Altavoz Bluetooth con matriz de LED reactivos a la música: 12 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Este proyecto está inscrito en el Concurso de tecnología inalámbrica y el Concurso de LED; si le gusta, le agradecería enormemente su voto. ¡Gracias!

Diseñé y construí un altavoz Bluetooth de bricolaje con una matriz de LED integrada. La matriz de LED incluye varios modos de visualización diferentes, incluido un modo de chimenea, un modo de "arte en movimiento" abstracto y varios que reaccionan a la música a través de un micrófono dentro de la caja del altavoz. No he visto ningún otro producto diseñado para el hogar que combine la vista y el sonido de esta manera.

La idea de este proyecto surgió de una manera poco ortodoxa. Quería construir algo para varios amigos que esperaban recién nacidos. Quería un regalo que ayudara a sus hijos a desarrollarse neurológicamente, y un regalo que no dejarían atrás. Después de haber realizado una serie de proyectos de LED y tener algo de experiencia en carpintería, se me ocurrió la idea de integrar una matriz de LED reactiva al audio en un altavoz Bluetooth.

La caja del altavoz involucró una buena cantidad de carpintería. El exterior de la caja está hecho de madera de arce rizado, que fresé a 3/4 . Los paneles frontal y posterior están hechos de MDF. El acabado del arce rizado se inspiró en los acabados de las guitarras eléctricas, como los que se ven en algunos de mis guitarras favoritas de Paul Reed Smith.

Internamente, estoy usando una placa amplificadora bluetooth Dayton Audio de 2x15w para el audio y un Arduino Mega para controlar la matriz de LED de 16x16 (LED WS2812). Un pequeño micrófono electret dentro de la caja del altavoz detecta la música que se está reproduciendo y proporciona una señal que Arduino puede usar para crear una pantalla reactiva en los LED.

El diseño también permite un ajuste mecánico para cambiar por completo el aspecto de la matriz de LED; de pixelado a abstracto. Estoy particularmente orgulloso de esta función, ya que no la había visto en ningún otro lugar antes, y el efecto es muy bueno (se muestra hacia el final del video). La matriz de LED está montada en un deflector detrás del difusor de acrílico semitransparente blanco y, girando un tornillo de mariposa en la parte posterior del altavoz, puede mover el deflector de LED hacia o lejos del difusor. El tornillo de mariposa le permite pasar de una pantalla pixelada (donde los LED individuales son visibles) a una pantalla abstracta, donde los LED se difuminan para formar arte en movimiento, con un efecto casi de 3D.

Paso 1: Reúna los suministros

Madera:

Puede hacer la caja del altavoz con cualquier tipo de madera que desee. Usé arce macizo de 3/4 "para el perímetro de la caja del altavoz, MDF de ½" para el panel frontal, MDF de ¼ "para el panel trasero (pero recomendaría ½" en su lugar) y madera contrachapada de ½ "para los gabinetes interiores de los altavoces.

Difusor:

Lámina acrílica blanca semitransparente:

Electrónica:

Arduino Mega (o clon):

Matriz de LED 16x16:

Fuente de alimentación de 19,7 V o 24 V (al menos 60 W):

Altavoces de rango completo de 3 :

Placa de amplificador Bluetooth Dayton Audio 2x15w:

Paquete de accesorios de Dayton Audio con entrada de línea de audio:

Soporte para placa de audio Dayton:

Condensador de 1000 mF:

Resistencia de 330 ohmios

Micrófono Electret de ganancia automática:

Botón pulsador LED de encendido / apagado de 24 V 16 mm:

Botón pulsador LED de encendido / apagado de 5 V 16 mm:

Botón pulsador LED momentáneo de 5 V y 16 mm:

Jack de poder femenino:

Conectores de pala:

Conectores de cable de tuerca de palanca:

Convertidor reductor:

Opción de energía alternativa:

Fuente de alimentación de 5V (al menos 70w):

Convertidor elevador (para subir a 19,7 V para el circuito de altavoces):

