Alto-falante Bluetooth com matriz de LED reativa a música: 12 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Este projeto está inscrito no Concurso Wireless e no Concurso LED - se gostarem, agradeço imensamente o seu voto. Obrigado!

Eu projetei e construí um alto-falante Bluetooth DIY com uma matriz de LED integrada. A matriz de LED inclui vários modos de visualização diferentes, incluindo um modo de lareira, um modo abstrato de “arte em movimento” e vários que reagem à música por meio de um microfone dentro da caixa do alto-falante. Eu não vi nenhum outro produto projetado para casa, que combine imagem e som desta forma.

A ideia deste projeto surgiu de uma forma um tanto heterodoxa. Eu queria construir algo para vários amigos esperando recém-nascidos. Eu queria um presente que ajudasse seus filhos a se desenvolverem neurologicamente, e um presente que eles não superassem. Tendo feito uma série de projetos de LED e tendo alguma experiência em carpintaria, tive a ideia de integrar uma matriz de LED reativa a áudio em um alto-falante Bluetooth.

A caixa de som envolvia uma boa quantidade de madeira. A parte externa da caixa é feita de madeira de bordo áspera e crespa, que fresei a 3/4 . Os painéis frontal e traseiro são feitos de MDF. O acabamento do bordo crespo foi inspirado em acabamentos de guitarra elétrica, como aqueles vistos em algumas das minhas guitarras Paul Reed Smith favoritas.

Internamente, estou usando uma placa amplificadora bluetooth Dayton Audio 2x15w para o áudio e um Arduino Mega para controlar a matriz de LEDs 16x16 (LEDs WS2812). Um pequeno microfone de eletreto dentro da caixa do alto-falante detecta a música que está tocando e fornece um sinal que o Arduino pode usar para criar uma exibição reativa nos LEDs.

O design também permite o ajuste mecânico para mudar totalmente a aparência da matriz de LED; de pixelizado para abstrato. Estou particularmente orgulhoso deste recurso, já que não o tinha visto em nenhum outro lugar antes, e o efeito é muito legal (é mostrado no final do vídeo). A matriz de LED é montada em um defletor atrás do difusor de acrílico branco semitransparente e, girando um parafuso na parte de trás do alto-falante, você pode mover o defletor de LED para perto ou para longe do difusor. O parafuso de polegar, portanto, permite que você vá de uma tela pixelada (onde LEDs individuais são visíveis), para uma tela abstrata, onde os LEDs se desfocam para formar uma arte em movimento, com um efeito quase 3D.

Etapa 1: Reúna os suprimentos

Madeira:

Você pode fazer a caixa de alto-falante de qualquer tipo de madeira que desejar. Eu usei 3/4”de bordo sólido para o perímetro da caixa do alto-falante, ½” MDF para o painel frontal, ¼”MDF para o painel traseiro (mas recomendaria ½” no lugar), e ½”de madeira compensada para as caixas de alto-falante internas.

Difusor:

Folha de acrílico branco semitransparente:

Eletrônicos:

Arduino Mega (ou clone):

Matriz de LED 16x16:

Fonte de alimentação de 19,7 V ou 24 V (pelo menos 60 W):

Alto-falantes Full Range de 3”:

Placa de amplificador Bluetooth Dayton Audio 2x15w:

Pacote de acessórios Dayton Audio com entrada de áudio:

Suporte para placa de áudio Dayton:

Capacitor 1000 mF:

Resistor de 330 ohm

Microfone de eletreto de ganho automático:

24 V 16 mm Botão de pressão de LED de trava on / off:

5V 16mm Botão de pressão de LED de trava on / off:

Botão LED momentâneo de 5 V 16 mm:

Power Jack feminino:

Conectores Spade:

Conectores de fio com porca de alavanca:

Conversor step-down:

Opção de energia alternativa:

Fonte de alimentação 5V (pelo menos 70w):

Conversor de aumento (para aumentar para 19,7 V para circuito de alto-falante):

