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Jukebox moderne : Lecteur de musique Raspberry Pi & Arduino avec LED

Composants et fournitures

Composant Quantité
Raspberry Pi 3 Modèle B 1
Adafruit Pi Perma Proto Hat SANS EEPROM 1
Arduino Nano R3 1
Bande LED NeoPixel RVB numérique 1
Écran LCD HDMI 5 pouces tactile Uctronics 1
Câble HDMI mâle-mâle plat 270° 30 cm 1
Convertisseur HDMI combo 90° et 270° 1
Câble USB A vers Micro gauche 23 cm 1
Câble court USB A vers Micro 1
Condensateur 1000 µF 1
IQAudio Pi Digi Amp Plus 1
Résistance 330 ohm 2
Détecteur de son SparkFun (avec connecteurs) 1
Haut-parleurs Dayton Audio RS100-8 2
Fil haut-parleur 18 AWG 1
Interrupteur à bascule SPDT mini centre off Parts Express 1
Interrupteur à bascule SPST Parts Express 1
En-tête femelle Adafruit - Lot de 5 1
Kit de fil de connexion 22 AWG 1
Entretoises M2.5 - 20 mm filetage mâle d'un côté, femelle de l'autre 4
Entretoises M2.5 - 5 mm filetage mâle d'un côté, femelle de l'autre, plus 4 écrous 8
Vis machine M2.5 4
Carte Micro SD 1
Prise jack DC 2.1 mm montage panneau Adafruit 1
Rallonge d'alimentation DC 1
Revêtement adhésif velours, multi-pack 1
Filament 3D 1
LED diffuse 5 mm à fondu lent Adafruit 1
Feuille acrylique 3-6 mm 1
Vis machine M2.5 (pour haut-parleurs, 15 mm minimum, tête plate) 12
Bloc à vis 3 broches pas 5,08 mm pour PCB 1
Vis machine M2.5 (couverture arrière optionnelle, 5 mm, tête bombée recommandée) 7

Outils et machines nécessaires

Applications et services en ligne

À propos de ce projet

Mise à jour : Vu dans The MagPi Magazine, numéro 105

Inspiration

Je suis amoureux des jukebox classiques depuis des années. Dès 2014, j'essayais d'en faire un, mais je n'avais pas les compétences pour une belle réalisation. Avance rapide jusqu'à aujourd'hui, où j'ai acquis des compétences en impression 3D et conception.

La passion, la curiosité et le désir ont conduit cet effort. Si vous pensez vouloir un mini jukebox comme celui-ci, il existe des offres grand public beaucoup moins chères, comme ce modèle de table Victrola à 65 USD. Le maker flyingangel sur Hackster a une superbe construction de jukebox. D'un autre côté, il existe des jukebox modernes prêts à l'emploi plus grands (105 cm de haut) mais beaucoup plus chers autour de 795 USD. Consultez les sections Coût et Effort ci-dessous pour voir ce qui est impliqué dans ce projet.

Attribution

Ce projet n'aurait pas été possible sans l'excellent design 3D de jukebox par Marco Gregorio sur GrabCAD. C'est un travail magnifiquement détaillé, d'autant plus impressionnant que Marco n'avait pas de jukebox physique pour modéliser, seulement ce qu'il pouvait trouver sur internet ! Vous devez jeter un œil au travail de Marco...

Également essentiel au jukebox est le code Arduino utilisé pour faire réagir les LED à la musique, par Michael Bartlett sur learn.sparkfun.com.

Vue d'ensemble

C'est un lecteur de musique alimenté par le logiciel gratuit Volumio. Volumio propose AirPlay, Spotify, Pandora, radio web, et votre propre musique contrôlée depuis votre ordinateur, tablette ou téléphone — il suffit de télécharger et d'installer. Qu'ai-je ajouté ? Un boîtier imprimé en 3D, un écran tactile LCD et des LED qui s'animent sur la musique. Le LCD est alimenté par un Raspberry Pi 3 ou 4. Les LED sont contrôlées par un Arduino Micro sur une carte Adafruit Perma-Proto attachée au sommet d'une pile matérielle : Raspberry Pi et IQAudio Pi Digi Amp.

