Haut-parleur Bluetooth avec matrice de LED réactive à la musique : 12 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Ce projet est inscrit au concours sans fil et au concours LED -- si vous l'aimez, j'apprécierais grandement votre vote. Merci!

J'ai conçu et construit un haut-parleur Bluetooth DIY avec une matrice LED intégrée. La matrice LED comprend un certain nombre de modes de visualisation différents, y compris un mode cheminée, un mode abstrait « art en mouvement » et plusieurs qui réagissent à la musique via un microphone à l'intérieur du boîtier de haut-parleur. Je n'ai vu aucun autre produit conçu pour la maison, qui marie ainsi la vue et le son.

L'idée de ce projet est née d'une manière quelque peu peu orthodoxe. Je voulais construire quelque chose pour plusieurs amis qui attendaient des nouveau-nés. Je voulais un cadeau qui aiderait leurs enfants à se développer neurologiquement et un cadeau qu'ils ne dépasseraient pas. Ayant réalisé un certain nombre de projets LED et ayant une certaine expérience dans le travail du bois, j'ai eu l'idée d'intégrer une matrice LED audio-réactive dans un haut-parleur Bluetooth.

La boîte de haut-parleur impliquait une bonne quantité de travail du bois. L'extérieur de la boîte est en bois d'érable frisé brut, que j'ai fraisé à 3/4 . Les panneaux avant et arrière sont en MDF. La finition de l'érable frisé a été inspirée des finitions de guitare électrique, comme celles que l'on voit sur certains de mes guitares Paul Reed Smith préférées.

En interne, j'utilise une carte amplificateur Bluetooth Dayton Audio 2x15w pour l'audio et un Arduino Mega pour contrôler la matrice LED 16x16 (LED WS2812). Un petit microphone à électret à l'intérieur du boîtier du haut-parleur détecte la musique en cours de lecture et fournit un signal que l'Arduino peut utiliser pour créer un affichage réactif sur les LED.

La conception permet également un ajustement mécanique pour changer complètement l'apparence de la matrice LED; de pixelisé à abstrait. Je suis particulièrement fier de cette fonctionnalité, car je ne l'ai jamais vue ailleurs, et l'effet est très sympa (il est montré vers la fin de la vidéo). La matrice LED est montée sur un déflecteur derrière le diffuseur acrylique semi-transparent blanc, et en tournant une vis à oreilles à l'arrière du haut-parleur, vous pouvez déplacer le déflecteur LED vers ou loin du diffuseur. La vis moletée vous permet ainsi de passer d'un affichage pixelisé (où des LED individuelles sont visibles) à un affichage abstrait, où les LED se brouillent pour former un art en mouvement, avec un effet presque 3D.

Étape 1: Rassemblez les fournitures

Bois:

Vous pouvez fabriquer le boîtier du haut-parleur à partir de n'importe quel type de bois que vous aimez. J'ai utilisé de l'érable massif 3/4" pour le périmètre du boîtier du haut-parleur, du MDF ½" pour le panneau avant, du MDF ¼" pour le panneau arrière (mais je recommanderais plutôt ½") et du contreplaqué ½" pour les enceintes intérieures des haut-parleurs.

Diffuseur:

Feuille acrylique blanche semi-transparente:

Électronique:

Arduino Mega (ou clone):

Matrice 16x16 LED:

Alimentation 19,7V ou 24V (au moins 60w):

Haut-parleurs large bande 3 :

Carte d'ampli Bluetooth Dayton Audio 2x15w:

Pack d'accessoires Dayton Audio avec prise d'entrée audio:

Support pour carte Dayton Audio:

Condensateur 1000 mF:

résistance de 330 ohms

Microphone à électret à gain automatique:

Bouton poussoir LED marche/arrêt 24V 16mm:

Bouton poussoir LED marche/arrêt 5V 16mm:

Bouton poussoir LED momentané 5V 16mm:

Prise d'alimentation femelle:

Connecteurs à fourche:

Connecteurs de fil à levier-écrou:

Convertisseur abaisseur:

Option d'alimentation alternative:

Alimentation 5V (au moins 70w):

Convertisseur élévateur (pour monter à 19,7 V pour le circuit de haut-parleur):

Déflecteur et matériel LED

5 1/4-20 boulon

Écrou en T (1/4-20 fileté)

Vis moletée à écrou moleté (1/4-20 fileté):

Vis en laiton:

Outils/Autres choses

Forstner Bits:

Étape 2: Coupez le bois

Voici la liste de coupe pour un haut-parleur de 22" L x 9" H x 6" P. Vous pouvez couper dans le bois de votre choix, bois dur, MDF ou contreplaqué. (Le MDF est meilleur que le contreplaqué pour gérer les vibrations des haut-parleurs, si je comprends bien.)

