Bluetooth-kaiutin ja musiikki-reaktiivinen LED-matriisi: 12 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tämä projekti on mukana langattomassa kilpailussa ja LED -kilpailussa - jos pidät siitä, arvostan suuresti äänestämistäsi. Kiitos!

Suunnittelin ja rakensin DIY Bluetooth -kaiuttimen, jossa on integroitu LED -matriisi. LED -matriisi sisältää useita erilaisia visualisointitiloja, mukaan lukien takatila, abstrakti "liikkuvan taiteen" -tila ja useita, jotka reagoivat musiikkiin kaiutinlaatikon sisällä olevan mikrofonin kautta. En ole nähnyt muita kotiin suunniteltuja tuotteita, jotka yhdistyvät näön ja äänen kanssa tällä tavalla.

Idea hankkeeseen syntyi hieman epätavallisella tavalla. Halusin rakentaa jotain useille vastasyntyneitä odottaville ystäville. Halusin lahjan, joka auttaisi heidän lapsiaan kehittymään neurologisesti, ja lahjan, josta he eivät kasva. Kun olen tehnyt useita LED-projekteja ja minulla on jonkin verran kokemusta puuntyöstöstä, keksin idean integroida äänireaktiivinen LED-matriisi Bluetooth-kaiuttimeen.

Kaiutinlaatikkoon liittyi melko paljon puuntyöstöä. Laatikon ulkopuoli on valmistettu karkeasta kiharasta vaahterapuusta, jonka jyrsin 3/4 : ksi. Etu- ja takapaneelit on valmistettu MDF -levystä. Kiharan vaahteran viimeistely on saanut vaikutteita sähkökitaran viimeistelyistä, kuten joissakin suosikki Paul Reed Smith -kitaroistani.

Sisäisesti käytän 2x15w Dayton Audio bluetooth -vahvistinkorttia äänelle ja Arduino Megaa 16x16 LED -matriisin (WS2812 LEDit) ohjaamiseen. Kaiutinkotelon sisällä oleva pieni elektrettimikrofoni tunnistaa toistettavan musiikin ja antaa signaalin, jonka avulla Arduino voi luoda reaktiivisen näytön LED -valolle.

Suunnittelu mahdollistaa myös mekaanisen säädön LED -matriisin ulkoasun muuttamiseksi kokonaan; pikselistä abstraktiin. Olen erityisen ylpeä tästä ominaisuudesta, koska en ole nähnyt sitä missään muualla ennen, ja vaikutus on erittäin siisti (se näkyy videon lopussa). LED-matriisi on asennettu ohjauslevyyn valkoisen puoliksi läpinäkyvän akryylidiffuusorin taakse, ja kiertämällä peukaloruuvia kaiuttimen takana voit siirtää LED-ohjauslevyä kohti tai poispäin hajottimesta. Peukaloruuvin avulla voit siirtyä pikselöidystä näytöstä (jossa yksittäiset LEDit ovat näkyvissä) abstraktiin näyttöön, jossa LED-valot hämärtyvät yhdessä muodostaen liikkuvan taiteen ja lähes 3D-vaikutelman.

Vaihe 1: Kerää tarvikkeet

Puu:

Voit tehdä kaiutinkotelon mistä tahansa puusta, josta pidät. Käytin 3/4”kiinteää vaahteraa kaiutinkotelon kehälle, ½” MDF -levyä etupaneeliin, ¼”MDF -levyä takapaneeliin (mutta suosittelen ½” sen sijaan) ja ½”vaneria vaneriksi sisäkaiuttimien koteloihin..

Hajotin:

Puoliksi läpinäkyvä valkoinen akryylilevy:

Elektroniikka:

Arduino Mega (tai klooni):

16x16 LED -matriisi:

19,7 V tai 24 V virtalähde (vähintään 60 W):

3”koko valikoiman kaiuttimet:

Dayton Audio 2x15w Bluetooth -vahvistinkortti:

Dayton Audio -lisävarustepaketti, jossa on äänituloliitäntä:

Dayton -äänikortin kiinnike:

1000 mF kondensaattori:

330 ohmin vastus

Automaattivahvistus Electret-mikrofoni:

24 V 16 mm: n lukitus päälle/pois LED -painike:

5V 16 mm: n lukitus päälle/pois LED -painike:

5V 16 mm hetkellinen LED -painike:

Female Power Jack:

Spade -liittimet:

Vipumutterijohtimet:

Vaihe-alasmuunnin:

Vaihtoehtoinen virtavaihtoehto:

