Bluetooth-Lautsprecher mit musikreaktiver LED-Matrix - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Dieses Projekt nimmt am Wireless Contest und am LED Contest teil – wenn es Ihnen gefällt, würde ich mich über Ihre Stimme sehr freuen. Vielen Dank!

Ich habe einen DIY-Bluetooth-Lautsprecher mit integrierter LED-Matrix entworfen und gebaut. Die LED-Matrix umfasst verschiedene Visualisierungsmodi, darunter einen Kaminmodus, einen abstrakten „Moving Art“-Modus und mehrere, die über ein Mikrofon in der Lautsprecherbox auf die Musik reagieren. Ich habe noch kein anderes Produkt für zu Hause gesehen, das auf diese Weise Bild und Ton vereint.

Die Idee zu diesem Projekt entstand auf etwas unorthodoxe Weise. Ich wollte etwas für mehrere Freunde bauen, die Neugeborene erwarten. Ich wollte ein Geschenk, das ihren Kindern hilft, sich neurologisch zu entwickeln, und eine Gabe, aus der sie nicht herauswachsen. Nachdem ich eine Reihe von LED-Projekten durchgeführt und einige Erfahrungen in der Holzbearbeitung gesammelt hatte, kam ich auf die Idee, eine audioreaktive LED-Matrix in einen Bluetooth-Lautsprecher zu integrieren.

Die Lautsprecherbox beinhaltete eine Menge Holzbearbeitung. Die Außenseite der Box besteht aus rohem Riegelahorn, das ich auf 3/4 gefräst habe. Die Vorder- und Rückwände sind aus MDF. Das Finish des Riegelahorns wurde von E-Gitarren-Finishes inspiriert, wie sie auf einigen zu sehen sind meiner Lieblingsgitarren von Paul Reed Smith.

Intern verwende ich eine 2x15w Dayton Audio Bluetooth-Verstärkerplatine für das Audio und einen Arduino Mega zur Steuerung der 16x16 LED-Matrix (WS2812 LEDs). Ein kleines Elektretmikrofon in der Lautsprecherbox erkennt die abgespielte Musik und liefert ein Signal, mit dem das Arduino eine reaktive Anzeige auf den LEDs erzeugen kann.

Das Design ermöglicht auch eine mechanische Anpassung, um das Aussehen der LED-Matrix vollständig zu verändern; von verpixelt bis abstrakt. Auf dieses Feature bin ich besonders stolz, da ich es noch nirgendwo sonst gesehen habe und der Effekt sehr cool ist (wird gegen Ende des Videos gezeigt). Die LED-Matrix ist an einer Schallwand hinter dem weißen, halbtransparenten Acryl-Diffusor montiert, und durch Drehen einer Rändelschraube an der Rückseite des Lautsprechers können Sie die LED-Schallwand zum Diffusor hin oder von ihm weg bewegen. Die Rändelschraube ermöglicht somit den Übergang von einer pixeligen Anzeige (bei der einzelne LEDs sichtbar sind) zu einer abstrakten Anzeige, bei der die LEDs zu bewegter Kunst mit einem fast 3D-ähnlichen Effekt verschwimmen.

Schritt 1: Sammeln Sie die Vorräte

Holz:

Sie können die Lautsprecherbox aus jeder beliebigen Holzart herstellen. Ich habe 3/4" massiven Ahorn für den Umfang der Lautsprecherbox verwendet, ½" MDF für die Frontplatte, ¼" MDF für die Rückwand (würde aber stattdessen ½" empfehlen) und ½" Sperrholz für die inneren Lautsprechergehäuse.

