель MDC. Для передней и задней части МДФ я использовал белую аэрозольную краску и покрыл ее несколькими слоями прозрачного лака. Я также сделал одну версию с черной передней панелью, где я использовал черную аэрозольную краску.

Шаг 5: Отрежьте и прикрепите диффузор

Отрежьте кусок акрила до размеров 7 x 7 дюймов с помощью настольной пилы, циркулярной пилы или лобзика. Отогните только края защитного пластика по обе стороны от акрила и поместите его внутри выреза на передней панели. Используйте суперклей, чтобы приклеить его к передней панели.

Шаг 6. Сделайте вырезы в панели заднего динамика

Сначала сделайте”вырезы для резьбового линейного гнезда и гнездового гнезда питания постоянного тока. Как и кнопки, резьба не проходит. Используйте тот же процесс, который описан выше для кнопок, чтобы сделать большие углубления на внутренней стороне задней панели для этих двух резьбовых домкратов. За исключением того, что на этот раз используйте сверло Форстнера ¾ дюйма для выемки и просверлите его в пределах 1/8 дюйма от внешней стороны задней панели, и используйте сверло Форстнера ¼ дюйма, чтобы просверлить внешнее отверстие, которое будет плотно прилегать к этим двум ¼ Домкраты.

Вы также прорежете следующие отверстия в панели упаковки:

- Ответное ¼”отверстие для болта с резьбой, идущего от перегородки светодиода. Это отверстие диаметром ¼ дюйма должно быть просверлено в мертвой точке в задней панели.

- (опционально) отверстие ¾”для всасывания вентилятора. Просверлите там, где удобно. Я центрировал это отверстие примерно в 2 дюймах от верхнего края.

- Удалите вентиляционные отверстия по желанию. Я просверлил два отверстия диаметром ¾ дюйма по направлению к боковым краям задней панели, чтобы обеспечить вентиляцию (светодиоды и понижающий преобразователь могут сильно нагреваться).

Шаг 7. Завершите работу корпуса динамика

Перед тем, как вставить переднюю панель в угловую коробку, необходимо отшлифовать и отделать корпус и переднюю панель. Выбор отделки остается за вами. Так как мои верхняя, нижняя и боковые панели были из твердого клена, я просто использовал Waterlox в качестве отделки.

Я также сделал еще пару копий колонки, где использовал серый анилиновый краситель и масло Tru-oil для отделки в стиле электрогитары. На одном из них я использовал черную аэрозольную краску для передней и задней панелей, а на другом сером я использовал белую аэрозольную краску.

Шаг 8: соберите корпус динамика

Прежде чем склеивать коробку, убедитесь, что вы выполнили описанный выше шаг для вырезов для пуговиц. Кроме того, перед приклеиванием прикрепите опоры вокруг и со смещением от краев верхней, нижней и боковых панелей, к которым будет опираться передняя панель. Отрежьте несколько деревянных полосок (МДФ или фанеры) высотой примерно ½ дюйма, приклейте и прибейте по две из них к каждой из верхней, нижней и боковых панелей. Полоски должны быть высотой ½ или дюйма. Я установил передние опорные планки на каждой панели на расстоянии дюйма от края передней части, так, чтобы передняя панель динамика ½ дюйма была вставлена на дюйма при опоре на опоры. Смотрите видео здесь: https://www.youtube.com/embed/X1bEgGLwVLY?t=112 Не ставьте опоры в центре 7-дюймового промежутка между верхней и нижней панелями, так как это может помешать перемещению светодиодной перегородки близко к диффузору..

Обратите внимание, на видео и фото я также сделал опоры для спины. По этой инструкции я улучшил дизайн, изменив размеры внутренних корпусов динамиков, чтобы они также служили опорой для задней панели, так что опорные элементы сзади не нужны.

После установки опор сделаем внешнюю оболочку корпуса динамика с верхней, нижней и боковыми панелями. Это просто стандартная коробка для углового соединения с четырьмя сторонами. Для сборки используйте столярный клей и зажимы. Я также рекомендую наклеить малярный скотч на переднюю и боковые части (чтобы они не прилипали к столярному клею) и помещать их в коробку при зажиме и пока клей сохнет, чтобы убедиться, что у вас получилось идеально квадратное. и уютно.

