Loa Bluetooth giờ đây đã trở thành một thiết bị gia dụng khá phổ biến mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Vì vậy, đối với bài viết hôm nay, chúng tôi đã nghĩ đến việc thiết kế và chế tạo Mạch loa bluetooth của riêng mình. Để làm cho mọi thứ thú vị hơn một chút, chúng tôi đã thêm một dải đèn LED RGB WS2812B Neo Pixel sẽ được sử dụng để hình dung âm nhạc.
Nếu bạn có máy in 3D, Bạn có kỹ năng về lắp ráp và đam mê âm thanh và Neo Pixels, thì bạn có thể tạo Loa Bluetooth Mini của riêng mình giống như chúng tôi đã làm. Vì vậy, không cần thêm quảng cáo, hãy bắt tay ngay vào nó!
Các linh kiện cần thiết của mạch loa bluetooth 12v
- Hai loa siêu trầm 3 ”, 4 Ohms 15-Watt -2
- Mô-đun âm thanh Bluetooth chung -1
- Mô-đun Khuếch đại âm thanh Class-D – 1
- Mô-đun ESP8266-12E (Bảng MCU nút sẽ không hoạt động) – 1
- Đèn LED điểm ảnh Neo WS2812B (Dải LED 1m)
- 18650 Pin Lithium – 6
- Mô-đun bảo vệ và sạc pin Lithium 3S 2P – 1
- Công tắc chuyển đổi DC – 1
- Giắc cắm thùng DC – 1
- Bộ đổi nguồn 12V (để sạc)
- Máy in 3D và Máy in Filament
- Keo nóng, Superglue và dây để kết nối
Sơ đồ nguyên lý mạch loa bluetooth 100W , 50W , 20W
Quá trình hoạt động của loa Bluetooth rất đơn giản và không khác bất kỳ loa Bluetooth nào khác đang có mặt trên thị trường. Một điểm khác biệt chính của loa này là việc bổ sung đèn LED WS2812B ở hai bên của vỏ loa được in 3D mà chúng tôi sẽ giải thích ở phần sau của bài viết này.Sơ đồ mạch loa bluetooth được hiển thị bên dưới.
Mạch rất đơn giản và dễ hiểu. Để cung cấp nguồn điện 12V cần thiết để điều khiển mô-đun khuếch đại âm thanh lớp D PAM8610 15 watt , chúng ta đã sử dụng sáu pin lithium polymer 18650 trong cấu hình 3S, 2P. Hình ảnh chụp gần của mạch khuếch đại âm thanh được hiển thị bên dưới.
Vì chúng ta đang sử dụng pin lithium để cung cấp năng lượng cho mạch điện, chúng ta cần quan tâm đến quá trình sạc và xả của pin nếu không tuổi thọ của nó sẽ giảm đáng kể, đó là lý do tại sao chúng ta đang sử dụng mô-đun BMS 10A 3s, 2P . Mô-đun BMS này sẽ đảm bảo rằng pin được sạc đúng cách và nó không bị xả quá mức, ngoài ra mô-đun BMS này cũng bảo vệ pin khỏi các tình trạng đoản mạch và quá tải.Mạch BMS được hiển thị bên dưới.
Tiếp theo, chúng ta có mô-đun chuyển đổi buck . Mô -đun bộ chuyển đổi buck giảm 12V đến từ pin và chuyển nó thành + 5V để chúng tôi có thể cấp nguồn cho đèn LED Neo Pixel, Mô-đun thu âm thanh Bluetooth và mô-đun ESP12E.
Tiếp theo trong danh sách là mô-đun thu âm thanh Bluetooth . Như tên của nó, mô hình này là bộ thu âm thanh Bluetooth và chúng tôi đang kết nối đầu ra của bộ thu âm thanh Bluetooth với đầu vào của mô-đun bộ khuếch đại âm thanh.
Đầu ra của mô-đun Bộ thu âm thanh Bluetooth được trộn với hai điện trở 10K và nó được đưa trực tiếp đến một op-amp điện áp thấp MCP6001T có công việc là khuếch đại tín hiệu và bù nguồn âm thanh. Bởi vì nếu không có phần bù, chỉ một phần của sóng sin sẽ được khuếch đại và đổi lại nó sẽ tạo ra đầu ra không mong muốn. Vì op-amp là loại có công suất rất thấp, chúng tôi đang sử dụng chân GPIO của ESP để cấp nguồn cho nó, làm như vậy chúng tôi có thể bật hoặc tắt đèn LED bất kỳ lúc nào chúng tôi muốn. Tính năng này có thể rất hữu ích trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc trong phòng tối.