Deflector LED y hardware

Perno de 5 1 / 4-20

Tuerca en T (1 / 4-20 roscada)

Tornillo de mariposa con tuerca moleteada (rosca 1 / 4-20):

Tornillos de latón:

HERRAMIENTAS / OTRAS COSAS

Bits de Forstner:

Paso 2: cortar la madera

Aquí está la lista de cortes para un altavoz de 22”de ancho x 9” de alto x 6”de profundidad. Puede cortar de la madera de su elección, madera dura, MDF o contrachapado. (El MDF es mejor que la madera contrachapada para manejar la vibración de los altavoces, según tengo entendido).

Paneles superior / inferior Caja de altavoz: (2) ¾”x22” x6”(extremos en inglete)

Caja de altavoz de paneles laterales: (2) ¾”x9” x6”(extremos en inglete, reste 1.5” si hace juntas a tope)

Placa frontal: ½ "x20.5" x7.5"

Placa posterior: ½ "x20.5" x7.5"

Deflector LED: ½ "x7.5" H x 8.5W"

Carcasas de altavoces: (2) ½ "x7.5" x4.25 ", (2) ½" x7.5 "x5.5"

Utilice una sierra circular, una sierra de mesa y / o una sierra ingletadora para cortar la lista de piezas anterior.

Paso 3: haga recortes en el panel superior para los controles del botón pulsador

Antes de pegar la caja, necesitamos hacer cortes en nuestro panel superior para los tres botones de 16 mm (~ 5/8”). El botón de encendido / apagado de 24 V encenderá y apagará todo, el botón de encendido / apagado de 5 V encenderá y apagará el circuito de 5 V (con la matriz de LED y Arduino) por separado del altavoz Bluetooth, y el botón momentáneo de 5 V cambiará los modos en la matriz de LED.

Las roscas de estos botones de 16 mm no son lo suficientemente largas para extenderse a través de la madera, por lo que tendremos que perforar huecos más grandes en el interior del panel superior para atornillar la tuerca a las roscas de cada botón y unirlos. Marque los puntos centrales del altavoz en la parte inferior del panel superior, con uno centrado exactamente y los otros dos desplazados del centro 1,75”a cada lado. Luego use una broca Forstner de 1-3 / 8”en el interior del panel superior para perforar un orificio a 1/4” desde la parte superior (por ejemplo, coloque un tope de 1/2”de profundidad en su taladro). Utilice el punto central a la izquierda de la broca Forstner como guía para perforar a través del punto central con una broca pequeña (p. Ej., 1/8”), que le permitirá alinear las cosas cuando taladre desde el lado opuesto. Ahora déle la vuelta y use una broca Forstner de 5/8”para perforar cada orificio desde la parte superior, de modo que tenga un orificio que se ajuste perfectamente a los botones de 16 mm. Este proceso se muestra aquí:

Paso 4: corte y pinte el panel del altavoz frontal

Primero, querrá usar un lápiz para marcar el punto central de cada altavoz. Marqué mis puntos centrales a 3.5”del borde lateral más cercano, y centrado verticalmente (3.75” desde el borde superior / inferior), de modo que los altavoces quedarían insertados a 2”del borde del panel de altavoces. Luego use su lápiz para dibujar un cuadrado de 6.75”x 6.75” que esté centrado vertical y horizontalmente en el panel frontal. Este cuadrado es el recorte de la matriz de LED.

Luego, use una sierra de corona de 3”para cortar los orificios para los altavoces, centrados en los puntos que marcó. Se recomienda una prensa taladradora, pero probablemente podría salirse con la suya con la perforación manual si tiene cuidado.

Luego, use una broca de enrutador en ángulo para darle al interior de cada corte de altavoz y al corte de la matriz de LED un borde biselado.

Por último, querrá pintar el panel frontal de MDC. Para la parte delantera y trasera de MDF, utilicé pintura en aerosol blanca y la cubrí con algunas capas de laca transparente. También hice una versión con un panel frontal negro, donde usé pintura en aerosol negra.