J'utilise du matériel ancien, la carte d'amplification IQAudio et un Arduino Micro, que j'avais en stock. À l'écriture de ces lignes, IQAudio fait maintenant partie de Raspberry Pi, et le Pi Digi Amp Plus est toujours disponible, ET pour moins que ce que j'ai payé. L'Arduino Micro est obsolète, mais vous pourriez utiliser un Arduino Nano ou Adafruit Itsy-Bitsy. Vous devrez faire des ajustements pour l'utilisation des broches analogiques et numériques et l'alimentation 5V du Digi Amp vers la carte fille (Arduino). Enfin, un détecteur de son Sparkfun transforme magiquement le son en bits numériques.

Marco a fourni un fichier STEP pour tous les composants du jukebox que j'ai pu importer dans l'application de conception 3D Fusion 360. Ce que j'ai fait :

Objectifs de conception

Niveau de compétence : Avancé

Coût : Élevé

(Tous les coûts en USD)

Au strict minimum :

OU

Prévoyez encore 40 $ ou plus pour câbles/connecteurs HDMI, interrupteurs, matériel de montage, fils de connexion, en-tête femelle, etc. J'en avais beaucoup en stock. Pour moi, le coût direct actuel était d'environ 150 $, étalé sur des mois, car j'avais tant de fournitures en main. Si vous deviez tout acheter... Eh bien, faites le calcul.

Pour moi, le coût en valait la peine.

Effort

Les impressions 3D prendront 75 heures ou plus, selon votre imprimante. Il y a 21 pièces STL différentes avec environ 12 qui prennent plusieurs heures à imprimer. Les pièces restantes prennent environ 1-2 heures chacune. Et cela en supposant que vous n'ayez pas d'impressions à refaire.

J'ai utilisé de la colle chaude pour préparer et assembler les sections du boîtier, en 4 phases. Comptez 3-4 heures pour cela. Coller les bandes LED prend environ une heure pour la mise en place et l'exécution. Il y a aussi le collage précis de petites pièces décoratives (avec de la colle CA) pour compléter le jukebox.

Pour l'électronique, comptez au moins 5 heures pour :

Le collage final pourrait prendre 1-2 heures.

En résumé, outre le temps d'impression de toutes les pièces, l'assemblage pourrait prendre environ 12 heures ou plus.

Téléchargements

Documentation, code et fichiers d'impression 3D sont disponibles sur GitHub.

Les fichiers d'impression 3D sont également disponibles sur Thingiverse.

Impression 3D

Il y a un total de 21 fichiers de pièces STL séparés. Certaines pièces nécessiteront 2 copies/impressions.

Démarrage

Assurez-vous de lire attentivement les commentaires dans les sections « Choses ». Ils donnent les informations nécessaires sur les composants exacts à utiliser. Si vous faites des substitutions de pièces, vous devrez déterminer quels changements doivent être faits.

Pour vous assurer que tout fonctionne, testez que toute l'électronique fonctionne ensemble avant d'assembler le boîtier :

Installer Volumio

Allez sur la page de démarrage de Volumio et suivez le guide de configuration pour votre Raspberry Pi. Pour commencer les tests, montez le IQAudio Pi Digi Amp sur le Raspberry Pi, branchez l'Amp sur l'en-tête femelle du Pi et utilisez des entretoises du Pi vers l'IQAudio Amp comme montré sur la photo ci-dessous. Plus tard, reportez-vous à ce guide pour les monter dans le bas du jukebox imprimé en 3D.

Jukebox moderne : Lecteur de musique Raspberry Pi & Arduino avec LED

Connectez deux fils de liaison femelle-mâle aux bornes +5V et GND du Digi Amp Plus, montrés sur la photo ci-dessous. Ceux-ci seront connectés à la carte Perma-Proto pour alimenter les NeoPixels directement depuis le Pi Digi Amp Plus.

