Loa Bluetooth W / Ma trận đèn LED phản ứng theo nhạc: 12 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Dự án này được tham gia Cuộc thi không dây và Cuộc thi về đèn LED - nếu bạn thích nó, tôi sẽ đánh giá rất cao sự bình chọn của bạn. Cảm ơn!

Tôi đã thiết kế và chế tạo một Loa Bluetooth tự làm với ma trận LED tích hợp. Ma trận LED bao gồm một số chế độ trực quan khác nhau, bao gồm chế độ lò sưởi, chế độ "nghệ thuật chuyển động" trừu tượng và một số chế độ phản ứng với âm nhạc thông qua micrô bên trong hộp loa. Tôi chưa thấy bất kỳ sản phẩm nào khác được thiết kế cho gia đình kết hợp giữa hình ảnh và âm thanh theo cách này.

Ý tưởng cho dự án này xuất hiện theo một cách hơi không chính thống. Tôi muốn xây dựng một cái gì đó cho một số người bạn đang mong chờ trẻ sơ sinh. Tôi muốn một món quà có thể giúp con họ phát triển về mặt thần kinh và một món quà mà chúng sẽ không thể lớn hơn. Sau khi thực hiện một số dự án về đèn LED và có một số kinh nghiệm làm đồ gỗ, tôi nảy ra ý tưởng tích hợp ma trận đèn LED phản ứng âm thanh trong một loa Bluetooth.

Hộp loa liên quan đến một số lượng lớn công việc chế biến gỗ. Bên ngoài của hộp được làm từ gỗ thích xoăn thô, tôi đã xay thành 3/4 . Mặt trước và mặt sau được làm từ MDF. Lớp hoàn thiện của cây phong xoăn được lấy cảm hứng từ lớp hoàn thiện của guitar điện, giống như những gì đã thấy trên một số của những cây đàn Paul Reed Smith yêu thích của tôi.

Bên trong, tôi đang sử dụng bảng mạch khuếch đại bluetooth Dayton Audio 2x15w cho âm thanh và Arduino Mega để điều khiển ma trận LED 16x16 (đèn LED WS2812). Một micrô điện tử nhỏ bên trong hộp loa phát hiện nhạc đang phát và cung cấp tín hiệu mà Arduino có thể sử dụng để tạo hiển thị phản ứng trên đèn LED.

Thiết kế cũng cho phép điều chỉnh cơ học để thay đổi hoàn toàn giao diện của ma trận LED; từ pixelated đến trừu tượng. Tôi đặc biệt tự hào về tính năng này, vì tôi chưa từng thấy nó ở bất kỳ nơi nào khác trước đây và hiệu ứng rất tuyệt vời (nó được hiển thị ở cuối video). Ma trận LED được gắn vào một vách ngăn phía sau bộ khuếch tán acrylic bán trong suốt màu trắng và bằng cách vặn một vít ngón tay cái ở mặt sau của loa, bạn có thể di chuyển vách ngăn LED về phía hoặc ra khỏi bộ khuếch tán. Do đó, nút vặn ngón tay cái cho phép bạn đi từ màn hình pixel (nơi các đèn LED riêng lẻ có thể nhìn thấy) sang màn hình trừu tượng, nơi các đèn LED làm mờ cùng nhau để tạo thành nghệ thuật chuyển động, với hiệu ứng gần giống như 3D.

Bước 1: Thu thập nguồn cung cấp

Gỗ:

Bạn có thể làm hộp loa từ bất kỳ loại gỗ nào bạn thích. Tôi đã sử dụng gỗ phong rắn 3/4”cho chu vi của hộp loa, ½” MDF cho mặt trước,”MDF cho mặt sau (nhưng sẽ đề xuất ½” thay thế) và gỗ dán ½”cho thùng loa bên trong.