Boîtier de haut-parleur des panneaux supérieur/inférieur: (2) ¾"x22"x6" (extrémités à onglet)

Boîte de haut-parleur des panneaux latéraux: (2) ¾ " x 9 " x 6 " (extrémités à onglet, soustrayez 1,5" si vous faites des joints bout à bout)

Plaque avant: ½"x20,5"x7,5"

Plaque arrière: ½"x20,5"x7,5"

Déflecteur LED: ½"x7.5"Hx 8.5W"

Boîtiers de haut-parleurs: (2) ½"x7,5"x4,25", (2) ½"x7,5"x5,5"

Utilisez une scie circulaire, une scie à table et/ou une scie à onglet pour couper la liste de pièces ci-dessus.

Étape 3: Faites des découpes dans le panneau supérieur pour les commandes à bouton-poussoir

Avant de coller la boîte, nous devons faire des découpes dans notre panneau supérieur pour les trois boutons-poussoirs de 16 mm (~ 5/8 ). Le bouton marche/arrêt à verrouillage 24V allumera et éteint tout, le bouton marche/arrêt à verrouillage 5V activera et désactivera le circuit 5V (avec la matrice LED et Arduino) séparément du haut-parleur Bluetooth, et le bouton momentané 5V changera de mode sur la matrice LED.

Les filetages de ces boutons de 16 mm ne sont pas assez longs pour s'étendre à travers le bois, nous devrons donc percer des évidements plus grands à l'intérieur du panneau supérieur, afin de visser l'écrou sur les filetages de chaque bouton et de les fixer. Marquez les points centraux de l'enceinte sur la face inférieure du panneau supérieur, l'un étant exactement centré et les deux autres décalés du centre de 1,75" de chaque côté. Ensuite, utilisez un foret Forstner de 1-3/8" à l'intérieur du panneau supérieur pour percer un trou à moins de 1/4" du haut (par exemple, définissez une butée de 1/2" de profondeur sur votre perceuse à colonne). Utilisez le point central à gauche du foret Forstner comme guide pour percer le point central avec un petit foret (par exemple, 1/8 "), qui vous permettra d'aligner les choses lorsque vous percez du côté opposé. Maintenant, retournez-le et utilisez un foret Forstner de 5/8" pour percer chaque trou à partir du haut, de sorte que vous ayez un trou qui s'adapte parfaitement aux boutons de 16 mm. Ce processus est illustré ici:

Étape 4: Découpez et peignez le panneau du haut-parleur avant

D'abord, vous voudrez utiliser un crayon pour marquer le point central de chaque haut-parleur. J'ai marqué mes points centraux à 3,5" du bord latéral le plus proche et centré verticalement (3,75" du bord supérieur/inférieur), de sorte que les haut-parleurs soient insérés à 2" du bord du panneau du haut-parleur. Ensuite, utilisez votre crayon pour dessiner un carré de 6,75" x 6,75" centré verticalement et horizontalement sur le panneau avant. Ce carré est la découpe de la matrice LED.

Ensuite, utilisez une scie cloche de 3 pour découper les trous pour les haut-parleurs, centrés sur les points que vous avez marqués. Une perceuse à colonne est recommandée, mais vous pourriez probablement vous en tirer avec un perçage manuel si vous faites attention.

Utilisez ensuite une fraise coudée pour donner à l'intérieur de chaque découpe de haut-parleur et à la découpe de la matrice LED un bord chanfreiné.

Enfin, vous voudrez peindre le panneau avant du MDC. Pour le devant et le dos en MDF, j'ai utilisé de la peinture en aérosol blanche et l'ai recouvert de quelques couches de vernis transparent. J'ai également fait une version avec un panneau avant noir, où j'ai utilisé de la peinture en aérosol noire.