5 V: n virtalähde (vähintään 70 W):

Vaihemuunnin (nostaa 19,7 V: n kaiutinpiirille):

LED -ohjauslevy ja laitteisto

5”1/4-20 pultti

T-mutteri (1/4-20 kierre)

Knurl-mutterin peukaloruuvi (1/4-20 kierre):

Messinkiruuvit:

T yols/Muut jutut

Forstnerin bitit:

Vaihe 2: Leikkaa puu

Tässä on leikkausluettelo kaiuttimille, joiden koko on 22”W x 9” H x 6”D. Voit leikata valitsemastasi puusta, kovapuusta, MDF: stä tai vanerista. (MDF on parempi kuin vaneri käsitellä kaiuttimien tärinää, kuten ymmärrän.)

Ylä-/alapaneelin kaiutinkotelo: (2) ¾”x22” x6”(viistetyt päät)

Sivupaneelien kaiutinkotelo: (2) ¾”x9” x6”(mitatut päät, vähennä 1,5”, jos teet puskuliitoksia)

Etulevy: ½ "x20,5" x7,5"

Takalevy: ½ "x20,5" x7,5"

LED -ohjauslevy: ½ "x 7,5" Hx 8,5 W"

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

Leikkaa yllä oleva osaluettelo pyörösahalla, pöytäsahalla ja/tai jiirisahalla.

Vaihe 3: Tee leikkaukset yläpaneelista painikeohjaimia varten

Ennen kuin liimaamme laatikon, meidän on tehtävä yläpaneeliin leikkaukset kolmelle 16 mm: n (~ 5/8”) painikkeelle. 24 V: n lukitus päälle/pois -painike kytkee kaiken päälle ja pois päältä, 5 V: n lukitus päälle/pois -painike kytkee 5 V: n piirin (LED -matriisin ja Arduinon kanssa) päälle ja pois erikseen Bluetooth -kaiuttimesta, ja 5 V: n hetkellinen painike vaihtaa tilaa LED -matriisissa.

Näiden 16 mm: n nappien kierteet eivät ole riittävän pitkiä puun läpi, joten meidän on porattava suuremmat syvennykset yläpaneelin sisäpuolelle, jotta voimme kiinnittää mutterin jokaisen napin kierteisiin ja kiinnittää ne. Merkitse kaiuttimen keskipisteet yläpaneelin alapuolelle siten, että toinen on keskitetty täsmälleen ja kaksi muuta ovat 1,75 tuuman päässä keskeltä kummallakin puolella. Käytä sitten 1-3/8”Forstner-terää yläpaneelin sisäpuolella porataksesi reikä 1/4 tuuman päähän ylhäältä (esim. Aseta pysäytin 1/2” syvyyteen porauspuristimellasi). Käytä Forstner -terän vasenta keskipistettä oppaana porataksesi keskipisteen läpi pienellä (esim. 1/8”) poranterällä, jonka avulla voit kohdistaa asiat, kun poraat vastakkaiselta puolelta. Käännä se nyt ympäri ja poraa 5/8”Forstner -poranterä jokaisen reiän läpi ylhäältä, joten sinulla on reikä, joka sopii täydellisesti 16 mm: n painikkeisiin. Tämä prosessi näkyy tässä:

Vaihe 4: Leikkaa ja maalaa etukaiutinpaneeli

Ensin haluat käyttää kynää jokaisen kaiuttimen keskipisteen merkitsemiseen. Merkitsin keskipisteeni 3,5 tuumaan lähimmästä sivureunasta ja keskelle pystysuunnassa (3,75 tuumaa ylä-/alareunasta), jotta kaiuttimet olisivat 2 tuuman päässä kaiutinpaneelin reunasta. Piirrä sitten lyijykynällä 6,75 x 6,75 tuuman neliö, joka on keskitetty pystysuoraan ja vaakasuoraan etupaneeliin. Tämä neliö on LED -matriisin aukko.

Leikkaa seuraavaksi kaiuttimien reiät 3 tuuman reikäsahalla merkittyjen kohtien keskelle. Porapuristinta suositellaan, mutta luultavasti pääset eroon käsiporauksesta, jos olet varovainen.

Käytä sitten kulmaista jyrsinterää antamaan jokaisen kaiutinkatkaisun sisäpuolelle ja LED -matriisin katkaisulle viistetty reuna.