Le dernier modèle Digi Amp a toutes les broches d'en-tête du Pi exposées, donc les broches 5V et GND seront à l'emplacement standard de l'en-tête Pi.

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Pour configurer les haut-parleurs, coupez deux paires de fils de haut-parleur (14-26 AWG) d'environ 7 pouces / 18 cm de long et connectez-les à vos bornes de haut-parleur et aux bornes à vis IQAudio. Le Pi sera alimenté depuis l'IQAudio — NE BRANCHEZ PAS l'alimentation sur la prise d'alimentation du Pi. Branchez un bloc d'alimentation sur l'IQAudio et essayez de jouer de la radio web depuis Volumio.

La galerie ci-dessous montre les paramètres Volumio pour le IQAudio Pi Digi Amp Plus et le plugin Écran tactile (Paramètres/Plugins/Divers) :

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Pour commencer à utiliser Volumio, consultez le Guide de démarrage rapide et les Premiers pas avec Volumio.

Préparer la carte de circuit

Le format de la carte Adafruit Perma-proto s'adaptait bien lorsqu'elle était empilée sur le Pi et l'amplificateur IQAudio, et constituait un bon support/carte fille pour l'Arduino.

La carte n'est connectée à l'IQAudio que pour le 5V et GND pour l'alimentation. Donc, l'en-tête femelle habituelle pour se connecter à un Pi n'a pas été utilisée.

Pour une meilleure utilisation de l'espace disponible sur la carte proto, orientez la carte de sorte que le rail marqué « 3,3V » soit en haut.

Je modifie la carte proto de manière un peu moins courante que le simple câblage point à point :

Ces éléments ont contribué à une carte bien agencée une fois peuplée.

Consultez cette galerie de photos pour les connexions de câblage et modifications :

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Note : Les bornes à 3 broches ont un pas broche-à-broche de 5,08 mm. C'est exactement 2x le pas standard de 2,54 mm des vias sur la carte proto. Donc, les bornes à vis/broches sont chacune espacées de 2 vias de carte. La disposition de la carte et la coupe des pistes dépendent de cet espacement. Vous ne pouvez pas substituer une borne 3 broches/pas 2,54 mm sans changer la disposition de la carte.

Interrupteur de sélection d'animation

Vous devez également câbler un interrupteur à bascule à trois positions, montré sur les photos. Coupez 3 morceaux de fil de connexion d'environ 7 pouces / 18 cm pour cet interrupteur, de préférence deux noirs (GND) et un rouge (+V).

Plus d'informations sur cet interrupteur ci-dessous.

NeoPixels

Retirez le revêtement en silicone d'une bande NeoPixel d'un mètre. Coupez la bande NeoPixel en deux sections, une de 36 LED et une de 22 LED. La bande courte entourera la grille avant. La bande de 36 LED sera dans les tubes extérieurs (Tubes Néon). Coupez 3 morceaux de fil de connexion d'environ 7 pouces / 18 cm pour chaque bande (vous pourrez les raccourcir plus tard). Câblez chaque section avec des fils pour GND, +V et DIN, en veillant à respecter le sens DIN sur la bande. Ajoutez une résistance en série sur la connexion DIN (330 Ohm fonctionne).

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Lumière étoile

Dans la grille avant, il y a un insert imprimé en 3D en forme d'étoile à 6 branches (Lumière étoile). Une LED RVB à fondu lent qui utilise +V et GND se monte derrière cette Lumière étoile, insérée dans un déflecteur imprimé en 3D pour éviter les fuites de lumière. Insérez une résistance de 120 ohms en série sur le fil de liaison +V. Cela fera chuter le courant de 5V à environ 3,4V vers la LED. Cela sera utilisé dans la section Assemblage/Tissu de grille, ci-dessous.

Arduino

Si vous n'avez pas encore installé l'IDE Arduino, téléchargez et installez-le en suivant ces instructions.

