Bluetooth-luidspreker met muziekreactieve LED-matrix - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Dit project doet mee aan de Wireless Contest en de LED Contest -- als je het leuk vindt, zou ik je stem zeer op prijs stellen. Bedankt!

Ik ontwierp en bouwde een doe-het-zelf Bluetooth-luidspreker met een geïntegreerde LED-matrix. De LED-matrix bevat een aantal verschillende visualisatiemodi, waaronder een open haardmodus, een abstracte "moving art" -modus en verschillende die op de muziek reageren via een microfoon in de luidsprekerbox. Ik heb geen ander product gezien dat is ontworpen voor thuis en dat op deze manier beeld en geluid verenigt.

Het idee voor dit project kwam op een wat onorthodoxe manier tot stand. Ik wilde iets bouwen voor verschillende vrienden die pasgeborenen verwachten. Ik wilde een geschenk dat hun kinderen zou helpen zich neurologisch te ontwikkelen, en een geschenk dat ze niet zouden ontgroeien. Na een aantal LED-projecten te hebben gedaan en enige houtbewerkingservaring te hebben, kwam ik op het idee om een audioreactieve LED-matrix te integreren in een Bluetooth-luidspreker.

De luidsprekerbox bracht behoorlijk wat houtbewerking met zich mee. De buitenkant van de doos is gemaakt van ruw krullend esdoornhout, dat ik tot 3/4 heb gefreesd. De voor- en achterpanelen zijn gemaakt van MDF. De afwerking van de krullende esdoorn is geïnspireerd op elektrische gitaarafwerkingen, zoals die op sommige van mijn favoriete Paul Reed Smith-gitaren.

Intern gebruik ik een 2x15w Dayton Audio bluetooth-versterkerkaart voor de audio en een Arduino Mega om 16x16 LED-matrix (WS2812 LED's) te bedienen. Een kleine electretmicrofoon in de luidsprekerbox detecteert de muziek die wordt afgespeeld en geeft een signaal af dat de Arduino kan gebruiken om een reactieve weergave op de LED's te creëren.

Het ontwerp maakt ook mechanische aanpassingen mogelijk om het uiterlijk van de LED-matrix volledig te veranderen; van korrelig naar abstract. Ik ben bijzonder trots op deze functie, omdat ik deze nog nergens anders heb gezien, en het effect is erg gaaf (het wordt getoond tegen het einde van de video). De LED-matrix is gemonteerd op een schot achter de witte semi-transparante acrylverspreider en door een duimschroef op de achterkant van de luidspreker te draaien, kunt u het LED-schot naar of van de diffusor bewegen. Met de duimschroef kun je dus van een gepixeld scherm (waar individuele LED's zichtbaar zijn) naar een abstract scherm gaan, waar de LED's samenvloeien om bewegende kunst te vormen, met een bijna 3D-achtig effect.

Stap 1: Verzamel de benodigdheden

Hout:

Je kunt de luidsprekerbox van elke gewenste houtsoort maken. Ik gebruikte 3/4” massief esdoorn voor de omtrek van de luidsprekerbox, ½” MDF voor het voorpaneel, ¼” MDF voor het achterpaneel (maar zou in plaats daarvan ½” aanbevelen), en schroot ½” multiplex voor de luidsprekerbehuizingen aan de binnenkant.

Verdeler:

Semi-transparante witte acrylplaat:

Elektronica:

Arduino Mega (of kloon):

16x16 LED-matrix:

19,7V of 24V voeding (minimaal 60w):

3-inch luidsprekers met volledig bereik:

Dayton Audio 2x15w Bluetooth-versterkerbord:

Dayton Audio-accessoirespakket met audio-ingang:

Beugel voor Dayton Audio board:

1000 mF condensator:

330 ohm weerstand

Electret-microfoon met automatische versterking:

24V 16mm Vergrendelende aan/uit LED-drukknop:

5V 16mm Vergrendelende aan/uit LED-drukknop:

5V 16 mm kortstondige LED-drukknop:

Vrouwelijke stroomaansluiting:

Spade-connectoren:

Hefboommoer draadconnectoren:

Step-down-converter:

Alternatieve voedingsoptie:

5V voeding (minimaal 70w):

Step-up converter (te verhogen tot 19,7V voor luidsprekercircuit):

LED-schot en hardware

5” 1/4-20 bout

T-moer (1/4-20 schroefdraad)

Kartelmoer Duimschroef (1/4-20 schroefdraad):

Messing schroeven:

T ools/Andere dingen

Forstner-bits:

Stap 2: Snijd het hout

Hier is de snijlijst voor een luidspreker van 22” B x 9” H x 6” D. U kunt uit het hout van uw keuze snijden, hardhout, MDF of multiplex. (MDF is beter dan multiplex om de trillingen van luidsprekers aan te kunnen, zoals ik het begrijp.)