Paso 5: corte y coloque el difusor

Corta un trozo de acrílico de 7 "x 7" con una sierra de mesa, una sierra circular o una sierra de calar. Despegue solo los bordes del plástico protector a cada lado del acrílico y colóquelo en el interior de su recorte en el panel frontal. Use un poco de pegamento para pegarlo al panel frontal.

Paso 6: haga los recortes en el panel posterior del altavoz

Primero, haga cortes de ¼”para el conector de entrada de línea roscado y el conector de alimentación de CC hembra roscado. Al igual que los botones, los hilos no se extienden. Utilice el mismo proceso descrito anteriormente para los botones, para hacer huecos más grandes en el interior del panel posterior para estos dos conectores roscados. Excepto que, esta vez, use una broca Forstner de ¾”para el hueco y perfore hasta 1/8” del exterior del panel posterior, y use una broca Forstner de ¼”para perforar el orificio exterior que se ajustará perfectamente a estos dos ¼”Tomas.

También cortará los siguientes agujeros en el panel del paquete:

- Orificio de acoplamiento de ¼”para perno roscado procedente del deflector LED. Este orificio de ¼”debe perforarse en el punto muerto del panel posterior.

- (opcional) Orificio de ¾”para entrada del ventilador. Taladre donde sea conveniente. Centré este agujero a unas 2”del borde superior.

- Orificios de ventilación según se desee. Perforé dos orificios de ¾”hacia los bordes laterales del panel posterior, para permitir la ventilación (los LED y el convertidor reductor pueden calentarse bastante).

Paso 7: Termine la carcasa de la caja del altavoz

Antes de insertar el panel frontal en la caja de ingletes, querrá lijar y terminar la carcasa y el panel frontal. La elección del acabado depende de ti. Como mis paneles superior, inferior y laterales eran de arce macizo, solo usé Waterlox como acabado.

También hice un par de copias más del altavoz donde usé tinte de anilina gris y Tru-oil, para un acabado inspirado en la guitarra eléctrica. En uno de estos usé pintura en aerosol negra para los paneles frontal y posterior, y en el otro gris usé pintura en aerosol blanca.

Paso 8: Ensamble la carcasa de la caja del altavoz

Antes de pegar la caja, asegúrese de haber realizado el paso anterior para los recortes de botones. Además, antes de pegar, coloque soportes alrededor y separados de los bordes de los paneles superior, inferior y laterales, contra los cuales se apoyará el panel frontal. Corte algunas tiras de madera de desecho (MDF o madera contrachapada) de aproximadamente ½”de alto, y pegue y clave dos de ellas en cada uno de los paneles superior, inferior y lateral. Las tiras deben tener ½”o ¾” de altura. Coloco las tiras de soporte frontales en cada panel hacia atrás a ¾”desde el borde del frente, de modo que el panel del altavoz frontal de ½” quede insertado ¼”cuando se apoye contra los soportes. Vea el video aquí: https://www.youtube.com/embed/X1bEgGLwVLY?t=112 Asegúrese de no colocar los soportes en el tramo central de 7”de los paneles superior e inferior, ya que esto interferiría con el movimiento del deflector LED cerca del difusor..

Tenga en cuenta que en el video y las fotos, también hice soportes para la espalda. Para este instructable, mejoré el diseño al dimensionar los recintos internos de los altavoces para que también sirvan como soporte para el panel posterior, de modo que no se necesiten piezas de soporte en la parte posterior.

Después de colocar los soportes, crearemos la carcasa exterior de la caja del altavoz con los paneles superior, inferior y laterales. Esta es solo una caja de empalme de inglete básica, con cuatro lados. Use pegamento para madera y abrazaderas para ensamblar. También recomiendo poner cinta de pintor en las secciones frontal y lateral (para que no se peguen con el pegamento para madera), y colocarlas en la caja al sujetar y mientras se seca el pegamento, para asegurarse de que quede perfectamente cuadrado. y cómodo.