Vous aurez besoin de la bibliothèque NeoPixel pour faire fonctionner les LED.

Les NeoPixels réactifs au son sont basés sur le croquis Visualiseur LED Musical Interactif de Michael Bartlett sur Sparkfun. J'ai utilisé le « Visualiseur complet » sans boutons, j'ai ajouté un interrupteur à bascule qui a trois fonctions :

Les LED ne fonctionneront pas à moins que l'interrupteur ne soit connecté.

Téléchargez le croquis Jukebox LED depuis GitHub.

Connexions

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Téléversez le croquis Jukebox LED sur votre carte Arduino. Les LED de la grille exécutent une routine RainbowCycle dans la fonction setup du croquis, ce qui prend un peu de temps. Donc les LED réactives au son ne fonctionneront pas immédiatement. Après l'exécution de la fonction setup, les LED de la grille resteront toujours allumées, non affectées par la position de l'interrupteur à bascule. Avec de la musique jouée depuis Volumio, les tubes néon devraient réagir à la musique avec l'interrupteur à 3 positions réglé sur la position un. La position deux fait passer un motif chaser/roue de couleurs à travers les tubes néon. La position centrale sur cet interrupteur éteint les LED néon.

Impression 3D

Consultez le dossier docs du téléchargement GitHub pour l'identification des pièces (Liste des pièces) et les temps d'impression pour chaque pièce. Il y a aussi des captures d'écran des paramètres et de l'orientation Prusa Slicer pour guider comment imprimer chaque pièce. Trouvez-les dans le dossier 3D-Prints.

NOTE : Toutes les images sont du jukebox prototype que j'ai construit. Celles-ci seront différentes de l'archive de conception Fusion 360 publiée et des fichiers STL. Les fichiers STL de la version finale incluent des améliorations pour :

Assemblage

Outils

J'ai utilisé un pistolet à colle chaude à pointe fine pour pouvoir accéder aux petits espaces. Ceux-ci utilisent des bâtonnets de colle de plus petit diamètre, et beaucoup d'entre eux.

J'ai utilisé du ruban adhésif que j'avais sous la main pour maintenir temporairement les pièces ensemble pour le collage. J'ai trouvé que le ruban cadeau Scotch était en fait assez bon pour cela. Il a une bonne adhérence et une forte résistance au cisaillement.

Boîtier

Les pièces sont collées en partant de l'intérieur, la Grille, et en allant vers l'extérieur, les Tubes Néon, comme montré dans la vidéo ci-dessous.

Faites une pause après avoir collé les Tubes Néon et montez le matériel suivant. Cela vous donnera plus d'espace pour travailler avant de coller le boîtier arrière. Reportez-vous aux photos de la galerie d'assemblage ci-dessous pour les détails.

Puis continuez à coller le Boîtier et la Base aux autres pièces assemblées.

Une fois le boîtier entièrement assemblé et collé, montez les Haut-parleurs et ajoutez les Décorations.

Il y a une couverture de boîtier optionnelle en deux pièces imprimée en 3D qui se visse à l'arrière du boîtier.

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Montage du matériel

Dans ce qui suit, tout le matériel mentionné se trouve dans la section « Choses ».

« Droite » et « Gauche » sont votre droite et gauche face à l'avant du jukebox.

Fenêtre acrylique et photo

Utilisez un outil rotatif (ex: Dremel) à vitesse lente pour couper un morceau d'acrylique transparent. Il y a un gabarit pour cela dans le téléchargement GitHub. Collez le gabarit sur l'acrylique et coupez autour de l'extérieur. Poncez les bords et utilisez de la colle CA pour coller dans le haut de l'Arche. Imprimez une photo de votre choix qui remplira la zone visible et collez-la derrière l'acrylique.

NeoPixels

Collez la longue bande LED sur le bord des Tubes Néon, de sorte que les LED soient orientées vers l'intérieur des Tubes. Il y a un petit espace entre la LED et le bord de la bande qui peut aider à ajuster la bande contre les Tubes Néon. Alignez cela pour coller.