Boven-/onderpanelen Luidsprekerbox: (2) ¾”x22”x6” (uiteinden met verstek)

Luidsprekerbox zijpanelen: (2) ¾”x9”x6” (uiteinden in verstek, trek 1,5” af bij stootvoegen)

Frontplaat: ½”x20.5”x7.5”

Achterplaat: ½”x20.5”x7.5”

LED-schot: ½”x7.5”Hx 8.5W”

Luidsprekerbehuizingen: (2) ½”x7.5”x4.25”, (2) ½”x7.5”x5.5”

Gebruik een cirkelzaag, tafelzaag en/of verstekzaag om de bovenstaande onderdelenlijst te zagen.

Stap 3: Maak uitsparingen in het bovenpaneel voor de drukknopbedieningen

Voordat we de doos gaan lijmen, moeten we uitsparingen maken in ons bovenpaneel voor de drie 16 mm (~ 5/8 ) drukknoppen. De 24V vergrendelende aan/uit-knop zet alles aan en uit, de 5V vergrendelende aan/uit-knop zet het 5V-circuit (met de LED-matrix en Arduino) afzonderlijk van de Bluetooth-luidspreker aan en uit, en de tijdelijke knop van 5V verandert van modus op de LED-matrix.

De schroefdraden op deze 16 mm knoppen zijn niet lang genoeg om door het hout te steken, dus we zullen grotere uitsparingen moeten boren aan de binnenkant van het bovenpaneel om de moer op de schroefdraden van elke knop te schroeven en ze te bevestigen. Markeer de middelpunten voor de luidspreker aan de onderkant van het bovenpaneel, met één precies gecentreerd en de andere twee aan weerszijden 1,75 inch ten opzichte van het midden. Gebruik vervolgens een 1-3/8” Forstner-bit aan de binnenkant van het bovenpaneel om een gat te boren tot op 1/4” vanaf de bovenkant (stel bijvoorbeeld een stop in op 1/2” diep op uw kolomboormachine). Gebruik de middelste stip links van de Forstner-bit als richtlijn om door het middelpunt te boren met een kleine (bijv. 1/8 ) boor, waarmee u dingen kunt uitlijnen wanneer u vanaf de andere kant boort. Draai het nu om en gebruik een 5/8” Forstner-bit om door elk gat vanaf de bovenkant te boren, zodat je een gat hebt dat perfect past bij de 16 mm-knoppen. Dit proces wordt hier getoond:

Stap 4: Knip en schilder het voorste luidsprekerpaneel

Eerst wil je een potlood gebruiken om het middelpunt voor elke luidspreker te markeren. Ik heb mijn middelpunten gemarkeerd op 3,5 inch vanaf de dichtstbijzijnde zijrand en verticaal gecentreerd (3,75 inch vanaf de boven-/onderrand), zodat de luidsprekers 2 inch vanaf de rand van het luidsprekerpaneel zouden worden geplaatst. Gebruik vervolgens uw potlood om een vierkant van 6,75 "x 6,75" te tekenen dat verticaal en horizontaal gecentreerd is op het voorpaneel. Dit vierkant is de uitsparing voor de LED-matrix.

Gebruik vervolgens een gatenzaag van 3 inch om de gaten voor de luidsprekers uit te snijden, gecentreerd op de punten die u hebt gemarkeerd. Een kolomboormachine wordt aanbevolen, maar als je voorzichtig bent, kun je waarschijnlijk wegkomen met handboren.

Gebruik vervolgens een schuine frees om de binnenkant van elke luidsprekeruitsparing en de LED-matrixuitsparing een afgeschuinde rand te geven.

Ten slotte wil je het MDC-voorpaneel schilderen. Voor de voor- en achterkant van MDF heb ik witte spuitverf gebruikt en er een paar lagen blanke lak op aangebracht. Ik heb ook een versie gemaakt met een zwart frontpaneel, waarbij ik zwarte spuitverf heb gebruikt.