Diffusor:

Halbtransparente weiße Acrylplatte:

Elektronik:

Arduino Mega (oder Klon):

16x16 LED-Matrix:

19,7V oder 24V Netzteil (mindestens 60W):

3” Breitbandlautsprecher:

Dayton Audio 2x15w Bluetooth Verstärkerplatine:

Dayton Audio-Zubehörpaket mit Audio-Eingangsbuchse:

Halterung für Dayton Audioboard:

1000 mF Kondensator:

330 Ohm Widerstand

Elektret-Mikrofon mit automatischer Verstärkung:

24V 16mm Ein-/Aus-LED-Taster:

5V 16mm Ein-/Aus-LED-Taster:

5V 16mm LED-Taster:

Weibliche Power-Buchse:

Flachstecker:

Kabelverbinder mit Hebelmutter:

Abwärtswandler:

Alternative Energieoption:

5V Netzteil (mind. 70W):

Aufwärtswandler (um die Lautsprecherschaltung auf 19,7 V anzuheben):

LED Schallwand & Hardware

5” 1/4-20 Schraube

T-Mutter (1/4-20 Gewinde)

Rändelmutter Rändelschraube (1/4-20 Gewinde):

Messingschrauben:

Werkzeuge/Sonstiges

Forstner-Bits:

Schritt 2: Schneiden Sie das Holz

Hier ist die Schnittliste für einen Lautsprecher mit den Maßen 22" B x 9" H x 6" T. Sie können das Holz Ihrer Wahl, Hartholz, MDF oder Sperrholz, zuschneiden. (MDF ist besser als Sperrholz, um die Vibrationen von Lautsprechern zu bewältigen, wie ich es verstehe.)

Lautsprecherbox oben/unten: (2) "x22"x6" (auf Gehrung geschnittene Enden)

Seitenwände Lautsprecherbox: (2) ¾"x9"x6" (auf Gehrung geschnittene Enden, bei Stumpfverbindungen 1,5" abziehen)

Frontplatte: ½"x20.5"x7.5"

Rückplatte: ½"x20.5"x7.5"

LED-Baffle: ½"x7.5"Hx 8.5W"

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

Verwenden Sie eine Kreissäge, Tischkreissäge und/oder Gehrungssäge, um die obige Teileliste zu schneiden.

Schritt 3: Machen Sie Ausschnitte im oberen Bedienfeld für die Drucktastensteuerung

Bevor wir die Box verkleben, müssen wir in unserer oberen Platte Ausschnitte für die drei 16mm (~ 5/8 ) Druckknöpfe machen. Die 24-V-Ein-/Aus-Taste schaltet alles ein und aus, die 5-V-Ein-/Aus-Taste schaltet den 5-V-Stromkreis (mit der LED-Matrix und Arduino) separat vom Bluetooth-Lautsprecher ein und aus, und die 5-V-Taste ändert den Modus auf der LED-Matrix.

Die Gewinde dieser 16-mm-Knöpfe sind nicht lang genug, um durch das Holz zu ragen, daher müssen wir größere Aussparungen in die Innenseite der oberen Platte bohren, um die Mutter mit den Gewinden an jedem Knopf zu schrauben und zu befestigen. Markieren Sie die Mittelpunkte für den Lautsprecher auf der Unterseite der Oberseite, wobei einer genau zentriert ist und die anderen beiden auf beiden Seiten um 1,75 Zoll von der Mitte versetzt sind. Verwenden Sie dann einen 1-3/8-Zoll-Forstner-Bohrer auf der Innenseite der oberen Platte, um ein Loch bis auf 1/4 Zoll von der Oberseite zu bohren (z. B. stellen Sie einen Anschlag für 1/2 Zoll tief an Ihrer Bohrmaschine ein). Verwenden Sie den mittleren Punkt links vom Forstner-Bohrer als Führung, um mit einem kleinen (z. B. 1/8 ) Bohrer durch den Mittelpunkt zu bohren. Drehen Sie es nun um und bohren Sie mit einem 5/8-Zoll-Forstner-Bohrer von oben durch jedes Loch, sodass Sie ein Loch haben, das perfekt zu den 16-mm-Knöpfen passt. Dieser Vorgang wird hier gezeigt:

Schritt 4: Schneiden und lackieren Sie die Frontlautsprecherplatte

Zuerst möchten Sie mit einem Bleistift den Mittelpunkt für jeden Lautsprecher markieren. Ich habe meine Mittelpunkte bei 3,5 Zoll von der nächsten Seitenkante markiert und vertikal zentriert (3,75 Zoll von der Ober-/Unterkante), sodass die Lautsprecher 2 Zoll von der Kante des Lautsprecherpanels entfernt sind. Zeichnen Sie dann mit Ihrem Bleistift ein 6,75" x 6,75" großes Quadrat, das vertikal und horizontal auf der Frontplatte zentriert ist. Dieses Quadrat ist der Ausschnitt für die LED-Matrix.