Les NeoPixels du Tube de Grille seront collés sur le Bas Gauche et Droite, avec une forme en « U » près de la plaque de montage de la carte. Maintenez la bande avec des morceaux de ruban et fixez des points avec de la colle chaude. Une fois que ceux-ci sont solides, retirez le ruban et comblez les endroits où était le ruban avec plus de colle.

Écran tactile LCD

Vissez l'écran tactile dans les poteaux de montage au sommet de l'Arche, sous la fenêtre acrylique. L'entrée HDMI de l'écran tactile est sur le dessus de l'écran. Vous devez insérer un adaptateur HDMI 90° vers 270° là, branchez le câble HDMI plat mâle-mâle 30 cm dans l'adaptateur. L'autre extrémité se branche sur un Raspberry Pi 3. (Si vous utilisez un Raspberry Pi 4, vous avez besoin d'un câble différent qui a un Micro HDMI à une extrémité). Insérez le Micro USB à angle gauche sur le port Tactile du LCD, et l'extrémité USB-A sur un port du Raspberry Pi. Faites passer ce câble à travers le Tube Néon gauche.

Tissu de grille et support Lumière étoile

La Grille sera recouverte de « tissu haut-parleur » pour cacher l'intérieur du jukebox. Il y aura un support LED derrière la Lumière étoile pour éviter les fuites de lumière, et un trou doit être découpé dans le tissu pour cela.

Coupez un morceau de tissu haut-parleur assez grand pour couvrir la Grille et les bords des Tubes de Grille. Utilisez le support LED Lumière étoile imprimé en 3D comme guide et marquez le tissu haut-parleur en cercle pour l'extérieur du support. Marquez une croix au centre du cercle. Coupez les deux lignes de la croix pour faire 4 sections. Coupez la partie arrondie de chaque section pour faire un trou pour le support LED.

Montez la LED changeant de couleur mentionnée dans la section Préparer la carte de circuit / Lumière étoile, ci-dessus. Insérez la LED dans le support et collez-la à la Lumière étoile. La colle CA fonctionnera bien ici.

Avec le support LED collé en place, ajustez le tissu haut-parleur sur le support et la Grille. Étirez et collez les bords du tissu aux Tubes de Grille.

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Raspberry Pi / IQAudio Pi Digi Amp / Arduino

Montez le Pi et les autres cartes (que vous avez assemblées et testées dans Démarrage, CORRECT ?) sur la plaque de montage avec des vis dans les entretoises de 5 mm du bas du Pi. Branchez les câbles HDMI et USB du LCD sur le Pi monté. Il y a un câble Micro USB vers Micro A supplémentaire de 15 cm. Branchez l'extrémité Micro dans l'Arduino et l'autre extrémité dans le Pi pour alimenter l'Arduino.

Le +V et GND de la Lumière étoile se branchent sur l'alimentation depuis les rails +V/GND du Digi Amp Plus.

Feutre adhésif

Pour éviter les fuites de lumière, recouvrez l'intérieur avec du feutre artisanal, qui a son propre support adhésif. Testez l'ajustement du feutre et découpez des trous pour permettre le passage des câbles et fils.

Base avec interrupteurs

En plus de l'interrupteur de sélection d'animation, il y a un interrupteur à bascule marche/arrêt qui est connecté à une prise de montage panneau.

Coupez un fil GND (noir) d'au moins 80 mm pour cet interrupteur. Retirez la gaine isolante du câble de rallonge d'alimentation (blanc) sur les photos sur environ 80 mm pour exposer un fil rouge et un fil noir. Insérez le connecteur d'alimentation à barillet et l'interrupteur à bascule marche/arrêt dans la base.

Soudez le fil noir coupé au terminal marqué « O » d'un côté, l'autre côté à la broche GND active sur le connecteur d'alimentation à barillet. L'autre terminal « I » est soudé au GND (noir) du câble de rallonge d'alimentation pour le Digi Amp Plus. Finalement, le +V (rouge) du câble de rallonge d'alimentation est soudé au terminal +V du connecteur à barillet.

