Bluetooth-högtalare med musikreaktiv LED-matris: 12 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Detta projekt är med i den trådlösa tävlingen och LED -tävlingen - om du gillar det skulle jag uppskatta din röst mycket. Tack!

Jag konstruerade och byggde en DIY Bluetooth -högtalare med en integrerad LED -matris. LED -matrisen innehåller ett antal olika visualiseringslägen, inklusive ett eldstadsläge, ett abstrakt "rörligt konstläge" och flera som reagerar på musiken via en mikrofon inuti högtalarlådan. Jag har inte sett någon annan produkt utformad för hemmet, som förenar syn och ljud på detta sätt.

Idén till det här projektet kom på ett något okonventionellt sätt. Jag ville bygga något för flera vänner som väntar nyfödda. Jag ville ha en gåva som skulle hjälpa deras barn att utvecklas neurologiskt och en gåva som de inte skulle växa fram. Efter att ha gjort ett antal LED-projekt och lite träbearbetningsupplevelse kom jag på idén att integrera en ljudreaktiv LED-matris i en Bluetooth-högtalare.

Högtalarlådan innebar en hel del träbearbetning. Lådans utsida är gjord av grovt lockigt lönnträ, som jag fräst till 3/4 . Fram- och bakpanelerna är gjorda av MDF. Finishen på den lockiga lönnen är inspirerad av elgitarrfinisher, som de som ses på vissa av mina favorit Paul Reed Smith -gitarrer.

Internt använder jag ett 2x15w Dayton Audio bluetooth -förstärkarkort för ljudet och en Arduino Mega för att styra 16x16 LED -matris (WS2812 LED). En liten elektretmikrofon inuti högtalarlådan detekterar musiken som spelas och ger en signal som Arduino kan använda för att skapa reaktiv display på lysdioderna.

Designen möjliggör också mekanisk justering för att helt ändra utseendet på LED -matrisen; från pixelerat till abstrakt. Jag är särskilt stolt över den här funktionen, eftersom jag inte har sett den någon annanstans tidigare, och effekten är väldigt cool (den visas mot slutet av videon). LED-matrisen är monterad på en baffel bakom den vita halvtransparenta akryldiffusorn, och genom att vrida en tumskruv på baksidan av högtalaren kan du flytta LED-baffeln mot eller bort från diffusorn. Tumskruven gör att du kan gå från en pixelerad display (där enskilda lysdioder är synliga), till en abstrakt display, där lysdioderna suddas samman för att bilda rörlig konst, med en nästan 3D-liknande effekt.

Steg 1: Samla förbrukningsmaterial

Trä:

Du kan göra högtalarlådan av vilken träslag du vill. Jag använde 3/4”massiv lönn för högtalarlådans omkrets, ½” MDF för frontpanelen, ¼”MDF för bakpanelen (men rekommenderar ½” istället) och skrot ½”plywood för de inre högtalarkapslingarna.

Spridare:

Halvtransparent vitt akrylark:

Elektronik:

Arduino Mega (eller klon):

16x16 LED -matris:

19,7V eller 24V strömförsörjning (minst 60w):

3”Full Range -högtalare:

Dayton Audio 2x15w Bluetooth förstärkarkort:

Dayton Audio-tillbehörspaket med ljud-in-uttag:

Fäste för Dayton Audio board:

1000 mF kondensator:

330 ohm motstånd

Auto-gain Electret-mikrofon:

24V 16mm Låsande på/av LED -tryckknapp:

5V 16mm Låsande på/av LED -tryckknapp:

5V 16mm momentan LED -tryckknapp:

Kvinnlig Power Jack:

Spade -kontakter:

Spakmutterskabelkontakter:

Step-down-omvandlare:

Alternativ energialternativ:

5V strömförsörjning (minst 70w):

Stegomvandlare (för att höja till 19,7V för högtalarkrets):

LED Baffle & Hardware

5”1/4-20 bult

T-mutter (1/4-20 gängad)

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

Mässingsskruvar:

T ools/andra saker

Forstner Bits:

Steg 2: Klipp träet

Här är snittlistan för en högtalare som är 22 "B x 9" H x 6 "D. Du kan klippa av träet du väljer, lövträ, MDF eller plywood. (MDF är bättre än plywood för att hantera högtalars vibrationer, som jag förstår det.)

Övre/nedre paneler Högtalarlåda: (2) ¾”x22” x6”(geringsändar)

Sidopaneler Högtalarlåda: (2) ¾”x9” x6”(geringsändar, subtrahera 1,5” om du gör rumpfogar)

Frontplatta: ½ "x20.5" x7.5"

Bakplatta: ½ "x20.5" x7.5"

LED Baffle: ½”x7.5” Hx 8.5W”

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

Använd en cirkelsåg, bordssåg och/eller geringssåg för att klippa listan ovan.