Lopuksi haluat maalata MDC -etupaneelin. MDF -levyjen edessä ja takana käytin valkoista ruiskumaalia ja päällystin sen muutamalla kerroksella kirkasta lakkaa. Tein myös yhden version mustasta etupaneelista, jossa käytin mustaa ruiskumaalia.

Vaihe 5: Leikkaa ja kiinnitä hajotin

Leikkaa pala akryylistä 7”x 7” kokoiseksi pöytäsahalla, pyörösahalla tai palapelillä. Irrota vain suojamuovin reunat akryylin kummaltakin puolelta ja aseta se etupaneelin aukon sisäpuolelle. Käytä liimaa liimaamalla se etupaneeliin.

Vaihe 6: Tee leikkaukset takakaiutinpaneelista

Tee ensin ¼”-aukot kierteitetylle linjatuloliittimelle ja kierteiselle naaraspuoliselle tasavirtaliittimelle. Kuten painikkeet, langat eivät ulotu läpi. Käytä samaa menetelmää edellä painikkeille tehdäksesi suurempia syvennyksiä takapaneelin sisäpuolelle näille kahdelle kierteitetylle liittimelle. Paitsi, että tällä kertaa käytä ¾ tuuman Forstner -terää syvennykseen ja poraa se 1/8 tuuman etäisyydelle takapaneelin ulkoreunasta, ja poraa ¼ tuuman Forstner -poranterä ulkoreikään, joka sopii näihin kahteen ¼”Liittimet.

Leikkaa myös seuraavat reiät pakkauspaneeliin:

- Liitosreikä ¼”reikä kierrepultille, joka tulee LED -ohjauslevystä. Tämä ¼”reikä on porattava kuolleeseen kohtaan takapaneeliin.

- (valinnainen) ¾”reikä tuulettimen imua varten. Poraa kätevästi. Keskitin tämän reiän noin 2 tuuman yläreunasta.

- Ilmaa reikiä halutessasi. Porasin kaksi ¾”reikää takapaneelin sivureunoja kohti tuuletuksen mahdollistamiseksi (LEDit ja askelmuunnin voivat kuumentua).

Vaihe 7: Viimeistele kaiutinkotelon kuori

Ennen kuin asetat etupaneelin leikkauslaatikkoon, sinun on hiottava ja viimeistettävä kuori ja etupaneeli. Viimeistelyvalinta on sinun. Koska ylä-, ala- ja sivupaneelini olivat kiinteää vaahteraa, käytin juuri Waterloxia viimeistelynä.

Tein myös pari kopiota kaiuttimesta, jossa käytin harmaata aniliiniväriainetta ja Tru-öljyä sähkökitaran innoittamana. Yhdessä näistä käytin mustaa ruiskumaalia etu- ja takapaneeleihin ja toisessa harmaassa valkoista ruiskumaalia.

Vaihe 8: Kokoa kaiutinkotelon kuori

Ennen kuin liimaat laatikon, varmista, että olet tehnyt edellä mainitut painikkeiden leikkaukset. Kiinnitä myös ennen liimaamista tuet ylä-, ala- ja sivupaneelien reunojen ympärille ja niistä poispäin, joita etupaneeli lepää. Leikkaa puuraaka -aineita (MDF tai vaneri) noin ½”korkeiksi ja liimaa ja naulaa kaksi niistä ylä-, ala- ja sivupaneeleihin. Nauhojen tulee olla ½ "tai ¾" korkeita. Laitoin jokaisen paneelin etutukiliuskat ¾ tuuman edestä reunaan niin, että ½ tuuman kaiutinpaneeli olisi ¼ tuuman välein, kun se lepää tuita vasten. Katso video täältä: https://www.youtube.com/embed/X1bEgGLwVLY?t=112 Varmista, ettet laita tukia ylä- ja alapaneelien keskelle 7 tuumaa, koska se häiritsee LED -ohjauslevyn siirtymistä hajottajan lähelle..

Huomaa, että videossa ja kuvissa tein myös selkänojaa. Tämän ohjeen vuoksi paransin muotoilua mitoittamalla sisäiset kaiutinkotelot siten, että ne toimivat myös takapaneelin tukena, joten tukikappaleita ei tarvita takana.

Tukien kiinnittämisen jälkeen teemme kaiutinkotelon ulkokuoren ylä-, ala- ja sivupaneeleilla. Tämä on vain perusleikkauslaatikko, jossa on neljä sivua. Käytä puuliimaa ja puristimia kokoamiseen. Suosittelen myös laittamaan maalarinteippiä etu- ja sivuosiin (jotta ne eivät tartu puuliimaan) ja asettamalla ne laatikkoon puristettaessa ja liiman kuivumisen aikana, jotta saat varmasti täydellisen neliön ja mukavasti.