Paso 9: coloque las cajas de los altavoces internos y el panel frontal en la carcasa

Prepare las cajas de los altavoces y el panel frontal:

Cada caja de altavoz interior está hecha de una sección interior en forma de L, que encaja contra los paneles frontal, lateral, superior e inferior para formar una caja.

Primero, marque los puntos para los tornillos de su altavoz utilizando el altavoz como guía. Luego, taladre previamente los agujeros

A continuación, taladre orificios de ½ "para los cables de los altavoces en la pieza de 4.5" x7.5 "y coloque la pieza de 4.5" x7.5 "perpendicularmente al panel frontal, con su borde interior a 5.5" del lado más cercano del panel de altavoces.. Use pegamento y clavo desde el frente para unir estas piezas (luego regresará y usará masilla para madera y arena para cubrir los agujeros de los clavos). Nota: en el video, usé agujeros de bolsillo, pero tuve problemas para perforarlos, por lo que no recomiendo esta forma.

Coloque el panel frontal y las cajas de los altavoces:

Luego, fija los altavoces con tornillos a los orificios que perforaste previamente. (Los altavoces que vinculé tienen juntas incorporadas, por lo que están sellados. Ahora inserte esta estructura con el panel frontal, el lado perpendicular de la caja del altavoz y los altavoces, en la caja del altavoz. Pase los cables del altavoz a través del orificio. En este momento, use un poco de masilla para sellar los bordes internos de las cajas de los altavoces contra la parte posterior del panel frontal. (Opcional: agregue un poco de relleno de polietileno ahora a las cajas de los altavoces).

Luego, taladre agujeros de bolsillo en los bordes laterales de los lados traseros de los gabinetes de los altavoces (1/2”x6” x7.5”). Ahora fije los lados posteriores de los gabinetes de los altavoces a los paneles laterales con pegamento y tornillos para orificios de bolsillo, y pegue y atornille la junta a tope entre la parte posterior del gabinete y el lado interior perpendicular del gabinete, para rematar los gabinetes.

Paso 10: haga el deflector LED móvil

Para esto, usaremos la pieza de ½ "x7.5" H por 8.5 "W que cortamos anteriormente.

1. Perfore una recesión de ½”aproximadamente ¼” de profundidad en el centro muerto del frente de su deflector LED (esto permitirá que la cabeza del perno quede empotrada al ras)

2. Taladre un agujero para el punto muerto de la tuerca en T de ¼”en la parte posterior (de modo que se extienda desde la parte posterior hasta el hueco que acaba de perforar en la parte delantera)

3. Martille la tuerca en T desde atrás.

4. Atornille el perno hexagonal de 5”¼-20 desde la parte delantera (use pegamento especial en la tuerca en T si tiene problemas para que se suelte)

5. Taladre agujeros grandes en su deflector que se alineen con las ubicaciones de los cables en la parte posterior de la matriz de LED (probablemente querrá soldar el capacitor entre + y - en su matriz de LED, antes de hacer esto)

6. Pase los cables de la matriz de LED a través de los orificios y pegue la matriz de LED al frente del deflector (opcional: para la dispersión de calor / seguridad, pegue la lámina de aluminio al frente del deflector y luego pegue la matriz de LED al aluminio)

Paso 11: Electrónica y código

Aquí está el enlace de Github al código (en progreso, pero funciona):

Primero, descargue e instale Arduino si aún no lo ha hecho.

En segundo lugar, deberá agregar la biblioteca FastLED a Arduino. (Simplemente busque "FastLED" en la pestaña de bibliotecas de Arduino).

En tercer lugar, cargue el código Arduino (vinculado arriba) a su Arduino Mega (utilicé un Mega debido a su memoria y al tamaño del código; es excesivo desde la perspectiva de E / S). El código asume que: (a) los LED están conectados al pin 2, (b) el botón pulsador momentáneo está conectado al pin 5, (c) la entrada del micrófono está conectada al pin A0, y (d) el pin de 3.3V está conectado conectado al pin AREF en el Arduino (y a Vcc en el micrófono electret).

