描述

更新：如 MagPi 雜志第 105 期中所見

靈感

多年來，我一直喜歡經(jīng)典的點(diǎn)唱機(jī)。早在 2014 年，我就在嘗試制作一個(gè)，但我沒有制作漂亮建筑的技能。快進(jìn)到今天，當(dāng)我學(xué)習(xí)了一些 3D 打印和設(shè)計(jì)技能時(shí)。

激情、好奇心和欲望推動(dòng)了這一努力。如果您想擁有這樣的迷你點(diǎn)唱機(jī)，那么大眾市場(chǎng)上的產(chǎn)品會(huì)便宜得多，例如這款售價(jià) 65 美元的桌面 Victola 型號(hào)。Hackster maker flyangel 有一個(gè)很棒的點(diǎn)唱機(jī)構(gòu)建。另一方面，有現(xiàn)成的現(xiàn)代自動(dòng)點(diǎn)唱機(jī)更大（105 厘米/41.3 英寸高），但價(jià)格更高，約為 795 美元。檢查下面的成本和工作量部分，以了解該項(xiàng)目涉及多少。

歸因

如果沒有Marco Gregorio 在 grabcad 上出色的 3D 點(diǎn)唱機(jī)設(shè)計(jì)，這個(gè)項(xiàng)目就不可能實(shí)現(xiàn)。這是一部細(xì)節(jié)精美的作品，因?yàn)?Marco 沒有實(shí)體點(diǎn)唱機(jī)來建模，所以更加令人驚嘆，而這正是他可以在互聯(lián)網(wǎng)上找到的！你應(yīng)該自己去看看 Marco 的作品……

對(duì)于點(diǎn)唱機(jī)來說，另一個(gè)必不可少的是用于使 LED 點(diǎn)亮音樂的 Arduino 代碼，作者為learn.sparkfun.com 上的 Michael Bartlett。

概述

這是一個(gè)由免費(fèi) Volumio 軟件驅(qū)動(dòng)的音樂播放器。Volumio 具有 AirPlay、Spotify、Pandora、網(wǎng)絡(luò)廣播和您自己的音樂，可通過您的計(jì)算機(jī)、平板電腦或手機(jī)控制 - 只需下載并安裝。我添加了什么？一個(gè) 3D 外殼、一個(gè)觸摸面板 LCD 和點(diǎn)亮音樂的 LED。LCD 由 Raspberry Pi 3 或 4 供電。LED 由連接在硬件堆棧頂部的 Adafruit Perma-Proto 板上的 Arduino Micro 控制：Raspberry Pi 和 IQAudio Pi Digi Amp。

我正在使用庫(kù)存中的舊硬件、IQAudio 放大器板和 Arduino Micro。在撰寫本文時(shí)，IQAudio 現(xiàn)在是 Raspberry Pi 的一部分，Pi Digi Amp Plus 仍然可用，而且價(jià)格低于我購(gòu)買的價(jià)格。Arduino Micro 已過時(shí)，但您可以使用 Arduino Nano 或 Adafruit Itsy-Bitsy。您必須調(diào)整模擬和數(shù)字引腳的使用，并將 Digi Amp 的 5V 電源饋送到子板 (Arduino)。最后，Sparkfun 聲音探測(cè)器神奇地將聲音轉(zhuǎn)換為數(shù)字位。

Marco 為自動(dòng)點(diǎn)唱機(jī)的所有組件提供了一個(gè) STEP 文件，我可以將其導(dǎo)入 Fusion 360 3D 設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。我所做的是：

• 將模型從 Marco 的全尺寸模型縮放到 25% 大小
• 查看模型組件并決定保留什么以及添加什么
• 隱藏模型中我不使用的部分
• 添加和修改功能以制作有用的外殼
• 打印構(gòu)成外殼的 3D 實(shí)體
• 添加電子設(shè)備為 Volumio 和 LED 供電

設(shè)計(jì)目標(biāo)

• 高約 15 英寸/381 毫米
• 顯示正在播放/專輯封面的觸摸屏
• 體面的揚(yáng)聲器
• 燈……它必須有很多可愛的動(dòng)畫 LED
• 實(shí)際上看起來是 3D 打印的（沒有打印后處理）；這意味著以不同的燈絲顏色打印
• 沒有超過 12 小時(shí)的 3D 打印（沒有通宵打印）
• 隱藏或最小化零件的接頭

技能等級(jí)：高級(jí)

• 3D 零件的總打印時(shí)間超過75 小時(shí)
• 關(guān)鍵裝配 - 你必須讓事情“恰到好處”，按照一定的順序做事
• 完成后在有限的空間內(nèi)工作