Шаг 9: прикрепите корпуса внутренних динамиков и переднюю панель к корпусу

Подготовьте корпуса динамиков и переднюю панель:

Каждый внутренний корпус динамика состоит из L-образной внутренней секции, которая прилегает к передней, боковой, верхней и нижней панелям, образуя корпус.

Сначала отметьте места для винтов динамика, используя сам динамик в качестве ориентира. Затем предварительно просверлите отверстия

Затем просверлите отверстия ½ дюйма для проводов динамика в части 4,5 x 7,5 дюйма и прикрепите кусок 4,5 x 7,5 дюйма перпендикулярно передней панели, так чтобы ее внутренний край находился на расстоянии 5,5 дюйма от ближайшей стороны панели громкоговорителя.. Используйте клей и гвоздь спереди, чтобы прикрепить эти детали (позже вы вернетесь и используйте замазку для дерева и песок, чтобы закрыть отверстия от гвоздей). Примечание: в видео я использовал карманные отверстия, но у меня возникли проблемы с их просверливанием, поэтому я не рекомендую этот способ.

Присоедините переднюю панель и корпуса динамиков:

Затем прикрепите динамики винтами к просверленным вами отверстиям. (Акустические системы, которые я связал, имеют встроенные прокладки, поэтому они герметичны. Теперь вставьте эту конструкцию с передней панелью, перпендикулярной стороной корпуса динамика и динамиками в корпус динамика. Пропустите провода динамика через отверстие. используйте герметик для герметизации внутренних краев корпусов динамиков относительно задней части передней панели (необязательно: добавьте немного полифилла в корпуса динамиков).

Затем просверлите карманные отверстия на боковых краях задних сторон корпусов динамиков (1/2”x6” x7,5”). Теперь прикрепите задние стороны корпусов динамиков к боковым панелям с помощью клея и винтов с отверстиями для карманов, и приклейте и прикрутите стыковое соединение между задней стороной корпуса и перпендикулярной внутренней стороной корпуса, чтобы закончить корпуса.

Шаг 10: сделайте подвижную светодиодную перегородку

Для этого мы будем использовать кусок ½ "x7,5" H x 8,5 "W, который мы вырезали ранее.

1. Просверлите выемку ½ дюйма глубиной примерно дюйма в мертвой точке передней части светодиодной перегородки (это позволит утопить головку болта заподлицо).

2. Просверлите отверстие для мертвой точки ¼”Т-образной гайки сзади (так, чтобы она проходила от задней части до углубления, которое вы только что просверлили спереди).

3. Забейте Т-образную гайку сзади.

4. Вкрутите болт с шестигранной головкой 5”¼-20 спереди (нанесите суперклей на Т-образную гайку, если у вас есть проблемы с ее ослаблением).

5. Просверлите большие отверстия в перегородке, которые совпадают с местами проводов на задней стороне светодиодной матрицы (вы, вероятно, захотите припаять конденсатор между + и - на светодиодной матрице, прежде чем делать это).

6. Протяните провода светодиодной матрицы через отверстия и приклейте светодиодную матрицу к передней части перегородки (необязательно: для безопасности / рассеивания тепла приклейте алюминиевый лист к передней части перегородки, затем приклейте светодиодную матрицу к алюминию)

Шаг 11: Электроника и код

Вот ссылка Github на код (в процессе, но работает):

Сначала загрузите и установите Arduino, если вы еще этого не сделали.

Во-вторых, вам нужно добавить библиотеку FastLED в Arduino. (Просто найдите "FastLED" на вкладке библиотек Arduino.)

В-третьих, загрузите код Arduino (ссылка на который приведена выше) на ваш Arduino Mega (я использовал Mega из-за его памяти и размера кода; это слишком много с точки зрения ввода-вывода). Код предполагает, что: (а) светодиоды подключены к контакту 2, (б) кнопка мгновенного действия подключена к контакту 5, (в) вход микрофона подключен к контакту A0, и (г) контакт 3,3 В подключен подключен к контакту AREF на Arduino (и к Vcc на электретном микрофоне).