Defletor LED e Hardware

5”1 / 4-20 parafuso

Porca T (rosca 1 / 4-20)

Parafuso de aperto manual porca Knurl (rosca 1 / 4-20):

Parafusos de latão:

Ferramentas / outras coisas

Bits de Forstner:

Etapa 2: corte a madeira

Aqui está a lista de corte para uma caixa de som de 22”L x 9” A x 6”D. Você pode cortar a madeira de sua escolha, madeira dura, MDF ou compensado. (O MDF é melhor do que o compensado para lidar com a vibração dos alto-falantes, pelo que entendi.)

Caixa do alto-falante dos painéis superior / inferior: (2) ¾ "x22" x6 "(extremidades em meia-esquadria)

Caixa de alto-falante dos painéis laterais: (2) ¾ "x9" x6 "(extremidades em meia-esquadria, subtrair 1,5" se estiver fazendo juntas de topo)

Placa frontal: ½”x20,5” x7,5”

Placa traseira: ½”x20,5” x7,5”

Defletor de LED: ½”x 7,5” Hx 8,5 W”

Gabinetes de alto-falante: (2) ½”x7,5” x4,25”, (2) ½” x7,5”x5,5”

Use uma serra circular, serra de mesa e / ou serra de esquadria para cortar a lista de peças acima.

Etapa 3: faça recortes no painel superior para os controles de botão

Antes de colar a caixa, precisamos fazer recortes em nosso painel superior para os três botões de 16 mm (~ 5/8”). O botão liga / desliga de 24 V liga e desliga tudo, o botão liga / desliga de 5 V liga e desliga o circuito de 5 V (com a matriz de LED e Arduino) separadamente do alto-falante Bluetooth, e o botão momentâneo de 5 V muda os modos na matriz de LED.

As roscas nesses botões de 16 mm não são longas o suficiente para se estenderem através da madeira, então precisaremos perfurar recessos maiores no interior do painel superior, a fim de aparafusar a porca nas roscas de cada botão e prendê-los. Marque os pontos centrais do alto-falante na parte inferior do painel superior, com um centralizado exatamente e os outros dois deslocados do centro em 1,75”em cada lado. Em seguida, use uma broca Forstner de 1-3 / 8 "no interior do painel superior para perfurar um furo até 1/4" do topo (por exemplo, defina uma parada para 1/2 "de profundidade em sua furadeira). Use o ponto central à esquerda da broca Forstner como guia para perfurar o ponto central com uma pequena broca (por exemplo, 1/8”), que permitirá que você alinhe as coisas quando você perfurar do lado oposto. Agora vire-o e use uma broca Forstner de 5/8”para perfurar cada orifício a partir do topo, para que você tenha um orifício que se encaixe perfeitamente nos botões de 16 mm. Este processo é mostrado aqui:

Etapa 4: corte e pinte o painel do alto-falante frontal

Primeiro você vai querer usar um lápis para marcar o ponto central de cada alto-falante. Marquei meus pontos centrais a 3,5”da borda lateral mais próxima e centralizei verticalmente (3,75” da borda superior / inferior), de modo que os alto-falantes seriam inseridos a 2”da borda do painel do alto-falante. Em seguida, use seu lápis para desenhar um quadrado de 6,75”x 6,75” que é centralizado verticalmente e horizontalmente no painel frontal. Este quadrado é o recorte para a matriz de LED.

Em seguida, use uma serra circular de 3”para cortar os orifícios dos alto-falantes, centralizados nos pontos marcados. Uma furadeira é recomendada, mas você provavelmente pode se safar com a furação manual se for cuidadoso.

Em seguida, use um bit de roteador em ângulo para dar ao interior de cada recorte de alto-falante e ao recorte de matriz de LED uma borda chanfrada.

Por último, você vai querer pintar o painel frontal do MDC. Para a frente e para trás do MDF, usei tinta spray branca e cobri com algumas camadas de laca transparente. Também fiz uma versão com painel frontal preto, onde usei tinta spray preta.