Vaihe 9: Kiinnitä sisäkaiuttimien kotelot ja etupaneeli kuoreen

Valmistele kaiutinkotelot ja etupaneeli:

Jokainen sisäinen kaiutinkotelo on valmistettu L-muotoisesta sisäosasta, joka sopii etu-, sivu-, ylä- ja alapaneeleihin kotelon muodostamiseksi.

Merkitse ensin paikat kaiutinruuveillesi käyttämällä itse kaiutinta oppaana. Poraa sitten reiät etukäteen

Poraa seuraavaksi ½”reiät kaiutinkaapelille 4,5” x 7,5”kappaleessa ja kiinnitä 4,5” x 7,5”kappale kohtisuoraan etupaneeliin siten, että sen sisäreuna on 5,5” kaiutinpaneelin lähimmältä puolelta.. Käytä liimaa ja naulaa edestä kiinnittääksesi nämä kappaleet (palaat myöhemmin takaisin ja käytä puukittyä ja hiekkaa kynsien reikien peittämiseen). Huomaa: käytin videossa taskureikiä, mutta niiden poraamisessa oli ongelmia, joten en suosittele tätä tapaa.

Kiinnitä etupaneeli ja kaiutinkotelot:

Kiinnitä sitten kaiuttimet ruuveilla esiporattuihin reikiin. (Linkittämiäni kaiuttimissa on sisäänrakennetut tiivisteet, joten ne on suljettu. Aseta tämä rakenne etupaneelilla, kaiuttimen kotelon kohtisuoralle puolelle ja kaiuttimet kaiutinkoteloon. Pujota kaiutinjohdot reiän läpi. Tällä hetkellä tiivistä kaiuttimien kotelon sisäreunat etupaneelin takaosaa vasten. (valinnainen: lisää polyfilliä nyt kaiutinkoteloihin.)

Poraa seuraavaksi taskureiät kaiutinkoteloiden takareunoihin (1/2”x6” x7,5”). Kiinnitä nyt kaiutinkotelojen takapuolet sivupaneeleihin liimalla ja taskureikien ruuveilla ja liimaa ja ruuvaa takaliitos kotelon takaosan ja kotelon kohtisuoran sisäpuolen väliin koteloiden viimeistelemiseksi.

Vaihe 10: Tee siirrettävä LED -ohjauslevy

Käytämme tähän aiemmin leikattua ½”x7,5” H x 8,5”W -kappaletta.

1. Poraa ½”taantuma noin ¼” syvälle LED -ohjauslevyn etupuolen kuolleeseen keskikohtaan (tämä sallii pultin uppoamisen)

2. Poraa reikä ¼”T-mutterin kuolleelle keskukselle taakse (niin että se ulottuu takaa syvennykseen, jonka juuri porasit eteen)

3. Vasara T-mutteriin takaa

4. Kierrä 5”¼-20 kuusiopultti edestä läpi (käytä superliimaa T-mutterissa, jos sinulla on ongelmia sen löystymisen kanssa)

5. Poraa ohjauslevyyn suuret reiät, jotka ovat linjassa LED -matriisin takana olevien johtojen kanssa (haluat todennäköisesti juottaa kondensaattorin LED -matriisin + ja - väliin ennen tätä)

6. Vedä LED -matriisijohdot reikien läpi ja liimaa LED -matriisi ohjauslevyn etuosaan (valinnainen: turva- / lämmönjakautumista varten liimaa alumiinilevy ohjauslevyn etuosaan ja liimaa LED -matriisi alumiiniin)

Vaihe 11: Elektroniikka ja koodi

Tässä on Github-linkki koodiin (käynnissä, mutta toimii):

Lataa ja asenna ensin Arduino, jos et ole jo tehnyt niin.

Toiseksi sinun on lisättävä FastLED -kirjasto Arduinoon. (Hae vain "FastLED" Arduino -kirjastojen välilehdeltä.)

Kolmanneksi, lataa Arduino -koodi (linkitetty yllä) Arduino Mega -laitteeseesi (käytin Megaa sen muistin ja koodin koon vuoksi; se on liikaa I/O -näkökulmasta). Koodi olettaa, että: (a) LEDit on kytketty nastaan 2, (b) hetkellinen painike on kytketty nastaan 5, (c) mikrofonitulo on kytketty nastaan A0 ja (d) 3,3 V: n nasta on johdotettu Arduinon AREF -nastaan (ja elektreettimikrofonin Vcc -liitäntään).