Steg 3: Gör utskärningar i toppanelen för tryckknappskontrollerna

Innan vi limmar lådan måste vi göra utskärningar i vår toppanel för de tre 16 mm (~ 5/8”) tryckknapparna. 24V spärr på/av -knappen kommer att slå på och av allt, 5V spärra på/av -knappen kommer att slå på och stänga av 5V -kretsen (med LED -matrisen och Arduino) separat från Bluetooth -högtalaren, och 5V momentan -knapp ändrar lägen på LED -matrisen.

Gängorna på dessa 16 mm knappar är inte tillräckligt långa för att sträcka sig genom träet, så vi kommer att behöva borra större urtag på insidan av den övre panelen för att skruva fast muttern på trådarna på varje knapp och fästa dem. Markera mittpunkter för högtalaren på undersidan av den övre panelen, med en centrerad exakt, och de andra två förskjutna från mitten med 1,75”på vardera sidan. Använd sedan en 1-3/8”Forstner-bit på insidan av toppanelen för att borra ett hål inom 1/4” från toppen (t.ex. ställ in ett stopp för 1/2”djupt på din borrpress). Använd mittpunkten till vänster från Forstner -biten som en guide för att borra genom mittpunkten med en liten (t.ex. 1/8”) borr, så att du kan justera saker när du borrar från motsatt sida. Vänd den nu och använd en 5/8”Forstner -bit för att borra igenom varje hål uppifrån så att du har ett hål som passar perfekt till 16 mm -knapparna. Denna process visas här:

Steg 4: Klipp och måla den främre högtalarpanelen

Först vill du använda en penna för att markera mittpunkten för varje högtalare. Jag markerade mina mittpunkter på 3,5”från närmaste sidokant och centrerade vertikalt (3,75” från övre/nedre kanten), så att högtalarna skulle sättas in 2”från kanten på högtalarpanelen. Använd sedan din penna för att rita en 6,75”x 6,75” kvadrat som är centrerad vertikalt och horisontellt på frontpanelen. Denna ruta är utskärningen för LED -matrisen.

Använd sedan en 3”hålsåg för att klippa ut hålen för högtalarna, centrerade på de punkter du markerade. En borrpress rekommenderas, men du kan förmodligen komma undan med handborrning om du är försiktig.

Använd sedan en vinklad routerbit för att ge insidan av varje högtalaravbrott och LED -matrisutskärningen en fasad kant.

Slutligen vill du måla MDC -frontpanelen. För MDF fram och bak använde jag vit sprayfärg och toppade den med några lager klar lack. Jag gjorde också en version med en svart frontpanel, där jag använde svart sprayfärg.

Steg 5: Klipp och fäst diffusorn

Skär en bit av din akryl till 7 "x 7" med en bordsåg, cirkelsåg eller sticksåg. Skala bara bort kanterna på den skyddande plasten på vardera sidan av akrylen och placera den på insidan av din utskärning i frontpanelen. Använd lite superlim för att limma den på frontpanelen.

Steg 6: Gör utklipp i bakre högtalarpanelen

Gör först ¼”urtag för den gängade line-in-uttaget och gängade kvinnliga DC-uttaget. Liksom tryckknapparna sträcker sig inte trådarna igenom. Använd samma process som beskrivs ovan för knapparna för att göra större urtag på insidan av bakpanelen för dessa två gängade uttag. Förutom denna gång, använd en ¾”Forstner -bit för urtagningen och borra den inom 1/8” av utsidan av bakpanelen, och använd en ¼”Forstner -borr för att borra det yttre hålet som passar tätt dessa två ¼”Uttag.

Du kommer också att klippa följande hål i förpackningspanelen:

- Parning ¼”hål för gängad bult som kommer från LED -baffel. Detta ¼”-hål bör borras dödpunkt i bakpanelen.

- (tillval) ¾”hål för fläktintag. Borra där det passar. Jag centrerade det här hålet cirka 2”från överkanten.

- Ventilera hål enligt önskemål. Jag borrade två holes”hål mot sidokanterna på bakpanelen, för att möjliggöra ventilation (lysdioderna och trappomvandlaren kan bli ganska heta).

Steg 7: Avsluta högtalarlådans skal

Innan du sätter in frontpanelen i geringsboxen vill du slipa och avsluta skalet och frontpanelen. Valet av finish är upp till dig. Eftersom min topp, botten och sidopanel var massiv lönn, använde jag bara Waterlox som finish.