En cuanto a la electrónica, siga las sencillas instrucciones que vienen con la placa de audio Dayton para conectarla. Es sencillo; prácticamente plug and play.

Tomarás las entradas de tierra y de 19,7 V o 24 V + del conector hembra de alimentación y las dividirás con un conector de tuerca nivelada de 3 o 5 vías. Conecte el interruptor de encendido / apagado de enganche de 24 V entre el conector de alimentación y esta división, para que funcione como un interruptor de encendido / apagado de relé. Desde la división, ejecute el 19.7V directamente a la placa de audio Dayton y al convertidor reductor (asegúrese de ajustar el paso hacia abajo girando su tornillo y use un multímetro para verificar que está emitiendo 5V).

Luego, conecte el botón de encendido / apagado de 5V entre la salida del reductor y el resto de los componentes de 5V (Arduino, LED, botón pulsador momentáneo y ventilador), de modo que sirva como relé para encender / apagar el 5V circuito por separado del altavoz Bluetooth. Luego, siga el diagrama de Fritzing para conectar el Arduino, los LED, el botón pulsador momentáneo de 5 V y el ventilador.

El soporte de audio Dayton se utilizará para montar la placa Bluetooth. Es relativamente económico y lo hace fácil. Para montar el Arduino Mega, el convertidor reductor de 5V y el ventilador de 5V en el panel posterior, solo usé tornillos separadores de plástico y superpegamento

No entraré en muchos detalles sobre la ubicación de las piezas en el altavoz, porque no creo que lo hice muy bien. Sin embargo, puedo darte algunas pautas para descubrir el diseño. Primero, atornille todos los botones de 16 mm en los orificios del panel superior. Luego, use conectores JST y conectores de tuerca nivelada para conectar todos los componentes electrónicos, de modo que pueda descubrir cómo colocarlos dentro del altavoz. Luego juegue con diseños para encontrar uno que funcione. Cuando esté determinando la ubicación de los componentes, asegúrese de insertar el deflector LED en el gabinete, para que pueda confirmar que los componentes están libres del perno roscado que se extiende desde el deflector hasta el panel posterior del altavoz, y asegúrese de que el deflector tiene espacio para moverse hacia adelante y hacia atrás (desde el nivel del difusor hasta ½”más o menos lejos del difusor).

Desconecte los componentes a través de JST y conectores de tuerca nivelada, para que pueda conectar todo de forma permanente. Use súper pegamento para conectar el Arduino Mega, el convertidor reductor de 5V y el ventilador de 5V en los lugares que acaba de descubrir. Ahora vuelva a conectar todo y compruebe que todos los componentes electrónicos funcionan correctamente.

SUGERENCIA SI LA REACTIVIDAD DEL AUDIO NO PARECE CORRECTA: La sensibilidad del micrófono puede variar mucho. Si la capacidad de respuesta no parece correcta, use el monitor en serie para leer los valores del micrófono, determine el rango cuando está reproduciendo una canción de la fuente de sonido que planea usar y ajuste los parámetros MIC_HIGH y MIC_LOW en el código. Jugar con ellos cambiará drásticamente la forma en que el código reacciona al sonido.

Paso 12: coloque el panel posterior e inícielo

Inserte el panel posterior en la caja del altavoz, asegurándose de alinear el orificio central de ¼”en el panel posterior con el perno de ¼-20, de modo que el perno roscado se extienda a través del orificio. Ahora atornille la tuerca moleteada en el perno, para que pueda ajustar la distancia entre el deflector LED y el difusor girando la tuerca moleteada (que esencialmente sirve como un tornillo de mariposa). Taladre previamente los orificios para los tornillos de latón en las esquinas del panel posterior y fije el panel posterior atornillando los tornillos de latón.

¡Conéctelo, conecte su teléfono al Bluetooth y disfrute!

Primer premio en el concurso LED 2017

Segundo premio en el concurso Wireless