Siirry elektroniikkaan noudattamalla Daytonin äänikortin mukana tulleita yksinkertaisia ohjeita sen liittämiseksi. Se on suoraviivaista; melko paljon plug n’play.

Otat 19,7 V: n tai 24 V: n + ja maadoitetut tulot naaraspistokkeesta ja jaat ne 3- tai 5-suuntaisella tasomutteriliittimellä. Kytke 24 V: n lukitus päälle/pois -kytkin virtaliittimen ja tämän jaon väliin, joten se toimii releen päälle/pois -kytkimenä. Jaa jaosta 19,7 V suoraan Daytonin äänikorttiin ja askelmuuntimeen (muista säätää askel alaspäin kiertämällä ruuvia ja varmista, että se lähettää 5 V: n yleismittarilla).

Kytke sitten 5 V: n lukitus päälle/pois -painike alennuslähdön ja muiden 5 V: n komponenttien (Arduino, LEDit, hetkellinen painike ja tuuletin) väliin, joten se toimii releenä 5 V: n kytkemiseksi päälle/pois. virtapiiri erillään Bluetooth -kaiuttimesta. Noudata sitten Fritzing -kaaviota kytkeäksesi Arduino, LEDit, 5 V: n hetkellinen painike ja tuuletin.

Dayton -äänikannatinta käytetään Bluetooth -levyn kiinnittämiseen. Se on suhteellisen halpa ja tekee tämän helpoksi. Arduino Megan, 5 V: n askelmuuntimen ja 5 V: n tuulettimen kiinnittämiseen takapaneeliin käytin juuri muovisia kiinnitysruuveja ja superliimaa

En mene paljoa yksityiskohtiin osien sijoittamisesta kaiuttimeen, koska en mielestäni tehnyt sitä kovin hyvin. Voin kuitenkin antaa sinulle joitain ohjeita asettelun selvittämiseksi. Kierrä ensin kaikki 16 mm: n napit yläpaneelin reikiin. Liitä sitten kaikki elektroniset komponentit JST-liittimillä ja tasomutteriliittimillä, jotta voit selvittää, miten ne asetetaan kaiuttimen sisään. Pelaa sitten asettelujen kanssa löytääksesi toimivan. Kun olet selvittämässä komponenttien sijoittelua, aseta LED -ohjauslevy koteloon, jotta voit varmistaa, että komponentit eivät ole kierteitetyllä pultilla, joka ulottuu ohjauslevystä kaiuttimen takapaneeliin, ja varmista, että ohjauslevyssä on tilaa siirrettäväksi eteen- ja taaksepäin (huuhtelusta hajottajan kanssa ½ tuuman etäisyydelle hajottimesta).

Irrota komponentit JST: n ja tasomutteriliittimien kautta, jotta voit kiinnittää kaiken pysyvästi. Kiinnitä Arduino Mega, 5 V: n alasmuunnin ja 5 V: n tuuletin paikalleen, jonka juuri keksit. Liitä nyt kaikki uudelleen ja testaa, että kaikki elektroniikka toimii oikein.

VIHJE, JOS ÄÄNEN REAKTIIVISUUS EI OLE OIKEA: Mikrofonin herkkyys voi vaihdella paljon. Jos reagointikyky ei näytä oikealta, lue sarjamonitorilla mikrofonin arvot, selvitä alue, kun toistat kappaletta aiotusta äänilähteestä, ja säädä koodin MIC_HIGH- ja MIC_LOW -parametrit. Niillä pelaaminen muuttaa dramaattisesti sitä, miten koodi reagoi ääneen.

Vaihe 12: Kiinnitä takapaneeli ja käynnistä se

Aseta takapaneeli kaiutinlaatikkoon ja varmista, että takapaneelin ¼”keskireikä on kohdakkain bolt-20 pultin kanssa, jotta kierrepultti ulottuu reiän läpi. Kierrä nyt mutteri pulttiin, jotta voit säätää LED -välilevyn ja hajottajan välistä etäisyyttä kääntämällä mutteria (joka toimii lähinnä peukaloruuvina). Poraa messinkiruuvien reiät takapaneelin kulmiin ja kiinnitä takapaneeli kiertämällä messinkiruuvit sisään.

Liitä se, liitä puhelin Bluetoothiin ja nauti!

Ensimmäinen palkinto LED -kilpailussa 2017

Toinen palkinto langattomassa kilpailussa