Etapa 5: corte e anexe o difusor

Corte um pedaço de seu acrílico de 7”x 7” com uma serra de mesa, serra circular ou serra de vaivém. Retire apenas as bordas do plástico protetor de cada lado do acrílico e coloque-o no interior do recorte no painel frontal. Use um pouco de super cola para colar no painel frontal.

Etapa 6: faça os recortes no painel do alto-falante traseiro

Primeiro, faça recortes de ¼”para a entrada de linha rosqueada e a tomada de alimentação CC fêmea rosqueada. Como os botões de pressão, os fios não se estendem. Use o mesmo processo descrito acima para os botões, para fazer recessos maiores na parte interna do painel traseiro para esses dois conectores roscados. Exceto, desta vez, use uma broca Forstner de ¾ "para o recesso e perfure-a até 1/8" do exterior do painel traseiro, e use uma broca Forstner de ¼ "para perfurar o orifício externo que se encaixará perfeitamente nesses dois ¼”Jacks.

Você também cortará os seguintes orifícios no painel da embalagem:

- Furo de ¼”de acoplamento para parafuso roscado vindo do defletor de LED. Este orifício de ¼”deve ser perfurado no centro do painel traseiro.

- (opcional) orifício de ¾”para entrada do ventilador. Perfure onde for conveniente. Eu centrei este orifício a cerca de 2”da borda superior.

- Furos de ventilação conforme desejado. Eu fiz dois furos de ¾”nas bordas laterais do painel traseiro, para permitir a ventilação (os LEDs e o conversor abaixador podem ficar muito quentes).

Etapa 7: Concluir o revestimento da caixa do alto-falante

Antes de inserir o painel frontal na caixa de esquadria, você vai querer lixar e terminar a concha e o painel frontal. A escolha do acabamento depende de você. Como meus painéis superior, inferior e lateral eram de bordo sólido, usei apenas o Waterlox como acabamento.

Eu também fiz mais algumas cópias do alto-falante onde usei corante cinza de anilina e óleo Tru, para um acabamento inspirado em guitarra elétrica. Em um deles usei tinta spray preta nos painéis frontal e traseiro, e no outro cinza usei tinta spray branca.

Etapa 8: montar o invólucro da caixa do alto-falante

Antes de colar a caixa, certifique-se de ter executado a etapa acima para os recortes dos botões. Além disso, antes de colar, fixe suportes ao redor e desloque das bordas dos painéis superior, inferior e lateral, contra os quais o painel frontal se apoiará. Corte algumas tiras de madeira (MDF ou compensado) com cerca de ½”de altura e cole e pregue duas delas em cada um dos painéis superior, inferior e lateral. As tiras devem ter ½”ou ¾” de altura. Eu coloquei as tiras de suporte frontal em cada painel para trás em ¾”da borda da frente, de forma que o painel do alto-falante frontal de ½” fosse inserido em ¼”quando apoiado contra os suportes. Veja o vídeo aqui: https://www.youtube.com/embed/X1bEgGLwVLY?t=112 Certifique-se de não colocar os suportes na extensão de 7 central dos painéis superior e inferior, pois isso interferiria com o movimento do defletor de LED próximo ao difusor.

Reparem, no vídeo e nas fotos, também fiz apoios para as costas. Para este instrutível, melhorei o design dimensionando as caixas de alto-falante internas para que também sirvam como suporte para o painel traseiro, de forma que as peças de suporte não sejam necessárias na parte traseira.

Depois de prender os suportes, faremos o revestimento externo da caixa do alto-falante com os painéis superior, inferior e lateral. Esta é apenas uma caixa de junta de esquadria básica, com quatro lados. Use cola de madeira e grampos para montar. Também recomendo colocar fita adesiva nas seções frontal e lateral (para que não grudem na cola de madeira) e colocá-las na caixa ao prender e enquanto a cola seca, para ter certeza de que ficou perfeitamente quadrada e confortável.