Als nächstes verwenden Sie eine 3-Zoll-Lochsäge, um die Löcher für die Lautsprecher auszuschneiden, zentriert auf die von Ihnen markierten Punkte. Eine Bohrmaschine wird empfohlen, aber Sie könnten wahrscheinlich mit Handbohren davonkommen, wenn Sie vorsichtig sind.

Verwenden Sie dann einen abgewinkelten Fräser, um der Innenseite jedes Lautsprecherausschnitts und dem LED-Matrix-Ausschnitt eine abgeschrägte Kante zu verleihen.

Zuletzt möchten Sie die MDC-Frontplatte lackieren. Für die MDF-Vorder- und Rückseite habe ich weiße Sprühfarbe verwendet und mit ein paar Schichten Klarlack überzogen. Ich habe auch eine Version mit schwarzer Frontplatte gemacht, bei der ich schwarze Sprühfarbe verwendet habe.

Schritt 5: Schneiden und befestigen Sie den Diffusor

Schneiden Sie ein Stück Ihres Acryls mit einer Tischkreissäge, Kreissäge oder Stichsäge auf 7 "x 7" zu. Ziehen Sie nur die Kanten des schützenden Kunststoffs auf beiden Seiten des Acryls ab und legen Sie es auf die Innenseite Ihres Ausschnitts in der Frontplatte. Verwenden Sie etwas Sekundenkleber, um es an die Frontplatte zu kleben.

Schritt 6: Machen Sie die Ausschnitte im hinteren Lautsprecherpanel

Machen Sie zuerst ¼-Zoll-Ausschnitte für die Line-In-Buchse mit Gewinde und die DC-Buchse mit Gewinde. Wie bei den Druckknöpfen erstrecken sich die Fäden nicht durch. Verwenden Sie das gleiche Verfahren wie oben für die Tasten beschrieben, um für diese beiden Gewindebuchsen größere Aussparungen an der Innenseite der Rückwand zu machen. Verwenden Sie dieses Mal jedoch einen ¾-Zoll-Forstner-Bohrer für die Aussparung und bohren Sie ihn bis auf 1/8 Zoll von der Außenseite der Rückwand und verwenden Sie einen ¼-Zoll-Forstner-Bohrer, um das äußere Loch zu bohren, das genau zu diesen beiden ¼. passt” Buchsen.

Sie werden auch die folgenden Löcher in die Packplatte schneiden:

- Passendes ¼-Zoll-Loch für Gewindebolzen, der von der LED-Schallwand kommt. Dieses ¼-Zoll-Loch sollte mittig in die Rückwand gebohrt werden.

- (optional) ¾” Loch für Lüftereinlass. Bohren Sie, wo es bequem ist. Ich zentrierte dieses Loch etwa 2 von der Oberkante.

- Entlüftungslöcher nach Wunsch. Ich bohrte zwei ¾” Löcher in Richtung der Seitenkanten der Rückwand, um die Belüftung zu ermöglichen (die LEDs und der Abwärtswandler können ziemlich heiß werden).

Schritt 7: Beenden Sie die Lautsprecherbox-Schale

Bevor Sie die Frontplatte in die Gehrungslade einsetzen, sollten Sie die Schale und die Frontplatte schleifen und fertigstellen. Die Wahl des Finishs liegt bei Ihnen. Da meine Ober-, Unter- und Seitenwände aus massivem Ahorn waren, habe ich nur Waterlox als Finish verwendet.

Ich habe auch ein paar weitere Kopien des Lautsprechers gemacht, bei denen ich grauen Anilinfarbstoff und Tru-Öl für ein von E-Gitarren inspiriertes Finish verwendet habe. Bei einem davon habe ich schwarze Sprühfarbe für die Vorder- und Rückwände verwendet, und bei dem anderen grauen habe ich weiße Sprühfarbe verwendet.