Jag gjorde också ett par kopior till av högtalaren där jag använde grått anilinfärgämne och Tru-oil för en elgitarrinspirerad finish. På en av dessa använde jag svart sprayfärg för de främre och bakre panelerna, och på den andra gråa använde jag vit sprayfärg.

Steg 8: Montera högtalarlådans skal

Innan du limmar lådan, se till att du har gjort steget ovan för knapputskärningarna. Fäst även stöd runt limning och förskjutning från kanterna på topp-, botten- och sidopanelerna, som frontpanelen kommer att vila mot. Skär några remsor av trä (MDF eller plywood) cirka ½”höga och lim och spik två av dem på var och en av de övre, nedre och sidopanelerna. Remsorna ska vara ½”eller ¾” höga. Jag ställde tillbaka de främre stödremsorna på varje panel med ¾”från kanten på framsidan, så att den ½” främre högtalarpanelen skulle sättas in med ¼”när den vilade mot stöden. Se videon här: https://www.youtube.com/embed/X1bEgGLwVLY?t=112 Se till att inte placera stödet i mitten av 7”på dina övre och nedre paneler, eftersom detta skulle störa din LED -baffel som rör sig nära diffusorn.

Observera, i videon och bilderna har jag också gjort stöd för baksidan. För detta instruerbara förbättrade jag designen genom att dimensionera de inre högtalarhöljena så att de också fungerar som stöd för bakpanelen, så att stödstycken inte behövs bak.

När vi har fäst stöden gör vi det yttre skalet på högtalarlådan med topp-, botten- och sidopaneler. Detta är bara en grundläggande geringsfoglåda, med fyra sidor. Använd trälim och klämmor för att montera. Jag rekommenderar också att du lägger lite målartejp på dina fram- och sidosektioner (så att de inte fastnar med trälimet) och placerar dem i lådan när du klämmer fast och medan limmet torkar, för att se till att du har det helt fyrkantigt och tätt.

Steg 9: Fäst de inre högtalarkapslingarna och frontpanelen på skalet

Förbered högtalarhöljen och frontpanelen:

Varje inre högtalarhölje är var och en tillverkad av en L-formad innersektion, som passar mot fronten, sidan, toppen och bottenpanelen för att bilda ett hölje.

Markera först platserna för högtalarskruvarna med själva högtalaren som en guide. Borra sedan hål

Borra därefter ½”hål för högtalarkablar i 4,5” x7,5”-stycket och fäst stycket 4,5” x7,5”vinkelrätt på frontpanelen, med dess inre kant på 5,5” från närmaste sida av högtalarpanelen. Använd lim och spik framifrån för att fästa dessa bitar (du kommer senare att gå tillbaka och använda träspackel och sand för att täcka spikhålen). Obs: i videon använde jag fickhål, men hade problem med dem som borrade igenom, så jag rekommenderar inte det här sättet.

Fäst frontpanelen och högtalarhöljena:

Fäst sedan högtalarna med skruvar i hålen du förborrade. (Högtalarna som jag länkade till har inbyggda packningar så att de är täta. Sätt nu in den här strukturen med frontpanelen, vinkelrät sida av högtalarhöljet och högtalare, i högtalarlådan. Trä högtalartråd genom hålet. Vid denna tidpunkt, använd lite tätning för att täta högtalarnas inre kanter mot baksidan av frontpanelen. (Valfritt: lägg till lite polyfill nu till högtalarhöljena.)

Borra sedan fickhål i sidokanterna på högtalarkapslingarnas baksidor (1/2”x6” x7,5”) Fäst nu högtalarnas baksidor på sidopanelerna med hjälp av lim- och fickhålskruvar och limma och skruva fast skarven mellan höljets baksida och den vinkelräta insidan av höljet för att avsluta höljena.

Steg 10: Gör den rörliga LED -baffeln

För detta använder vi den ½”x7,5” H x 8,5”W -delen som vi klippte tidigare.

1. Borra en ½”lågkonjunktur cirka ¼” djupt mitt i mitten på framsidan av din LED Baffle (detta gör att ditt bulthuvud kan infällas i spol)

2. Borra ett hål för ¼”T-Nut dead center på baksidan (så att det sträcker sig från baksidan till fördjupningen som du precis borrade i framsidan)

3. Hamra i T-muttern från baksidan

4. Skruva igenom 5”¼-20 sexkantskruv framifrån (använd superlim på T-muttern om du har problem med att den lossnar)

5. Borra stora hål i baffeln som ligger i linje med ledningarnas placering på baksidan av LED -matrisen (du kommer förmodligen att löda kondensatorn mellan + och - på din LED -matris innan du gör detta)

6. Dra LED -matrisledningarna genom hålen och superlim LED -matrisen fram på baffeln (tillval: för säkerhets- / värmespridning, lim aluminiumplåt på baffelns framsida, lim sedan LED -matrisen på aluminiumet)

Steg 11: Elektronik och kod

Här är Github-länken till koden (pågår, men fungerar):

Ladda ner och installera först Arduino om du inte redan har gjort det.