Bây giờ chúng tôi có mô-đun ESP8266 của chúng tôi. Để cấp nguồn cho mô-đun, chúng tôi đang sử dụng bộ điều chỉnh AMS117 3.3V, ngoài bộ điều chỉnh trong mô-đun, chúng tôi đã kết nối một số đèn LED Pixel WS2812 Neo . Chân dữ liệu cho Neo Pixels là chân RX của mô-đun ESP và nó không thể thay đổi được vì mã sử dụng I2S của mô-đun ESP để điều khiển đèn LED và đối với phía đầu vào, chúng tôi đang sử dụng chân A0 của ESP. được kết nối với chân đầu ra của op-amp. Cuối cùng, như đã đề cập trước đây, chúng tôi đang sử dụng gpio14 của mô-đun để bật / tắt op-amp.
Khi đã hoàn thành sơ đồ, tôi bắt đầu xây dựng mạch ESP trên một tấm bảng điều khiển hoàn thiện vì tôi đang vội vàng xây dựng dự án này. Tôi đã hàn các thành phần rất hợp lý và nó hoàn toàn không được khuyến khích, một hình ảnh của bảng mạch được hiển thị bên dưới.
Sau đó, tôi bắt đầu siêu dán các đèn LED in 3D và cuối cùng, tôi đã sử dụng một số keo nóng để cố định pin và các mô-đun vào đúng vị trí. Bản dựng cuối cùng giống như hình bên dưới.
Khi điều này được thực hiện, tôi hàn dây cho một công tắc và một cổng sạc và quá trình xây dựng đã hoàn tất.
Lưu ý: Nếu bạn đang tự xây dựng mạch, hãy lưu ý rằng bất kỳ phiên bản nào của bảng MCU nút sẽ không hoạt động cho dự án này. Bạn phải sử dụng mô-đun ESP8266-12E xương trần vì đầu ra, chúng tôi đang sử dụng chân RX và nó không thể thay đổi được vì colorchord sử dụng hoạt động I2S bên trong. Ngoài ra, chân ADC trên bảng MCU nút đi đến bộ chia điện áp, điều này cũng có thể làm hỏng kết quả cuối cùng của bạn.
Thiết kế và in 3D mạch loa bluetooth tháo máy
Vỏ cho loa Bluetooth được làm hoàn toàn từ phần in 3D. Để làm như vậy, trước tiên chúng tôi cần thiết kế phần bao vây 360. Chúng tôi bắt đầu bằng cách đánh dấu bên ngoài của vỏ và tạo các vòng tròn 3 ”bên trong. Sau đó, chúng tôi bù đắp vòng tròn bên ngoài 3mm để tạo thành phần thân để chúng tôi có thể ép đùn. Sau khi hoàn tất, chúng tôi đã lặp lại quy trình này hai lần để có thể tạo kênh mà các đèn LED sẽ phù hợp.
Tôi đã xuất nó dưới dạng tệp STL, cắt nó dựa trên cài đặt máy in và cuối cùng là in nó. Tệp STL cũng có sẵn để tải xuống từ Thingiverse và bạn có thể in vỏ bọc của mình bằng cách sử dụng nó.
Chế mạch bluetooth cho loa vi tính
Khi quá trình in 3D hoàn tất, tôi đo dải Neo Pixels và cắt chúng cho phù hợp. Sau đó, tôi sử dụng rất nhiều keo siêu dính để dán các đèn LED điểm ảnh mới vào vị trí theo dấu Din và Dout và hàn các chân VCC, GND, Din và Dout với dây tiêu chuẩn. Sau khi hoàn tất, tôi đã sử dụng rất nhiều keo nóng để dán pin vào đáy loa Bluetooth. Và dây hàn mà tôi đã sử dụng để sạc thiết bị. Sau khi hoàn thành, tôi bắt đầu hàn mô-đun Bluetooth với các mô-đun khác theo sơ đồ.
Lập trình cho mạch bluetooth cho loa kéo
Bây giờ chúng ta đã đến phần thú vị nhất và quan trọng nhất của quá trình xây dựng, nếu không có bước này, loa Bluetooth của bạn sẽ hoạt động tốt nhưng đèn LED WS2812B của bạn sẽ không sáng lên, vì vậy hãy làm theo các bước tương ứng. Xin lưu ý rằng để quá trình này hoạt động, bạn phải cài đặt Linux trong hệ thống của mình hoặc bạn phải cài đặt và thiết lập subsystem cho Linux phiên bản 1 hoặc WSL1, nhưng điều đó nằm ngoài phạm vi của dự án này. Bây giờ chúng ta hãy bắt đầu quá trình biên dịch cho colourchord nhúng.
Nếu bạn đang xây dựng dự án này lần đầu tiên, bạn cần truy cập repo cnlohr esp82xx GitHub và làm theo hướng dẫn.