Schritt 8: Montieren Sie die Lautsprecherbox-Schale

Stellen Sie vor dem Aufkleben der Schachtel sicher, dass Sie den obigen Schritt für die Knopfausschnitte durchgeführt haben. Bringen Sie außerdem vor dem Kleben Stützen um und versetzt von den Kanten der Ober-, Unter- und Seitenwände an, an denen die Frontplatte anliegt. Schneiden Sie einige Holzreste (MDF oder Sperrholz) etwa ½ Zoll hoch und kleben und nageln Sie zwei davon an die Ober-, Unter- und Seitenwände. Die Streifen sollten ½" oder ¾" hoch sein. Ich setze die vorderen Stützleisten an jedem Panel um ¾" von der Kante der Vorderseite nach hinten, so dass das ½" Front-Lautsprecherpanel um ¼" nach hinten versetzt wird, wenn es an den Stützen anliegt. Sehen Sie sich das Video hier an: https://www.youtube.com/embed/X1bEgGLwVLY?t=112 Stellen Sie sicher, dass Sie die Stützen nicht in der Mitte der 7-Zoll-Spannweite Ihrer oberen und unteren Platten platzieren, da dies die Bewegung Ihrer LED-Schallwand in die Nähe des Diffusors beeinträchtigen würde.

Beachten Sie, dass ich im Video und in den Bildern auch Stützen für die Rückseite gemacht habe. Für dieses anweisbare habe ich das Design verbessert, indem ich die inneren Lautsprechergehäuse so dimensioniert habe, dass sie auch als Unterstützung für die Rückwand dienen, so dass keine Stützteile hinten benötigt werden.

Nach dem Anbringen der Stützen stellen wir die Außenhülle der Lautsprecherbox mit Ober-, Unter- und Seitenwänden her. Dies ist nur eine einfache Gehrungsfuge mit vier Seiten. Verwenden Sie zum Zusammenbau Holzleim und Klemmen. Ich empfehle auch, etwas Malerband auf Ihre Vorder- und Seitenteile zu legen (damit sie nicht mit dem Holzleim kleben) und sie beim Klemmen und während des Trocknens des Klebers in die Schachtel zu legen, um sicherzustellen, dass sie perfekt quadratisch sind und kuschelig.

Schritt 9: Befestigen Sie die inneren Lautsprechergehäuse und die Frontplatte an der Schale

Lautsprechergehäuse und Frontplatte vorbereiten:

Jedes innere Lautsprechergehäuse besteht jeweils aus einem L-förmigen inneren Abschnitt, der an die Front-, Seiten-, Ober- und Bodenplatten passt, um ein Gehäuse zu bilden.

Markieren Sie zuerst die Stellen für Ihre Lautsprecherschrauben, indem Sie den Lautsprecher selbst als Richtlinie verwenden. Dann Löcher vorbohren

Als nächstes bohren Sie ½" Löcher für Lautsprecherkabel in das 4,5"x7,5" Stück und befestigen das 4,5"x7,5" Stück rechtwinklig zur Frontplatte, mit seiner Innenkante bei 5,5" von der nächsten Seite der Lautsprecherplatte. Verwenden Sie Kleber und Nagel von vorne, um diese Teile zu befestigen (Sie werden später zurückgehen und Holzkitt und Sand verwenden, um die Nagellöcher abzudecken). Hinweis: Im Video habe ich Taschenlöcher verwendet, hatte aber Probleme beim Durchbohren, daher empfehle ich diesen Weg nicht.

Bringen Sie die Frontplatte und die Lautsprechergehäuse an:

Befestigen Sie dann die Lautsprecher mit Schrauben an den vorgebohrten Löchern. (Die Lautsprecher, die ich verlinkt habe, haben Dichtungen eingebaut, so dass sie abgedichtet sind. Setzen Sie nun diese Struktur mit der Frontplatte, der senkrechten Seite des Lautsprechergehäuses und den Lautsprechern in die Lautsprecherbox ein. Führen Sie die Lautsprecherkabel durch das Loch. Verwenden Sie etwas Dichtmasse, um die Innenkanten der Lautsprechergehäuse gegen die Rückseite der Frontplatte abzudichten (Optional: Fügen Sie jetzt etwas Polyfill zu den Lautsprechergehäusen hinzu).