Bộ khuếch tán:

Tấm acrylic trắng bán trong suốt:

Thiết bị điện tử:

Arduino Mega (hoặc bản sao):

Ma trận LED 16x16:

Nguồn điện 19,7V hoặc 24V (ít nhất 60w):

Loa toàn dải 3”:

Bảng mạch khuếch đại Bluetooth Dayton Audio 2x15w:

Gói phụ kiện Dayton Audio với giắc cắm đầu vào âm thanh:

Giá đỡ cho bảng mạch Dayton Audio:

Tụ 1000 mF:

Điện trở 330 ohm

Micrô Electret tăng tự động:

24V 16mm Nút nhấn đèn LED bật / tắt chốt:

Nút nhấn bật / tắt LED 5V 16mm Chốt / Tắt:

Nút nhấn LED tạm thời 5V 16mm:

Jack nguồn dành cho nữ:

Kết nối Spade:

Đầu nối dây đai ốc:

Công cụ chuyển đổi từng bước:

Tùy chọn nguồn điện thay thế:

Nguồn điện 5V (ít nhất 70w):

Bộ chuyển đổi nấc (nâng lên 19,7V cho mạch loa):

Vách ngăn LED & Phần cứng

5”1 / 4-20 bu lông

Đai ốc chữ T (1 / 4-20 ren)

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

Vít đồng:

T ools / Nội dung khác

Forstner Bits:

Bước 2: Cắt gỗ

Đây là danh sách cắt cho loa có kích thước 22”W x 9” H x 6”D. Bạn có thể cắt từ gỗ bạn chọn, gỗ cứng, MDF hoặc ván ép. (Theo tôi hiểu, MDF tốt hơn ván ép để xử lý độ rung của loa).

Hộp loa trên / dưới: (2) ¾”x22” x6”(hai đầu)

Bảng điều khiển bên Hộp loa: (2) ¾”x9” x6”(hai đầu được chia đôi, trừ đi 1,5” nếu thực hiện khớp đối đầu)

Tấm phía trước: ½”x20,5” x7,5”

Tấm sau: ½”x20,5” x7,5”

Vách ngăn LED: ½”x7,5” Hx 8,5W”

Vỏ loa: (2) ½”x7,5” x4,25”, (2) ½” x7,5”x5,5”

Sử dụng máy cưa đĩa, máy cưa bàn và / hoặc máy cưa lọng để cắt danh sách các bộ phận ở trên.

Bước 3: Tạo các hình cắt trong Bảng điều khiển trên cùng cho Điều khiển nút nhấn

Trước khi dán hộp, chúng ta cần tạo các vết cắt trong bảng điều khiển trên cùng cho ba nút nhấn 16mm (~ 5/8”). Nút bật / tắt chốt 24V sẽ bật và tắt mọi thứ, nút bật / tắt chốt 5V sẽ bật và tắt mạch 5V (với ma trận LED và Arduino) bật và tắt riêng biệt với loa Bluetooth và nút tạm thời 5V sẽ thay đổi chế độ trên ma trận LED.

Các sợi trên các nút 16mm này không đủ dài để kéo dài qua gỗ, vì vậy chúng tôi sẽ cần phải khoan các hốc lớn hơn ở bên trong bảng điều khiển trên cùng, để vặn đai ốc vào các sợi trên mỗi nút và gắn chúng vào. Đánh dấu các điểm chính giữa cho loa ở mặt dưới của bảng điều khiển trên cùng, với một điểm được căn giữa chính xác và hai điểm còn lại lệch với tâm 1,75”ở hai bên. Sau đó, sử dụng mũi khoan Forstner 1-3 / 8”ở bên trong bảng điều khiển trên cùng để khoan một lỗ cách đỉnh trong vòng 1/4” (ví dụ: đặt điểm dừng sâu 1/2”trên máy khoan của bạn). Sử dụng điểm trung tâm bên trái từ mũi khoan Forstner làm hướng dẫn để khoan qua điểm trung tâm bằng một mũi khoan nhỏ (ví dụ: 1/8”), cho phép bạn căn chỉnh mọi thứ khi bạn khoan từ phía đối diện. Bây giờ lật nó lại và sử dụng mũi khoan Forstner 5/8”để khoan qua từng lỗ từ trên xuống, để bạn có một lỗ vừa khít hoàn toàn với các nút 16mm. Quá trình này được hiển thị ở đây:

Bước 4: Cắt & sơn Bảng điều khiển loa trước

Đầu tiên, bạn sẽ muốn sử dụng bút chì để đánh dấu điểm trung tâm cho mỗi người nói. Tôi đã đánh dấu điểm trung tâm của mình ở vị trí 3,5”tính từ cạnh bên gần nhất và căn giữa theo chiều dọc (3,75” từ cạnh trên / dưới), vì vậy loa sẽ cách mép của bảng loa 2”. Sau đó, sử dụng bút chì của bạn để vẽ một hình vuông 6,75”x 6,75” được căn giữa theo chiều dọc và chiều ngang trên bảng điều khiển phía trước. Hình vuông này là hình cắt cho ma trận LED.

Tiếp theo, sử dụng cưa lỗ 3”để khoét các lỗ cho loa, tập trung vào các điểm bạn đã đánh dấu. Máy khoan được khuyên dùng, nhưng bạn có thể bị khoan tay nếu cẩn thận.

Sau đó, sử dụng một bit bộ định tuyến có góc cạnh để tạo cho mặt trong của mỗi phần cắt loa và phần cắt ma trận LED có một cạnh vát.

Cuối cùng, bạn sẽ muốn sơn mặt trước MDC. Đối với mặt trước và mặt sau của MDF, tôi sử dụng sơn phun màu trắng, và phủ một vài lớp sơn mài trong. Tôi cũng đã thực hiện một phiên bản với bảng điều khiển phía trước màu đen, nơi tôi sử dụng sơn phun màu đen.

Bước 5: Cắt và gắn Bộ khuếch tán

Cắt một miếng acrylic của bạn thành 7”x 7” bằng cưa bàn, cưa vòng hoặc ghép hình. Chỉ bóc lại các cạnh của nhựa bảo vệ ở hai bên của acrylic và đặt nó vào bên trong vết cắt của bạn trong bảng điều khiển phía trước. Sử dụng một ít keo siêu dính để dán nó vào bảng điều khiển phía trước.

Bước 6: Tạo các vết cắt trong Bảng điều khiển loa sau

Đầu tiên, tạo các vết cắt ¼”cho giắc cắm đường vào có ren và giắc cắm nguồn DC có ren. Giống như các nút nhấn, các chuỗi không kéo dài qua. Sử dụng quy trình tương tự được mô tả ở trên cho các nút, để tạo các hốc lớn hơn ở bên trong bảng điều khiển phía sau cho hai giắc cắm ren này. Ngoại trừ, lần này, hãy sử dụng mũi khoan Forstner ¾”cho phần lõm và khoan nó trong vòng 1/8” bên ngoài của bảng điều khiển phía sau và sử dụng mũi khoan Forstner ¼”để khoan lỗ bên ngoài vừa khít với hai lỗ này ¼”Giắc cắm.

Bạn cũng sẽ cắt các lỗ sau trong bảng điều khiển gói:

- Lỗ ghép ¼”cho bu lông ren từ vách ngăn LED. Lỗ ¼”này phải được khoan chính giữa ở mặt sau.

- (tùy chọn) lỗ ¾”để lấy quạt. Khoan ở đâu thuận tiện. Tôi căn giữa lỗ này cách mép trên cùng khoảng 2”.

- Lỗ thông hơi theo ý muốn. Tôi đã khoan hai lỗ ¾”về phía các cạnh bên của bảng điều khiển phía sau, để cho phép thông gió (đèn LED và bộ chuyển đổi bậc xuống có thể khá nóng).

Bước 7: Hoàn thiện Vỏ hộp loa

Trước khi lắp bảng điều khiển phía trước vào hộp mài, bạn cần phải chà nhám và hoàn thiện vỏ và bảng điều khiển phía trước. Sự lựa chọn kết thúc là vào bạn. Vì mặt trên, mặt dưới và mặt bên của tôi là gỗ thích rắn, tôi chỉ sử dụng Waterlox làm lớp hoàn thiện.