Étape 5: Coupez et fixez le diffuseur

Coupez un morceau de votre acrylique à 7 "x 7" avec une scie à table, une scie circulaire ou une scie sauteuse. Décollez juste les bords du plastique protecteur de chaque côté de l'acrylique et placez-le à l'intérieur de votre découpe dans le panneau avant. Utilisez de la super colle pour le coller sur le panneau avant.

Étape 6: Faites les découpes dans le panneau de haut-parleur arrière

Tout d'abord, faites des découpes de ¼" pour la prise d'entrée de ligne filetée et la prise d'alimentation CC femelle filetée. Comme les boutons-poussoirs, les fils ne s'étendent pas. Utilisez le même processus décrit ci-dessus pour les boutons, pour faire des évidements plus grands à l'intérieur du panneau arrière pour ces deux prises filetées. Sauf, cette fois, utilisez un foret Forstner de " pour l'évidement et percez-le jusqu'à 1/8" de l'extérieur du panneau arrière, et utilisez un foret Forstner de ¼" pour percer le trou extérieur qui s'adaptera parfaitement à ces deux ¼” crics.

Vous allez également découper les trous suivants dans le panneau du pack:

- Trou d'accouplement de ¼ pour le boulon fileté provenant du déflecteur LED. Ce trou de ¼” doit être percé au point mort dans le panneau arrière.

- (facultatif) trou de ¾” pour l'admission du ventilateur. Percez là où cela vous convient. J'ai centré ce trou à environ 2 du bord supérieur.

- Trous d'aération au choix. J'ai percé deux trous de ¾ vers les bords latéraux du panneau arrière, pour permettre la ventilation (les LED et le convertisseur abaisseur peuvent devenir assez chauds).

Étape 7: Terminez la coque du boîtier de haut-parleur

Avant d'insérer le panneau avant dans la boîte à onglets, vous devrez poncer et finir la coque et le panneau avant. Le choix de la finition vous appartient. Étant donné que mes panneaux supérieur, inférieur et latéraux étaient en érable massif, j'ai simplement utilisé Waterlox comme finition.

J'ai également fait quelques copies supplémentaires de l'enceinte où j'ai utilisé un colorant à l'aniline gris et de l'huile de Tru, pour une finition inspirée de la guitare électrique. Sur l'un d'eux, j'ai utilisé de la peinture en aérosol noire pour les panneaux avant et arrière, et sur l'autre gris, j'ai utilisé de la peinture en aérosol blanche.

Étape 8: Assemblez la coque du boîtier de haut-parleur

Avant de coller la boîte, assurez-vous d'avoir effectué l'étape ci-dessus pour les découpes de boutons. De plus, avant de coller, fixez des supports autour et décalés des bords des panneaux supérieur, inférieur et latéraux, contre lesquels le panneau avant reposera. Coupez des lamelles de bois (MDF ou contreplaqué) d'environ ½ po de hauteur, collez et clouez-en deux sur chacun des panneaux supérieur, inférieur et latéral. Les bandes doivent mesurer ½" ou ¾" de haut. J'ai placé les bandes de support avant sur chaque panneau à ¾" du bord de l'avant, de sorte que le panneau d'enceinte avant de ½" soit inséré à ¼" lorsqu'il repose contre les supports. Voir la vidéo ici: https://www.youtube.com/embed/X1bEgGLwVLY?t=112 Assurez-vous de ne pas mettre les supports dans la portée centrale de 7" de vos panneaux supérieur et inférieur, car cela interférerait avec le déplacement de votre déflecteur LED près du diffuseur.

A noter, dans la vidéo et les photos, j'ai également réalisé des supports pour le dos. Pour cette instructable, j'ai amélioré la conception en dimensionnant les enceintes intérieures des haut-parleurs afin qu'elles servent également de support pour le panneau arrière, de sorte que les pièces de support ne soient pas nécessaires à l'arrière.

Après avoir fixé les supports, nous fabriquerons la coque extérieure du boîtier d'enceintes avec les panneaux supérieur, inférieur et latéraux. Il s'agit simplement d'une boîte à onglet de base, avec quatre côtés. Utilisez de la colle à bois et des pinces pour assembler. Je recommande également de mettre du ruban adhésif pour peintres sur vos sections avant et latérales (afin qu'elles ne collent pas avec la colle à bois), et de les placer dans la boîte lors du serrage et pendant que la colle sèche, pour vous assurer que vous l'avez parfaitement carré et douillet.