För det andra måste du lägga till FastLED -biblioteket i Arduino. (Sök bara efter "FastLED" på fliken Arduino -bibliotek.)

För det tredje, ladda upp Arduino -koden (länkad till ovan) till din Arduino Mega (jag använde en Mega på grund av dess minne och kodens storlek; det är överkill från I/O -perspektiv). Koden förutsätter att: (a) lysdioderna är anslutna till stift 2, (b) den tillfälliga tryckknappen är ansluten till stift 5, (c) mikrofoningången är ansluten till stift A0, och (d) 3.3V -stiftet är ansluten till AREF -stiftet på Arduino (och till Vcc på elektretmikrofonen).

När det gäller elektroniken följer du de enkla instruktionerna som följde med Dayton Audio -kortet för att ansluta den. Det är enkelt; ganska mycket plug n 'play.

Du tar 19,7 V eller 24 V + och jordingångar från honkontakten och delar dem med en 3-vägs eller 5-vägs nivåmutterkontakt. Anslut 24V spärr på/av -omkopplaren mellan strömuttaget och denna delning, så fungerar den som ett relä på/av -omkopplare. Från splittringen, kör 19,7V direkt till Dayton -ljudkortet och steg -ner -omvandlaren (se till att justera steget genom att vrida skruven och använd en multimeter för att verifiera att det matar ut 5V).

Dra sedan 5V-spärr-på/av-knappen mellan utgången från steg-ner och resten av 5V-komponenterna (Arduino, lysdioder, momentan tryckknapp och fläkt), så det fungerar som ett relä för att slå på/av 5V krets separat från Bluetooth -högtalaren. Följ sedan Fritzing -diagrammet för att koppla upp Arduino, lysdioder, 5V momentan tryckknapp och fläkt.

Dayton -ljudfästet används för att montera Bluetooth -kortet. Det är relativt billigt och gör det enkelt. För att montera Arduino Mega, 5V trappomvandlare och 5V fläkt på bakpanelen använde jag bara plastskruvar och superlim

Jag kommer inte att gå in på detaljer om placeringen av delar i högtalaren, för jag tror inte att jag gjorde det särskilt bra. Men jag kan ge dig några riktlinjer för att räkna ut layouten. Skruva först in alla 16 mm knappar i hålen på den övre panelen. Använd sedan JST-kontakter och nivåmutterkontakter för att ansluta alla elektroniska komponenter, så att du kan ta reda på hur du lägger dem inuti högtalaren. Spela sedan med layouter för att hitta en som fungerar. När du räknar ut placering av komponenterna, se till att sätta in LED -baffeln i höljet, så att du kan bekräfta att komponenterna är fritt från den gängade bulten som sträcker sig från baffeln till högtalarens bakpanel och se till att baffeln har plats att flytta framåt och bakåt (från spolning med diffusorn till ½”eller så bort från diffusorn).

Koppla bort komponenterna via JST- och nivåmutterkontakter, så att du kan fästa allt permanent. Använd superlim för att fästa Arduino Mega, 5V stegomvandlare och 5V fläkt på de platser du just kommit på. Anslut nu allt igen och testa att all elektronik fungerar som den ska.

TIPS OM LJUDREAKTIVITET INTE SER RÄTT: Mikrofonkänsligheten kan variera mycket. Om responsen inte verkar stämma använder du seriemonitorn för att läsa av mikrofonvärdena, räkna ut intervallet när du spelar en låt från den ljudkälla du planerar att använda och justera parametrarna MIC_HIGH och MIC_LOW i koden. Att spela med dem kommer dramatiskt att förändra hur koden reagerar på ljud.

Steg 12: Fäst bakpanelen och starta upp den

Sätt in bakpanelen i högtalarlådan och se till att ¼”mitthålet i bakpanelen ligger i linje med ¼-20-bulten så att den gängade bulten sträcker sig genom hålet. Skruva nu fast räffelmuttern på bulten, så att du kan justera avståndet mellan LED -baffeln och diffusorn genom att vrida spårmuttern (som i huvudsak fungerar som en tumskruv). Förborra hål för mässingsskruvarna i hörnen på bakpanelen och fäst bakpanelen genom att skruva in mässingsskruvarna.

Anslut den, anslut telefonen till Bluetooth och njut!

Första pris i LED -tävlingen 2017

Andra pris i den trådlösa tävlingen