Tôi cũng đã tạo thêm một vài bản sao của loa trong đó tôi sử dụng thuốc nhuộm anilin màu xám và dầu Tru-tinh, để có một kết thúc lấy cảm hứng từ guitar điện. Trên một trong số này, tôi sử dụng sơn xịt màu đen cho các tấm mặt trước và mặt sau, và trên tấm còn lại màu xám, tôi sử dụng sơn xịt màu trắng.

Bước 8: Lắp ráp Vỏ hộp loa

Trước khi dán hộp, hãy đảm bảo rằng bạn đã thực hiện bước trên đối với phần cắt nút. Ngoài ra, trước khi dán, hãy gắn các giá đỡ xung quanh và bù đắp từ các cạnh của mặt trên, mặt dưới và mặt bên, mà mặt trước sẽ tựa vào. Cắt một số dải gỗ vụn (MDF hoặc ván ép) cao khoảng ½”, dán keo và đóng đinh hai trong số chúng vào mỗi tấm trên, dưới và bên. Các dải phải cao ½”hoặc ¾”. Tôi đặt các dải hỗ trợ phía trước trên mỗi bảng điều khiển lùi lại ¾”so với cạnh của mặt trước, để bảng điều khiển loa phía trước ½” sẽ được chèn vào ¼”khi tựa vào các giá đỡ. Xem video tại đây: https://www.youtube.com/embed/X1bEgGLwVLY?t=112 Đảm bảo không đặt các giá đỡ ở chính giữa khoảng 7”của bảng trên và dưới vì điều này sẽ cản trở việc vách ngăn LED của bạn di chuyển đến gần bộ khuếch tán.

Lưu ý, trong video và ảnh, tôi cũng thực hiện hỗ trợ cho mặt sau. Đối với tài liệu hướng dẫn này, tôi đã cải tiến thiết kế bằng cách định kích thước các thùng loa bên trong để chúng cũng đóng vai trò hỗ trợ cho bảng điều khiển phía sau, như vậy không cần đến các miếng hỗ trợ ở phía sau.

Sau khi gắn các giá đỡ, chúng tôi sẽ tạo vỏ ngoài của hộp loa với các tấm trên, dưới và bên. Đây chỉ là một hộp khớp nối cơ bản, có bốn cạnh. Dùng keo dán gỗ và kẹp để lắp ráp. Tôi cũng khuyên bạn nên dán một số băng keo sơn lên phần mặt trước và mặt bên của bạn (để chúng không dính keo gỗ), và đặt chúng vào hộp khi kẹp và trong khi keo khô, để đảm bảo bạn có được nó vuông vắn hoàn hảo. và ấm cúng.

Bước 9: Gắn các Vỏ loa bên trong và Mặt trước vào Vỏ

Chuẩn bị thùng loa và bảng điều khiển phía trước:

Mỗi thùng loa bên trong được làm từ một phần bên trong hình chữ L, khớp với các tấm mặt trước, mặt bên, mặt trên và mặt dưới để tạo thành một thùng loa.

Trước tiên, đánh dấu các điểm cho các vít loa của bạn bằng cách sử dụng chính loa làm hướng dẫn. Sau đó khoan lỗ trước

Tiếp theo, khoan lỗ ½”cho dây loa trong miếng 4,5” x7,5”và gắn miếng 4,5” x7,5”vuông góc với mặt trước, với cạnh trong của nó là 5,5” tính từ mặt gần nhất của bảng loa. Dùng keo và đinh từ phía trước để gắn những mảnh này (sau đó bạn sẽ quay lại và dùng bột trét gỗ và cát để bịt các lỗ đinh). Lưu ý: trong video, tôi đã sử dụng lỗ bỏ túi, nhưng có vấn đề với việc khoan lỗ, vì vậy tôi không khuyên bạn nên làm theo cách này.