Étape 9: Fixez les boîtiers de haut-parleurs intérieurs et le panneau avant à la coque

Préparez les boîtiers d'enceintes et le panneau avant:

Chaque enceinte intérieure de haut-parleur est constituée d'une section intérieure en forme de L, qui s'adapte contre les panneaux avant, latéraux, supérieur et inférieur pour former une enceinte.

Tout d'abord, marquez les emplacements des vis de votre haut-parleur en utilisant le haut-parleur lui-même comme guide. Puis pré-percer des trous

Ensuite, percez des trous de ½" pour les fils de haut-parleur dans la pièce de 4,5"x7,5" et fixez la pièce de 4,5"x7,5" perpendiculairement au panneau avant, avec son bord intérieur à 5,5" du côté le plus proche du panneau de haut-parleur. Utilisez de la colle et des clous par l'avant pour fixer ces pièces (vous reviendrez plus tard et utiliserez du mastic à bois et du sable pour couvrir les trous des clous). Remarque: dans la vidéo, j'ai utilisé des trous de poche, mais j'ai eu des problèmes avec les perçages, donc je ne recommande pas cette façon.

Fixez le panneau avant et les boîtiers des haut-parleurs:

Ensuite, fixez les haut-parleurs avec des vis aux trous que vous avez pré-percés. (Les haut-parleurs auxquels j'ai relié ont des joints intégrés, ils sont donc scellés. Insérez maintenant cette structure avec le panneau avant, le côté perpendiculaire du boîtier du haut-parleur et les haut-parleurs, dans le boîtier du haut-parleur. Faites passer les fils du haut-parleur dans le trou. À ce moment-là, utilisez un peu de calfeutrage pour sceller les bords intérieurs des boîtiers des haut-parleurs contre l'arrière du panneau avant (facultatif: ajoutez un peu de polyfill maintenant aux boîtiers des haut-parleurs.)

Ensuite, percez des trous de poche dans les bords latéraux des côtés arrière des boîtiers d'enceintes (1/2"x6"x7,5") Fixez maintenant les côtés arrière des boîtiers d'enceintes aux panneaux latéraux à l'aide de colle et de vis à trous de poche, et coller et visser le joint bout à bout entre la face arrière de l'enceinte et la face intérieure perpendiculaire de l'enceinte, pour finir les enceintes.

Étape 10: Fabriquez le déflecteur LED mobile

Pour cela, nous utiliserons le morceau de ½"x7,5"H par 8,5"W que nous avons coupé plus tôt.

1. Percez une récession de ½" d'environ ¼" de profondeur dans le point mort de l'avant de votre déflecteur LED (cela permettra à votre tête de boulon d'être encastrée)

2. Percez un trou pour le point mort de l'écrou en T de ¼ à l'arrière (afin qu'il s'étende de l'arrière à l'évidement que vous venez de percer à l'avant)

3. Marteau dans le T-Nut par l'arrière

4. Vissez le boulon hexagonal 5 ¼-20 par l'avant (utilisez de la super colle sur l'écrou en T si vous avez des problèmes avec le desserrage)

5. Percez de grands trous dans votre déflecteur qui s'alignent avec les emplacements des fils à l'arrière de la matrice LED (vous voudrez probablement souder le condensateur entre le + et le - sur votre matrice LED, avant de faire cela)

6. Tirez les fils de la matrice LED à travers les trous et super collez la matrice LED à l'avant du déflecteur (facultatif: pour la sécurité/la dispersion de la chaleur, collez une feuille d'aluminium à l'avant du déflecteur, puis collez la matrice LED sur l'aluminium)

Étape 11: Électronique et code

Voici le lien Github vers le code (en cours, mais fonctionne):

Tout d'abord, téléchargez et installez Arduino si vous ne l'avez pas déjà fait.

Deuxièmement, vous devrez ajouter la bibliothèque FastLED à Arduino. (Il suffit de rechercher "FastLED" dans l'onglet Bibliothèques Arduino.)

Troisièmement, téléchargez le code Arduino (lié à ci-dessus) sur votre Arduino Mega (j'ai utilisé un Mega en raison de sa mémoire et de la taille du code; c'est bien excessif du point de vue des E/S). Le code suppose que: (a) les LED sont câblées à la broche 2, (b) le bouton-poussoir momentané est câblé à la broche 5, (c) l'entrée du microphone est câblée à la broche A0, et (d) la broche 3,3 V est câblé à la broche AREF sur l'Arduino (et à Vcc sur le micro à électret).