Als nächstes bohren Sie Taschenlöcher in die Seitenkanten der Rückseiten der Lautsprechergehäuse (1/2"x6"x7,5"). Befestigen Sie nun die Rückseiten der Lautsprechergehäuse mit Klebstoff und Taschenlochschrauben an den Seitenwänden und Kleben und verschrauben Sie die Stoßfuge zwischen der Rückseite des Gehäuses und der senkrechten Innenseite des Gehäuses, um die Gehäuse abzuschließen.

Schritt 10: Machen Sie die bewegliche LED-Baffle

Dafür verwenden wir das ½" x 7,5" H x 8,5" B Stück, das wir zuvor geschnitten haben.

1. Bohren Sie eine ½ Zoll Vertiefung etwa ¼ Zoll tief in den Totpunkt der Vorderseite Ihrer LED-Schallwand (dadurch kann Ihr Schraubenkopf bündig versenkt werden)

2. Bohren Sie ein Loch für den ¼-Zoll-T-Nut-Totpunkt hinten (so erstreckt es sich von hinten durch die Aussparung, die Sie gerade vorne gebohrt haben)

3. Schlagen Sie die T-Mutter von hinten ein

4. Schrauben Sie die 5 ¼-20 Sechskantschraube von vorne durch (verwenden Sie Sekundenkleber auf die T-Mutter, wenn Sie Probleme damit haben, dass sie sich löst)

5. Bohren Sie große Löcher in Ihre Schallwand, die auf die Positionen der Drähte auf der Rückseite der LED-Matrix ausgerichtet sind (Sie möchten wahrscheinlich den Kondensator zwischen den + und – auf Ihrer LED-Matrix löten, bevor Sie dies tun)

6. Ziehen Sie die LED-Matrixdrähte durch die Löcher und kleben Sie die LED-Matrix mit Sekundenkleber auf die Vorderseite der Schallwand (optional: zur Sicherheit / Wärmeableitung Aluminiumblech auf die Vorderseite der Schallwand kleben, dann die LED-Matrix auf das Aluminium kleben)

Schritt 11: Elektronik und Code

Hier ist der Github-Link zum Code (in Bearbeitung, funktioniert aber):

Laden Sie zuerst Arduino herunter und installieren Sie es, falls Sie dies noch nicht getan haben.

Zweitens müssen Sie Arduino die FastLED-Bibliothek hinzufügen. (Suchen Sie einfach nach "FastLED" in der Registerkarte Arduino-Bibliotheken.)

Drittens laden Sie den Arduino-Code (oben verlinkt) auf Ihren Arduino Mega (ich habe einen Mega wegen seines Speichers und der Größe des Codes verwendet; es ist aus der E / A-Perspektive viel zu viel). Der Code geht davon aus, dass: (a) die LEDs mit Pin 2 verdrahtet sind, (b) der Taster mit Pin 5 verdrahtet ist, (c) der Mikrofoneingang mit Pin A0 verdrahtet ist und (d) der 3,3-V-Pin ist an den AREF-Pin des Arduino (und an Vcc am Elektret-Mikrofon) angeschlossen.

Befolgen Sie in Bezug auf die Elektronik die einfachen Anweisungen, die mit der Dayton Audio-Platine geliefert wurden, um sie anzuschließen. Es ist einfach; so ziemlich Plug-and-Play.

Sie nehmen die 19,7 V oder 24 V + und Masseeingänge von der weiblichen Strombuchse und teilen sie mit einem 3-Wege- oder 5-Wege-Level-Mutter-Anschluss. Verdrahten Sie den 24V Ein-/Aus-Schalter zwischen der Strombuchse und diesem Split, damit er als Relais-Ein-/Ausschalter fungiert. Führen Sie die 19,7 V vom Split aus direkt zur Dayton-Audioplatine und zum Abwärtswandler (stellen Sie sicher, dass die Abwärtsstufe durch Drehen der Schraube angepasst wird, und verwenden Sie ein Multimeter, um zu überprüfen, ob 5 V ausgegeben werden).