Gắn mặt trước và thùng loa:

Sau đó, gắn loa bằng vít vào các lỗ bạn đã khoan trước. (Các loa mà tôi liên kết với có sẵn các miếng đệm, vì vậy chúng được bịt kín. Bây giờ, hãy lắp cấu trúc này với mặt trước, mặt vuông góc của vỏ loa và loa vào hộp loa. Luồn dây loa qua lỗ. Lúc này, sử dụng một số caulk để dán các cạnh bên trong của thùng loa vào mặt sau của bảng điều khiển phía trước. (Tùy chọn: thêm một số polyfill ngay bây giờ vào thùng loa.)

Tiếp theo, khoan lỗ hốc ở các cạnh bên của mặt sau của Thùng loa (1/2”x6” x7,5”) Bây giờ gắn các mặt sau của thùng loa vào các mặt bên bằng cách sử dụng keo và vít lỗ hốc, và dán keo và vặn mối nối đối đầu giữa mặt sau của thùng loa và mặt vuông góc bên trong của thùng loa để hoàn thiện thùng loa.

Bước 10: Tạo vách ngăn LED di động

Đối với điều này, chúng tôi sẽ sử dụng mảnh ½”x7,5” H x 8,5”W mà chúng tôi đã cắt trước đó.

1. Khoan một lỗ lõm ½”sâu khoảng ¼” vào tâm cụt của mặt trước Vách ngăn LED của bạn (điều này sẽ cho phép đầu bu lông của bạn được lõm xuống)

2. Khoan một lỗ cho tâm chết ¼”T-Nut ở phía sau (để nó kéo dài từ sau đến lõm mà bạn vừa khoan ở phía trước)

3. Hammer in the T-Nut từ phía sau

4. Vít bu lông lục giác 5”¼-20 xuyên từ phía trước (sử dụng keo siêu dính trên đai ốc chữ T nếu bạn gặp vấn đề với việc nó bị lỏng)

5. Khoan các lỗ lớn trên vách ngăn của bạn căn chỉnh với các vị trí của dây ở phía sau ma trận LED (bạn có thể muốn hàn tụ điện giữa + và - trên ma trận LED của bạn, trước khi thực hiện điều này)

6. Kéo dây ma trận LED qua các lỗ, và dán ma trận LED siêu keo vào mặt trước của vách ngăn (tùy chọn: để an toàn / phân tán nhiệt, dán tấm nhôm vào mặt trước của vách ngăn, sau đó dán ma trận LED vào nhôm)

Bước 11: Điện tử và mã

Đây là liên kết Github tới mã (đang xử lý, nhưng hoạt động):

Trước tiên, hãy tải xuống và cài đặt Arduino nếu bạn chưa có.

Thứ hai, bạn sẽ cần thêm thư viện FastLED vào Arduino. (Chỉ cần tìm kiếm "FastLED" trong tab thư viện Arduino.)

Thứ ba, tải mã Arduino (được liên kết ở trên) lên Arduino Mega của bạn (Tôi đã sử dụng Mega vì bộ nhớ của nó và kích thước của mã; đó là quá mức cần thiết từ góc độ I / O). Mã giả định rằng: (a) các đèn LED được nối với chân 2, (b) nút nhấn tạm thời được nối vào chân 5, (c) đầu vào micrô được nối với chân A0 và (d) chân 3,3V là được nối với chân AREF trên Arduino (và đến Vcc trên micrô điện tử).

Chuyển sang thiết bị điện tử, hãy làm theo các hướng dẫn đơn giản đi kèm với bảng mạch Dayton Audio để kết nối nó. Nó là đơn giản; khá nhiều plug n’play.

Bạn sẽ lấy đầu vào 19,7V hoặc 24 V + và đầu vào đất từ giắc cắm nguồn cái và chia chúng bằng đầu nối đai ốc cấp 3 chiều hoặc 5 chiều. Nối dây công tắc bật / tắt chốt 24V giữa giắc nguồn và bộ chia này, để nó hoạt động như một công tắc bật / tắt rơ le. Từ phần tách, chạy 19,7V trực tiếp đến bảng âm thanh Dayton và bộ chuyển đổi bậc xuống (đảm bảo điều chỉnh bậc xuống bằng cách vặn vít của nó và sử dụng đồng hồ vạn năng để xác minh nó đang xuất ra 5V).