En ce qui concerne l'électronique, suivez les instructions simples fournies avec la carte Dayton Audio pour la brancher. C'est simple; à peu près plug n' play.

Vous prendrez les entrées 19,7 V ou 24 V + et la masse de la prise d'alimentation femelle et les diviserez avec un connecteur à écrou de niveau à 3 ou 5 voies. Câblez l'interrupteur marche/arrêt à verrouillage 24 V entre la prise d'alimentation et cette division, de sorte qu'il fonctionne comme un interrupteur marche/arrêt de relais. À partir de la division, exécutez le 19,7 V directement sur la carte audio Dayton et le convertisseur abaisseur (assurez-vous d'ajuster l'abaissement en tournant sa vis et utilisez un multimètre pour vérifier qu'il produit 5 V).

Câblez ensuite le bouton marche/arrêt de verrouillage 5V entre la sortie de l'abaisseur et le reste des composants 5V (Arduino, LED, bouton poussoir momentané et ventilateur), afin qu'il serve de relais pour allumer/éteindre le 5V circuit séparément du haut-parleur Bluetooth. Suivez ensuite le schéma de Fritzing pour câbler l'Arduino, les LED, le bouton-poussoir momentané 5V et le ventilateur.

Le support audio Dayton sera utilisé pour monter la carte Bluetooth. Il est relativement peu coûteux et rend cela facile. Pour monter l'Arduino Mega, le convertisseur abaisseur 5 V et le ventilateur 5 V sur le panneau arrière, j'ai juste utilisé des vis d'écartement en plastique et de la super colle

Je n'entrerai pas dans beaucoup de détails sur le placement des pièces dans le haut-parleur, car je ne pense pas l'avoir très bien fait. Cependant, je peux vous donner quelques indications pour comprendre la mise en page. Tout d'abord, vissez tous les boutons de 16 mm dans les trous du panneau supérieur. Utilisez ensuite des connecteurs JST et des connecteurs à écrou de niveau pour connecter tous les composants électroniques, afin que vous puissiez comprendre comment les disposer à l'intérieur du haut-parleur. Ensuite, jouez avec les mises en page pour en trouver une qui fonctionne. Lorsque vous déterminez l'emplacement des composants, assurez-vous d'insérer le déflecteur LED dans le boîtier, afin de pouvoir confirmer que les composants sont éloignés du boulon fileté s'étendant du déflecteur au panneau arrière du haut-parleur, et assurez-vous que le déflecteur a de la place pour être déplacé vers l'avant et l'arrière (de l'affleurement du diffuseur à environ ½ du diffuseur).

Déconnectez les composants via les connecteurs JST et les écrous de niveau afin de pouvoir tout attacher de manière permanente. Utilisez de la super colle pour fixer l'Arduino Mega, le convertisseur abaisseur 5 V et le ventilateur 5 V aux emplacements que vous venez de trouver. Maintenant, reconnectez le tout et testez que toute l'électronique fonctionne correctement.

ASTUCE SI LA RÉACTIVITÉ AUDIO NE SEMBLE PAS CORRECTE: La sensibilité du micro peut varier considérablement. Si la réactivité ne semble pas correcte, utilisez le moniteur série pour lire les valeurs du micro, déterminez la plage lorsque vous jouez une chanson à partir de la source sonore que vous prévoyez d'utiliser et ajustez les paramètres MIC_HIGH et MIC_LOW dans le code. Jouer avec ceux-ci changera radicalement la façon dont le code réagit au son.

Étape 12: Fixez le panneau arrière et démarrez-le

Insérez le panneau arrière dans le boîtier du haut-parleur, en veillant à aligner le trou central de ¼ dans le panneau arrière avec le boulon ¼-20, de sorte que le boulon fileté s'étende à travers le trou. Vissez maintenant l'écrou moleté sur le boulon afin de pouvoir régler la distance entre le déflecteur LED et le diffuseur en tournant l'écrou moleté (qui sert essentiellement de vis à oreilles). Percez des trous pour les vis en laiton dans les coins du panneau arrière et fixez le panneau arrière en vissant les vis en laiton.

Branchez-le, connectez votre téléphone au Bluetooth et profitez-en !

Premier Prix du Concours LED 2017

Deuxième prix du concours sans fil