Переходя к электронике, следуйте простым инструкциям, прилагаемым к плате Dayton Audio, чтобы подключить ее. Это просто; в значительной степени подключи и работай.

Вы возьмете входы 19,7 В или 24 В + и заземление из гнездового разъема питания и разделите их с помощью 3-контактного или 5-контактного разъема с гайкой уровня. Подключите переключатель включения / выключения на 24 В между разъемом питания и этим разделителем, чтобы он работал как переключатель включения / выключения реле. Из разветвителя подайте 19,7 В непосредственно на аудиоплату Dayton и понижающий преобразователь (обязательно отрегулируйте шаг вниз, повернув его винт, и используйте мультиметр, чтобы убедиться, что он выдает 5 В).

Затем подключите кнопку включения / выключения с фиксацией 5 В между выходом понижающего и остальными компонентами 5 В (Arduino, светодиоды, кнопка мгновенного действия и вентилятор), чтобы она служила реле для включения / выключения 5 В. схему отдельно от Bluetooth-динамика. Затем, следуя схеме Фритзинга, подключите Arduino, светодиоды, кнопку мгновенного действия 5 В и вентилятор.

Кронштейн для аудиосистемы Dayton будет использоваться для крепления платы Bluetooth. Это относительно недорого, и это упрощает задачу. Чтобы установить Arduino Mega, понижающий преобразователь на 5 В и вентилятор на 5 В на заднюю панель, я просто использовал пластиковые винты-упоры и суперклей.

Я не буду вдаваться в подробности размещения деталей в динамике, потому что не думаю, что у меня это получилось очень хорошо. Тем не менее, я могу дать вам несколько советов по определению макета. Сначала вкрутите все 16-миллиметровые кнопки в отверстия на верхней панели. Затем используйте разъемы JST и разъемы с гайками уровня для подключения всех электронных компонентов, чтобы вы могли понять, как их разместить внутри динамика. Затем поиграйте с макетами, чтобы найти тот, который работает. Когда вы выясняете размещение компонентов, обязательно вставьте светодиодную перегородку в корпус, чтобы вы могли убедиться, что компоненты свободны от болта с резьбой, идущего от перегородки к задней панели динамика, и убедитесь, что у перегородки есть место для перемещения вперед и назад (от заподлицо с диффузором до ½ дюйма или около того от диффузора).

Отсоедините компоненты с помощью соединителей JST и гаек уровня, чтобы вы могли постоянно прикреплять все. Используйте суперклей, чтобы прикрепить Arduino Mega, понижающий преобразователь 5 В и вентилятор 5 В в тех местах, которые вы только что определили. Теперь снова подключите все и проверьте, что вся электроника работает правильно.

СОВЕТ, ЕСЛИ АУДИОРЕАКТИВНОСТЬ НЕПРАВИЛЬНАЯ: Чувствительность микрофона может сильно различаться. Если отзывчивость кажется неправильной, используйте монитор последовательного порта для считывания значений микрофона, выясните диапазон при воспроизведении песни из источника звука, который вы планируете использовать, и отрегулируйте параметры MIC_HIGH и MIC_LOW в коде. Игра с ними кардинально изменит реакцию кода на звук.

Шаг 12: прикрепите заднюю панель и запустите ее

Вставьте заднюю панель в корпус динамика, совместив центральное отверстие ¼”в задней панели с болтом ¼-20, чтобы болт с резьбой проходил через отверстие. Теперь навинтите гайку с накаткой на болт, чтобы вы могли отрегулировать расстояние между перегородкой светодиода и диффузором, поворачивая гайку с накаткой (которая по сути служит винтом с накатанной головкой). Предварительно просверлите отверстия для латунных винтов в углах задней панели и прикрепите заднюю панель, вкрутив латунные винты.

Подключите его, подключите телефон к Bluetooth и наслаждайтесь!

Первый приз LED Contest 2017

Второй приз в конкурсе беспроводных технологий