Etapa 9: prenda os gabinetes internos do alto-falante e o painel frontal ao revestimento

Prepare caixas de alto-falante e painel frontal:

Cada caixa de alto-falante interna é feita de uma seção interna em forma de L, que se encaixa nos painéis frontal, lateral, superior e inferior para formar uma caixa.

Primeiro, marque os locais para os parafusos do alto-falante usando o próprio alto-falante como guia. Em seguida, pré-perfure os orifícios

Em seguida, faça orifícios de ½ "para os fios do alto-falante na peça de 4,5" x7,5 "e prenda a peça de 4,5" x7,5 "perpendicularmente ao painel frontal, com sua borda interna a 5,5" do lado mais próximo do painel do alto-falante. Use cola e prego da frente para prender essas peças (mais tarde você voltará e usará massa de madeira e areia para cobrir os buracos dos pregos). Nota: no vídeo, usei orifícios de bolso, mas tive problemas com a perfuração, então não recomendo assim.

Anexe o painel frontal e caixas de alto-falante:

Em seguida, prenda os alto-falantes com parafusos nos orifícios pré-perfurados. (Os alto-falantes que eu vinculei têm gaxetas embutidas, então eles são selados. Agora insira esta estrutura com o painel frontal, lado perpendicular do gabinete do alto-falante, e alto-falantes, na caixa do alto-falante. Passe os fios do alto-falante através do orifício. use um pouco de calafetagem para selar as bordas internas dos gabinetes do alto-falante contra a parte traseira do painel frontal. (Opcional: adicione um pouco de polyfill agora aos gabinetes do alto-falante.)

Em seguida, faça orifícios de bolso nas bordas laterais dos lados traseiros dos gabinetes de alto-falante (1/2 "x6" x7,5 "). Agora prenda os lados traseiros dos gabinetes de alto-falante aos painéis laterais usando cola e parafusos para orifícios de bolso, e cole e aparafuse a junta de topo entre a parte traseira do gabinete e o lado interno perpendicular do gabinete, para terminar os gabinetes.

Etapa 10: faça o defletor de LED móvel

Para isso, usaremos a peça de ½ "x7,5" H por 8,5 "W que cortamos anteriormente.

1. Perfure uma recessão de ½ "com cerca de ¼" de profundidade no centro morto da frente do defletor de LED (isso permitirá que a cabeça do parafuso seja rebaixada)

2. Faça um orifício para o centro morto da porca em T de ¼ na parte de trás (de modo que se estenda de trás até o recesso que você acabou de perfurar na frente)

3. Martelo na porca em T na parte de trás

4. Aparafuse o parafuso sextavado de 5”¼-20 da frente (use super cola na porca T se tiver problemas com ela se soltar)

5. Faça grandes furos em seu defletor que se alinham com os locais dos fios na parte de trás da matriz de LED (você provavelmente vai querer soldar o capacitor entre + e - em sua matriz de LED, antes de fazer isso)

6. Puxe os fios da matriz de LED através dos orifícios e cole a matriz de LED na frente do defletor (opcional: para segurança / dispersão de calor, cole a folha de alumínio na frente do defletor e, em seguida, cole a matriz de LED no alumínio)

Etapa 11: Eletrônica e código

Aqui está o link do Github para o código (em andamento, mas funciona):

Primeiro, baixe e instale o Arduino, se ainda não o fez.

Em segundo lugar, você precisará adicionar a biblioteca FastLED ao Arduino. (Basta pesquisar "FastLED" na guia Bibliotecas do Arduino.)

Terceiro, carregue o código do Arduino (link acima) para o seu Arduino Mega (usei um Mega por causa de sua memória e do tamanho do código; é um exagero da perspectiva de E / S). O código assume que: (a) os LEDs estão ligados ao pino 2, (b) o botão momentâneo está ligado ao pino 5, (c) a entrada do microfone está ligada ao pino A0, e (d) o pino de 3,3 V é conectado ao pino AREF no Arduino (e ao Vcc no microfone de eletreto).