Branchez le connecteur de rallonge dans le Pi Digi Amp Plus. Collez la Base sur le Bas et le Boîtier.

Haut-parleurs

Les haut-parleurs Dayton Audio RS100-8 ont un cône au milieu qui les empêche d'être montés à plat sur une grille solide, comme sur ce jukebox. Si vous utilisez ces haut-parleurs (ou d'autres où le centre dépasse), vous devrez utiliser un anneau de montage (fichier 3D fourni) pour que les haut-parleurs puissent être montés correctement.

Jukebox moderne : Lecteur de musique Raspberry Pi & Arduino avec LED

Pour la dernière étape de l'assemblage, vissez les haut-parleurs avec des vis M2.5 métal de 15 mm et écrous.

Astuce : Pour faciliter l'assemblage, montez les anneaux de haut-parleur sur le boîtier avec les vis poussées pour l'alignement dans les trous. Fixez avec de la colle chaude ou CA. Une fois solide, montez les haut-parleurs sur les anneaux.

J'ai eu pas mal de chance en tenant les minuscules écrous avec mon index et en tournant la vis pour démarrer les écrous.

Cependant, il y a un trou de vis tout droit à l'arrière de chaque côté qui a très peu de dégagement. Il est difficile de démarrer l'écrou sur cette vis. Mettre du patafix ou du ruban sur l'écrou peut aider à le positionner pour le démarrer.

Finalement, j'ai réussi à fixer tous les écrous.

Décorations

Il y a des décorations sur le dessus et les deux côtés du jukebox, avec détails dans le document Liste des pièces 3D sur GitHub :

Répétez pour Gauche & Droite :

Pour les Tubes Néon, utilisez une petite règle pour marquer le point médian sur le côté de la Couverture rouge avec un crayon. Ensuite, faites correspondre cela aux joints du Tube Néon et collez avec de la CA.

Le long Couvre-joint Boîtier s'aligne sur la Couverture rouge Tube Néon et se colle sur le boîtier.

Collez la Décoration ventilateur et l'Ornement en haut et en bas de la Couverture rouge.

Jukebox moderne : Lecteur de musique Raspberry Pi & Arduino avec LED
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L'Ornement supérieur (2 pièces séparées) s'insère dans l'Ornement rouge supérieur et est collé ensemble en tant qu'assemblage.

Pour l'alignement, faites une marque au crayon au milieu du haut de l'Arche et une autre marque au milieu de la Couverture rouge supérieure. Alignez ces deux marques et collez.

Fonctionnement

Volumio a une interface utilisateur assez intuitive et facile à utiliser.

Pour commencer, appuyez/sélectionnez l'icône « Accueil » ou le bouton « Parcourir » depuis la fenêtre « Lecture ». Vous verrez quelque chose comme l'image ci-dessous, selon les options que vous avez installées.

Jukebox moderne : Lecteur de musique Raspberry Pi & Arduino avec LED

Pour Pandora et Spotify (abonnement payant requis), allez dans Paramètres/Plugins/Services Musicaux. Vous pouvez vous connecter à Volumio depuis AirPlay avec le lecteur Apple Music.

Mise à jour du 20 septembre 2021 :

Raimund Trierscheid a réalisé une version du Jukebox Moderne, avec des améliorations ! Raimund a ajouté des panneaux de bois de 5 mm sur les côtés du boîtier pour supporter les haut-parleurs lourds et améliorer le son.

Voici quelques photos :

Jukebox moderne : Lecteur de musique Raspberry Pi & Arduino avec LED
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Code

Modern-Jukebox sur GitHub

https://github.com/thisoldgeek/Modern-Jukebox

Pièces personnalisées et boîtiers

Conception Fusion 360 modern_jukebox_r1_v2_dccOE3MSIQ.f3d

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