Giống như bất kỳ hệ thống Linux nào khác, bạn cần cập nhật và nâng cấp hệ thống của mình và cài đặt một số điều kiện tiên quyết.
sudo apt-get update && upgrade sudo apt-get install -y make gcc g++ gperf install-info gawk libexpat-dev python2-dev python2 python2-serial sed git unzip bash wget bzip2 libtool-bin
Bây giờ, nếu hệ thống của bạn không có python2 hoặc pyserial, bạn cần làm theo hướng dẫn dưới đây.
curl https://github.com/pypa/get-pip/raw/5f38681f7f5872e4032860b54e9cc11cf0374932/get-pip.py --output get-pip.py sudo python2 get-pip.py pip install pyserial
Tiếp theo, bạn cần kéo esp-open-sdk và giải nén nó sẽ đặt nội dung của kho lưu trữ trong thư mục chính và đó là vị trí mặc định của SDK này. Hầu hết các dự án ESP đều biết tìm kiếm các tiêu đề và nội dung khác ở đó.
mkdir -p ~/esp8266 cd ~/esp8266 wget https://github.com/cnlohr/esp82xx_bin_toolchain/raw/master/esp-open-sdk-x86_64-20200810.tar.xz tar xJvf esp-open-sdk-x86_64-20200810.tar.xz
Vì vậy, trong bước trên, chúng ta tạo một thư mục cd vào đó và chúng ta lấy các tệp esp-open-sdk và giải nén nó.
Tiếp theo, chúng ta phải cài đặt SDK NON-OS từ espressif và để làm điều đó, chỉ cần sao chép-dán các lệnh bên dưới và nhấn enter.
cd ~/esp8266 git clone https://github.com/espressif/ESP8266_NONOS_SDK --recurse-submodules
Tiếp theo, bạn cần đảm bảo rằng bạn là một phần của nhóm quay số để bạn có thể truy cập và flash tệp mà không cần quyền root, lệnh để làm như vậy được đưa ra bên dưới.
sudo usermod -aG dialoutdas
Sau khi thực hiện xong, bạn cần đăng xuất và đăng nhập để quá trình có hiệu lực.
Tiếp theo, bạn cần thêm vị trí của esp-open-sdk vào bashrc bằng lệnh bên dưới.
export ESP_ROOT=/path/to/sdk/where/esp-open-sdk
Chúng tôi đã hoàn tất việc thiết lập tất cả các công cụ cần thiết để biên dịch colorchord.
Bây giờ chúng ta cần lấy một bản sao của colorchord được nhúng từ GitHub và để làm theo hướng dẫn bên dưới. Thao tác này sẽ tải xuống mã nguồn cho colorchord và tất cả các phần phụ thuộc của nó.
git clone https://github.com/cnlohr/colorchord.git –recurse-submodules
Tiếp theo, bạn cần phải cd vào thư mục nhúng để chúng tôi có thể biên dịch phiên bản colorchord cho esp8266.
cd colorchord/embedded8266
Bây giờ, tất cả những gì chúng ta phải làm là nhập lệnh make all và nhấn enter.
Nếu bạn đã làm mọi thứ một cách chính xác tại thời điểm này, bạn sẽ nhận được hai tệp bin đã sẵn sàng để tải lên esp8266. Bây giờ bạn phải flash các tệp bin đã biên dịch sang ESP8266, nếu bạn làm việc này lần đầu tiên, bạn cần xóa hoàn toàn bộ nhớ của esp8266 và ngoài ra, nó sẽ flash một số tệp cơ sở vào bộ nhớ của mô-đun ESP, để thực hiện vì vậy hãy chạy các lệnh sau. Thay cho <giá trị cổng>, bạn cần thêm địa chỉ cổng USB của mình. Đối với tôi, đó là / dev / ttyUSB0 .
PORT=<port value> make erase PORT=<port value> make burnitall
Nếu bạn đã thực hiện bất kỳ thay đổi nào đối với colorchord và bạn muốn kiểm tra chúng, hãy sử dụng lệnh dưới đây.
PORT=<port_value> make burn
Nếu quá trình nhấp nháy diễn ra chính xác, mô-đun ESP sẽ phát một điểm truy cập Wi-Fi mà bạn có thể kết nối. Bây giờ nếu bạn kết nối với điểm truy cập đó, hãy truy cập 192.168.4.1, bạn sẽ thấy một cái gì đó được hiển thị bên dưới. Đó là bảng điều khiển colorchord nơi bạn có thể bật hoặc tắt GPIO. Bạn có thể chọn các phương pháp DFT khác nhau cho các hiệu ứng ánh sáng khác nhau hoặc bạn có thể thay đổi cài đặt wi-fi và làm nhiều việc khác.
Trong mã nguồn của colorchord có hai tệp bổ sung mà bạn cần lưu ý, tệp đầu tiên là tệp user.cfg và tệp thứ hai là tệp ccconfig.h . Theo mặc định, bạn chỉ có thể thắp sáng 16 đèn LED nếu bạn cần nhiều đèn LED hơn mức bạn cần chỉnh sửa tệp ccconfig.h và thay đổi NUM_LIN_LEDS theo ý muốn của bạn. Tiếp theo là tệp user.cfg , nếu bạn gặp sự cố với việc nhấp nháy ESP, bạn cần thay đổi tốc độ truyền trong FWBURNFLAGS = -b 115200 baud hoặc một cái gì đó khác.