Quanto à eletrônica, siga as instruções simples que vieram com a placa de áudio Dayton para conectá-la. É simples; praticamente plug n 'play.

Você pegará as entradas de 19,7 V ou 24 V + e aterramento do conector de alimentação fêmea e os dividirá com um conector de porca de nível de 3 ou 5 vias. Conecte a chave liga / desliga com travamento de 24 V entre a tomada de força e esta divisão, de forma que funcione como uma chave liga / desliga de relé. Da divisão, ligue 19,7 V diretamente à placa de áudio Dayton e ao conversor abaixador (certifique-se de ajustar o abaixador girando seu parafuso e use um multímetro para verificar se está produzindo 5V).

Em seguida, conecte o botão liga / desliga de travamento de 5V entre a saída do step-down e o resto dos componentes de 5V (Arduino, LEDs, botão momentâneo e ventilador), para que sirva como um relé para ligar / desligar o 5V circuito separado do alto-falante Bluetooth. Em seguida, siga o diagrama de Fritzing para conectar o Arduino, os LEDs, o botão de pressão momentâneo de 5 V e o ventilador.

O suporte de áudio Dayton será usado para montar a placa Bluetooth. É relativamente barato e torna isso fácil. Para montar o Arduino Mega, o conversor abaixador de 5 V e a ventoinha de 5 V no painel traseiro, usei apenas parafusos de plástico e super cola

Não vou entrar em muitos detalhes sobre o posicionamento das partes no alto-falante, porque não acho que fiz isso muito bem. No entanto, posso dar algumas orientações para descobrir o layout. Primeiro, aparafuse todos os botões de 16 mm nos orifícios do painel superior. Em seguida, use os conectores JST e os conectores de porca de nível para conectar todos os componentes eletrônicos, para que você possa descobrir como colocá-los dentro do alto-falante. Em seguida, experimente os layouts para encontrar um que funcione. Quando você estiver descobrindo o posicionamento dos componentes, certifique-se de inserir o defletor de LED no gabinete, para que possa confirmar se os componentes estão livres do parafuso roscado que se estende do defletor para o painel traseiro do alto-falante, e certifique-se de que o defletor tem espaço para ser movido para frente e para trás (de nivelado com o difusor para ½”ou menos do difusor).

Desconecte os componentes via JST e conectores de porca de nível, para que você possa conectar tudo permanentemente. Use supercola para prender o Arduino Mega, o conversor abaixador de 5 V e a ventoinha de 5 V nos locais que você acabou de descobrir. Agora reconecte tudo e teste se todos os componentes eletrônicos funcionam corretamente.

DICA SE A REATIVIDADE DE ÁUDIO NÃO PARECER CORRETA: A sensibilidade do microfone pode variar muito. Se a resposta não parecer correta, use o monitor serial para ler os valores do microfone, descubra a faixa quando estiver reproduzindo uma música da fonte de som que planeja usar e ajuste os parâmetros MIC_HIGH e MIC_LOW no código. Jogar com eles mudará drasticamente a forma como o código reage ao som.

Etapa 12: Anexe o painel traseiro e inicie-o

Insira o painel traseiro na caixa do alto-falante, certificando-se de alinhar o orifício central de ¼”no painel traseiro com o parafuso de ¼-20, de forma que o parafuso roscado se estenda pelo orifício. Agora aparafuse a porca recartilhada no parafuso, para que você possa ajustar a distância entre o defletor de LED e o difusor girando a porca recartilhada (que serve essencialmente como um parafuso de aperto manual). Faça furos prévios para os parafusos de latão nos cantos do painel traseiro e prenda o painel traseiro aparafusando os parafusos de latão.

Conecte-o, conecte seu telefone ao Bluetooth e divirta-se!

Primeiro prêmio no Concurso LED 2017

Segundo Prêmio no Concurso Wireless