Stap 5: Knip en bevestig de diffuser

Snijd een stuk van je acryl tot 7 "x 7" met een tafelzaag, cirkelzaag of decoupeerzaag. Trek alleen de randen van het beschermende plastic aan weerszijden van het acryl los en plaats het aan de binnenkant van uw uitsparing in het voorpaneel. Gebruik wat superlijm om het op het voorpaneel te lijmen.

Stap 6: Maak de uitsparingen in het achterste luidsprekerpaneel

Maak eerst ¼”-uitsparingen voor de lijningang met schroefdraad en de vrouwelijke DC-stroomaansluiting met schroefdraad. Net als de drukknoppen steken de draden niet door. Gebruik hetzelfde proces als hierboven beschreven voor de knoppen, om grotere uitsparingen te maken aan de binnenkant van het achterpaneel voor deze twee schroefdraadaansluitingen. Gebruik deze keer echter een ¾” Forstner-bit voor de uitsparing en boor deze tot op 1/8” van de buitenkant van het achterpaneel, en gebruik een ¼” Forstner-bit om het buitenste gat te boren dat precies in deze twee ¼ past.” jacks.

Je snijdt ook de volgende gaten in het pakpaneel:

- Passend ¼” gat voor draadbout afkomstig van LED schot. Dit gat van” moet in het midden in het achterpaneel worden geboord.

- (optioneel) ¾” gat voor ventilatorinlaat. Boor waar het uitkomt. Ik centreerde dit gat ongeveer 2 van de bovenrand.

- Ontluchtingsgaten naar wens. Ik heb twee ¾ gaten in de richting van de zijkanten van het achterpaneel geboord om ventilatie mogelijk te maken (de LED's en de step-down-converter kunnen behoorlijk heet worden).

Stap 7: Maak de behuizing van de luidsprekerbox af

Voordat u het voorpaneel in de verstekbak plaatst, wilt u de schaal en het voorpaneel schuren en afwerken. De afwerkingskeuze is aan jou. Omdat mijn boven-, onder- en zijpanelen van massief esdoorn waren, heb ik Waterlox als afwerking gebruikt.

Ik heb ook nog een paar kopieën van de luidspreker gemaakt, waarbij ik grijze anilinekleurstof en Tru-olie heb gebruikt voor een op elektrische gitaar geïnspireerde afwerking. Op de ene heb ik zwarte spuitverf gebruikt voor de voor- en achterpanelen en op de andere grijze heb ik witte spuitverf gebruikt.

Stap 8: Monteer de behuizing van de luidsprekerbox

Voordat je de doos gaat lijmen, moet je ervoor zorgen dat je de bovenstaande stap voor de knopuitsparingen hebt uitgevoerd. Bevestig, voordat u gaat lijmen, ook steunen rond en verschoven van de randen van de boven-, onder- en zijpanelen, waar het voorpaneel tegenaan zal rusten. Snijd wat sloophoutstrips (MDF of multiplex) van ongeveer ½ hoog en lijm en spijker er twee op elk van de boven-, onder- en zijpanelen. De strips moeten ½” of ¾” hoog zijn. Ik heb de voorste steunstrips op elk paneel ¾” naar achteren geplaatst vanaf de rand van de voorkant, zodat het ½” luidsprekerpaneel aan de voorkant ¼” zou zijn wanneer het tegen de steunen rust. Bekijk hier de video: https://www.youtube.com/embed/X1bEgGLwVLY?t=112 Zorg ervoor dat u de steunen niet in het midden van de 7-inch overspanning van uw boven- en onderpanelen plaatst, omdat dit uw LED-schot in de buurt van de diffuser zou belemmeren.

Let op, in de video en foto's heb ik ook steunen voor de achterkant gemaakt. Voor deze instructable heb ik het ontwerp verbeterd door de binnenste luidsprekerbehuizingen zo te dimensioneren dat ze ook dienen als ondersteuning voor het achterpaneel, zodat er geen steunstukken aan de achterkant nodig zijn.

Na het bevestigen van de steunen, maken we de buitenschaal van de luidsprekerbox met boven-, onder- en zijpanelen. Dit is slechts een standaard verstekverbindingsdoos, met vier zijden. Gebruik houtlijm en klemmen om te monteren. Ik raad ook aan om wat schilderstape op je voor- en zijdelen te plakken (zodat ze niet aan de houtlijm blijven plakken) en ze in de doos te plaatsen tijdens het klemmen en terwijl de lijm droogt, om er zeker van te zijn dat je het perfect vierkant krijgt en knus.