Verdrahten Sie dann den 5V-Ein-/Ausschalter zwischen dem Ausgang des Step-Down und den restlichen 5V-Komponenten (Arduino, LEDs, Taster und Lüfter), so dass er als Relais zum Ein- / Ausschalten der 5V. dient Stromkreis getrennt vom Bluetooth-Lautsprecher. Folgen Sie dann dem Fritzing-Diagramm, um das Arduino, die LEDs, den 5-V-Taster und den Lüfter zu verdrahten.

Die Dayton-Audiohalterung wird verwendet, um die Bluetooth-Platine zu montieren. Es ist relativ günstig und macht dies einfach. Um den Arduino Mega, den 5V-Abwärtswandler und den 5V-Lüfter an der Rückseite zu montieren, habe ich nur Kunststoff-Abstandsschrauben und Sekundenkleber verwendet

Auf die Platzierung der Teile im Lautsprecher werde ich nicht näher eingehen, da ich das meiner Meinung nach nicht sehr gut gemacht habe. Ich kann Ihnen jedoch einige Richtlinien geben, um das Layout herauszufinden. Schrauben Sie zuerst alle 16-mm-Knöpfe in die Löcher in der Oberseite. Verwenden Sie dann JST-Anschlüsse und Level-Mutter-Anschlüsse, um alle elektronischen Komponenten anzuschließen, damit Sie herausfinden können, wie Sie sie im Lautsprecher verlegen. Spielen Sie dann mit Layouts, um eines zu finden, das funktioniert. Stellen Sie bei der Platzierung der Komponenten sicher, dass Sie die LED-Schallwand in das Gehäuse einsetzen, damit Sie sicherstellen können, dass die Komponenten nicht von dem Gewindebolzen entfernt sind, der sich von der Schallwand bis zur Rückseite des Lautsprechers erstreckt, und vergewissern Sie sich, dass die Schallwand kann nach vorne und nach hinten bewegt werden (von bündig mit dem Diffusor bis etwa ½ Zoll vom Diffusor entfernt).

Trennen Sie die Komponenten über JST- und Level-Nut-Anschlüsse, damit Sie alles dauerhaft befestigen können. Verwenden Sie Sekundenkleber, um den Arduino Mega, den 5V-Abwärtswandler und den 5V-Lüfter an den Stellen zu befestigen, die Sie gerade herausgefunden haben. Schließen Sie nun alles wieder an und testen Sie, ob die gesamte Elektronik ordnungsgemäß funktioniert.

TIPP WENN DIE AUDIOREAKTIVITÄT NICHT RICHTIG SCHEINT: Die Mikrofonempfindlichkeit kann stark variieren. Wenn die Reaktionsfähigkeit nicht richtig erscheint, verwenden Sie den seriellen Monitor, um die Mikrofonwerte auszulesen, den Bereich zu ermitteln, wenn Sie einen Song von der Soundquelle abspielen, die Sie verwenden möchten, und passen Sie die Parameter MIC_HIGH und MIC_LOW im Code an. Das Spielen mit diesen wird die Reaktion des Codes auf Geräusche dramatisch verändern.

Schritt 12: Bringen Sie die Rückseite an und starten Sie sie

Setzen Sie die Rückwand in die Lautsprecherbox ein und achten Sie darauf, dass das ¼-Zoll-Mittelloch in der Rückwand mit der ¼-20-Schraube ausgerichtet ist, sodass die Gewindeschraube durch das Loch ragt. Schrauben Sie nun die Rändelmutter auf den Bolzen, sodass Sie durch Drehen der Rändelmutter (die im Wesentlichen als Rändelschraube dient) den Abstand zwischen LED-Schallwand und Diffusor einstellen können. Löcher für die Messingschrauben in den Ecken der Rückwand vorbohren und die Rückwand durch Einschrauben der Messingschrauben befestigen.

Schließen Sie es an, verbinden Sie Ihr Telefon mit Bluetooth und genießen Sie es!

Erster Preis beim LED Contest 2017

Zweiter Preis im Wireless-Wettbewerb