Sau đó nối nút bật / tắt chốt 5V giữa đầu ra của nấc thang và phần còn lại của các thành phần 5V (Arduino, đèn LED, nút nhấn tạm thời và quạt), vì vậy nó hoạt động như một rơ le để bật / tắt 5V mạch riêng biệt với loa Bluetooth. Sau đó làm theo sơ đồ Fritzing để nối Arduino, đèn LED, nút nhấn tạm thời 5V và quạt.

Giá đỡ âm thanh Dayton sẽ được sử dụng để gắn bo mạch Bluetooth. Nó tương đối rẻ và làm cho điều này dễ dàng. Để gắn Arduino Mega, bộ chuyển đổi bước xuống 5V và quạt 5V vào bảng điều khiển phía sau, tôi chỉ cần sử dụng vít chân đế bằng nhựa và keo siêu dính

Tôi sẽ không đi sâu vào chi tiết về vị trí của các bộ phận trong loa vì tôi không nghĩ rằng mình đã làm điều đó rất tốt. Tuy nhiên, tôi có thể cung cấp cho bạn một số hướng dẫn để tìm ra bố cục. Đầu tiên, vặn tất cả các nút 16mm vào các lỗ trên bảng điều khiển trên cùng. Sau đó, sử dụng đầu nối JST và đầu nối đai ốc để kết nối tất cả các thành phần điện tử, vì vậy bạn có thể tìm ra cách bố trí chúng bên trong loa. Sau đó, chơi với các bố cục để tìm một bố cục phù hợp. Khi bạn đang tìm vị trí của các thành phần, hãy đảm bảo lắp tấm vách ngăn LED vào trong hộp, để bạn có thể xác nhận rằng các thành phần không có bu lông ren kéo dài từ vách ngăn đến mặt sau của loa và đảm bảo rằng vách ngăn có chỗ để di chuyển về phía trước và phía sau (từ ngang bằng với bộ khuếch tán đến ½”hoặc xa hơn so với bộ khuếch tán).

Ngắt kết nối các thành phần thông qua JST và các đầu nối đai ốc cấp, vì vậy bạn có thể gắn vĩnh viễn mọi thứ. Sử dụng keo siêu dính để gắn Arduino Mega, bộ chuyển đổi bước xuống 5V và quạt 5V vào các vị trí bạn vừa tìm ra. Bây giờ hãy kết nối lại mọi thứ và kiểm tra xem tất cả các thiết bị điện tử hoạt động bình thường hay không.

MẸO NẾU PHẢN ỨNG ÂM THANH KHÔNG ĐÚNG: Độ nhạy của micrô có thể thay đổi rất nhiều. Nếu khả năng phản hồi có vẻ không ổn, hãy sử dụng màn hình nối tiếp để đọc giá trị micrô, tìm ra phạm vi khi bạn đang phát một bài hát từ nguồn âm thanh bạn định sử dụng và điều chỉnh các thông số MIC_HIGH và MIC_LOW trong mã. Chơi với những thứ đó sẽ thay đổi đáng kể cách mã phản ứng với âm thanh.

Bước 12: Đính kèm Back Panel và Khởi động nó lên

Chèn bảng mặt sau vào hộp loa, đảm bảo căn chỉnh lỗ chính giữa ¼”trên bảng mặt sau với bu lông ¼-20, để bu lông có ren kéo dài qua lỗ. Bây giờ vặn đai ốc knurl vào bu lông, vì vậy bạn có thể điều chỉnh khoảng cách giữa vách ngăn LED và bộ khuếch tán bằng cách xoay đai ốc knurl (về cơ bản hoạt động như một vít ngón tay cái). Khoan trước các lỗ cho các vít bằng đồng ở các góc của mặt sau và gắn mặt sau bằng cách vặn các vít bằng đồng.

Cắm nó vào, kết nối điện thoại của bạn với Bluetooth và tận hưởng!

Giải Nhất Cuộc thi Đèn LED 2017

Giải nhì cuộc thi không dây