Stap 9: Bevestig de binnenste luidsprekerbehuizingen en het voorpaneel aan de schaal

Bereid luidsprekerbehuizingen en voorpaneel voor:

Elke binnenste luidsprekerbehuizing is elk gemaakt van een L-vormig binnengedeelte, dat past tegen de voor-, zij-, boven- en onderpanelen om een behuizing te vormen.

Markeer eerst de plekken voor uw luidsprekerschroeven met behulp van de luidspreker zelf als richtlijn. Boor vervolgens gaten voor

Boor vervolgens gaten van” voor luidsprekerdraden in het stuk van 4,5”x7,5” en bevestig het stuk van 4,5”x7,5” loodrecht op het voorpaneel, met de binnenrand op 5,5” van de dichtstbijzijnde kant van het luidsprekerpaneel. Gebruik lijm en spijker vanaf de voorkant om deze stukken te bevestigen (je gaat later terug en gebruikt houtplamuur en zand om spijkergaten te bedekken). Opmerking: in de video heb ik zakgaten gebruikt, maar ik had problemen met het doorboren ervan, dus ik raad deze manier niet aan.

Bevestig het voorpaneel en de luidsprekerbehuizingen:

Bevestig vervolgens de luidsprekers met schroeven aan de gaten die u voorgeboord hebt. (De luidsprekers waaraan ik heb gekoppeld, hebben ingebouwde pakkingen, dus ze zijn afgedicht. Steek nu deze structuur met het voorpaneel, de loodrechte zijde van de luidsprekerbehuizing en de luidsprekers in de luidsprekerbox. Leid de luidsprekerdraden door het gat. Op dit moment, gebruik wat kit om de binnenranden van de luidsprekerbehuizingen af te dichten tegen de achterkant van het voorpaneel (optioneel: voeg nu wat polyfill toe aan de luidsprekerbehuizingen).

Boor vervolgens zakgaten in de zijranden van de achterkant van de luidsprekerbehuizingen (1/2”x6”x7,5”) Bevestig nu de achterkanten van de luidsprekerbehuizingen aan de zijpanelen met behulp van lijm en zakgatschroeven, en lijm en schroef de stootvoeg tussen de achterkant van de behuizing en de loodrechte binnenkant van de behuizing om de behuizingen af te werken.

Stap 10: Maak de beweegbare LED-baffle

Hiervoor gebruiken we het stuk van ½ "x7.5" H bij 8.5 "W dat we eerder hebben gesneden.

1. Boor een " recessie ongeveer ¼" diep in het dode punt van de voorkant van uw LED-schot (hierdoor kan uw boutkop verzonken worden verzonken)

2. Boor een gat voor het dode punt van de ¼ T-Nut aan de achterkant (zodat het zich uitstrekt van de achterkant tot de uitsparing die je zojuist aan de voorkant hebt geboord)

3. Hamer vanaf de achterkant in de T-moer

4. Schroef 5 ¼-20 zeskantbout door vanaf de voorkant (gebruik superlijm op de T-moer als je problemen hebt met losraken)

5. Boor grote gaten in uw schot die uitgelijnd zijn met de locaties van de draden aan de achterkant van de LED-matrix (u wilt waarschijnlijk de condensator tussen de + en - op uw LED-matrix solderen voordat u dit doet)

6. Trek de LED-matrixdraden door de gaten en lijm de LED-matrix aan de voorkant van het schot (optioneel: lijm voor veiligheid / warmteafvoer aluminiumplaat aan de voorkant van het schot en lijm vervolgens de LED-matrix op het aluminium)

Stap 11: Elektronica en code

Hier is de Github-link naar de code (in uitvoering, maar werkt):

Download en installeer eerst Arduino als je dat nog niet hebt gedaan.

Ten tweede moet je de FastLED-bibliotheek aan Arduino toevoegen. (Zoek gewoon naar "FastLED" op het tabblad Arduino-bibliotheken.)

Ten derde, upload de Arduino-code (gekoppeld aan hierboven) naar je Arduino Mega (ik heb een Mega gebruikt vanwege het geheugen en de grootte van de code; het is veel overkill vanuit I / O-perspectief). De code gaat ervan uit dat: (a) de LED's zijn aangesloten op pin 2, (b) de tijdelijke drukknop is aangesloten op pin 5, (c) de microfooningang is aangesloten op pin A0, en (d) de 3,3V-pin is aangesloten op de AREF-pin op de Arduino (en op Vcc op de electret-microfoon).

Wat betreft de elektronica, volg de eenvoudige instructies die bij het Dayton Audio-bord zijn geleverd om het aan te sluiten. Het is eenvoudig; vrijwel plug n 'play.

Je neemt de 19,7V of 24V+ en aarde-ingangen van de vrouwelijke voedingsaansluiting, en splitst ze met een 3-weg of 5-weg level-nut-connector. Sluit de 24V vergrendelende aan/uit-schakelaar aan tussen de stroomaansluiting en deze split, zodat deze functioneert als een relais aan/uit-schakelaar. Voer vanaf de splitsing de 19,7 V rechtstreeks naar het Dayton-audiobord en de step-down-converter (zorg ervoor dat u de step-down aanpast door aan de schroef te draaien en gebruik een multimeter om te controleren of deze 5V uitvoert).

Sluit vervolgens de 5V-vergrendeling aan / uit-knop tussen de uitgang van de step-down en de rest van de 5V-componenten (Arduino, LED's, kortstondige drukknop en ventilator), zodat deze dient als een relais om de 5V in / uit te schakelen circuit gescheiden van de Bluetooth-luidspreker. Volg dan het Fritzing-diagram om de Arduino, LED's, 5V kortstondige drukknop en ventilator aan te sluiten.

De Dayton-audiobeugel wordt gebruikt om het Bluetooth-bord te monteren. Het is relatief goedkoop en maakt dit gemakkelijk. Om de Arduino Mega, 5V step-down converter en 5V-ventilator op het achterpaneel te monteren, heb ik alleen plastic afstandsschroeven en superlijm gebruikt

Ik zal niet in detail treden over de plaatsing van onderdelen in de luidspreker, omdat ik denk dat ik het niet erg goed heb gedaan. Ik kan u echter enkele richtlijnen geven om de lay-out te achterhalen. Schroef eerst alle 16 mm-knoppen in de gaten in het bovenpaneel. Gebruik vervolgens JST-connectoren en level-nut-connectoren om alle elektronische componenten aan te sluiten, zodat u kunt uitzoeken hoe u ze in de luidspreker moet plaatsen. Speel vervolgens met lay-outs om er een te vinden die werkt. Wanneer u de plaatsing van de componenten aan het uitzoeken bent, zorg er dan voor dat u de LED-baffle in de behuizing plaatst, zodat u kunt controleren of de componenten vrij zijn van de schroefdraadbout die zich uitstrekt van de baffle naar het achterpaneel van de luidspreker, en zorg ervoor dat het schot heeft ruimte om naar voren en naar achteren te worden bewogen (van gelijk met de diffusor naar ½” of zo weg van de diffusor).

Koppel de componenten los via JST en level-nut connectoren, zodat je alles permanent kunt bevestigen. Gebruik superlijm om de Arduino Mega, 5V step-down converter en 5V-ventilator te bevestigen op de locaties die je zojuist hebt bedacht. Sluit nu alles weer aan en test of alle elektronica goed werkt.

TIP ALS DE AUDIOREACTIVITEIT NIET JUIST LIJKT: De gevoeligheid van de microfoon kan erg variëren. Als het reactievermogen niet goed lijkt, gebruik dan de seriële monitor om de microfoonwaarden uit te lezen, bepaal het bereik wanneer je een nummer afspeelt van de geluidsbron die je wilt gebruiken, en pas de MIC_HIGH en MIC_LOW parameters in de code aan. Door ermee te spelen, zal de manier waarop de code op geluid reageert drastisch veranderen.

Stap 12: Bevestig het achterpaneel en start het op

Steek het achterpaneel in de luidsprekerbox en zorg ervoor dat het ¼” middelste gat in het achterpaneel is uitgelijnd met de ¼-20 bout, zodat de schroefdraadbout door het gat steekt. Schroef nu de kartelmoer op de bout, zodat u de afstand tussen de LED-baffle en de diffuser kunt aanpassen door aan de kartelmoer te draaien (die in wezen dienst doet als duimschroef). Boor gaten voor de koperen schroeven in de hoeken van het achterpaneel en bevestig het achterpaneel door de koperen schroeven in te schroeven.

Sluit hem aan, verbind je telefoon met Bluetooth en geniet ervan!

Eerste prijs in de LED-wedstrijd 2017

Tweede prijs in de draadloze wedstrijd