成本：昂貴

（所有費(fèi)用美元）

至少：

• 如果進(jìn)行后期處理，則需要 2-3 卷白色 3D 燈絲和整理用品，估計(jì) 70-90 美元

或者

• 取決于你有什么。我只需要購(gòu)買一卷紅色燈絲，大約 30 美元。自 2017 年以來，我一直從事 3D 打印，這對(duì)我來說是一項(xiàng)重要的消遣。我的庫(kù)存中有銀色、白色、棕色和黑色燈絲。那些，加上一個(gè)紅色線軸至少要100 美元左右。
• Arduino Nano 或 Adafruit Mini Metro，大約 20 美元（我有 Arduino Micro 庫(kù)存）
• Adafruit Raspberry Pi Perma Proto 帽子 5 美元
• HDMI 觸摸屏（Uctronics）5 英寸，53 美元
• Raspberry Pi 3B Plus 35 美元（手頭）
• Parts Express Dayton Audio RS100-8 揚(yáng)聲器，2x 總計(jì) 60 美元（庫(kù)存中）
• Parts Express 揚(yáng)聲器線，18AWG 約 20 美元（庫(kù)存）
• Parts Express 揚(yáng)聲器格柵布，30 美元（庫(kù)存）

為 HDMI 電纜/連接器、開關(guān)、安裝硬件、跳線、母頭等再花 40 美元或更多。我有很多庫(kù)存。對(duì)我來說，目前的自付費(fèi)用約為 150 美元，分?jǐn)倲?shù)月，因?yàn)槲沂诸^有很多用品。如果你必須出去購(gòu)買所有這些用品......好吧，你做數(shù)學(xué)。

對(duì)我來說，付出的代價(jià)是值得的。

努力

3D 打印將需要 75 小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，具體取決于您的打印機(jī)。有 21 個(gè)不同的部分，其中大約 12 個(gè)需要幾個(gè)小時(shí)才能打印出來。其余部分每個(gè)大約需要 1-2 小時(shí)。那是假設(shè)你沒有打印工作要做。

我使用熱膠將外殼的各個(gè)部分分4個(gè)階段準(zhǔn)備和粘合在一起。假設(shè) 3-4 小時(shí)。為了那個(gè)原因。粘貼 LED 燈串大約需要一個(gè)小時(shí)來設(shè)置和執(zhí)行。還有小裝飾件（用CA膠）的精密膠合來完成點(diǎn)唱機(jī)。

對(duì)于電子產(chǎn)品，至少需要 5 小時(shí)：

• 安裝 Volumio
• 安裝 Arduino 草圖
• 布局和焊接電路板
• 在最終組裝之前測(cè)試一切是否正常！
• 安裝液晶面板
• 在堆棧中安裝 RPi、IQAudio Digi Amp Plus 和 Perma Proto 板
• 焊接和安裝開關(guān)和電源插孔
• 安裝揚(yáng)聲器和揚(yáng)聲器線

最終粘合可能需要 1-2 小時(shí)。

總而言之，除了打印所有零件的時(shí)間外，組裝可能需要大約 12 個(gè)小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間。

下載

文檔、代碼和 3D 打印文件可在 github 上找到。

3D 打印文件也可在thingiverse 上獲得。

3D打印

共有 21 個(gè)單獨(dú)的 STL 零件文件。某些部分需要 2 份/打印。

入門

請(qǐng)務(wù)必仔細(xì)閱讀“事物”部分中的評(píng)論。它們提供了有關(guān)要使用的確切組件的必要信息。如果您進(jìn)行零件替換，則必須弄清楚需要進(jìn)行哪些更改。

為確保一切正常，請(qǐng)?jiān)诮M裝外殼之前測(cè)試所有電子設(shè)備是否協(xié)同工作：

• 安裝和配置 Volumio
• 焊接電路板
• 連接組件：NeoPixels、慢褪色 RGB LED 和開關(guān)
• 向板上添加組件
• 從 github 下載 Arduino 草圖
• 將草圖上傳到安裝在板上的 Arduino
• 全部嘗試

安裝 Volumio

轉(zhuǎn)到Volumio 入門頁面并按照您的 Raspberry Pi 的設(shè)置指南進(jìn)行操作。要開始測(cè)試，請(qǐng)將 IQAudio Pi Digi Amp 安裝在 Raspberry Pi 上，將 Amp 插入 Pi 上的母頭，并使用從 Pi 到 IQAudio Amp 的支架，如下圖所示。稍后，請(qǐng)參閱本指南將它們安裝到 3D 打印點(diǎn)唱機(jī)底部。

將兩根母對(duì)公跳線連接到 Digi Amp Plus 的 +5V 和 GND 端子，如下圖所示。這些將連接到 Perma-Proto 板，以直接從 Pi Digi Amp Plus 為 NeoPixels 供電。

最新型號(hào)的 Digi Amp 暴露了 Pi 的所有插頭引腳，因此 5V 和 GND 引腳將位于標(biāo)準(zhǔn) Pi 插頭引腳位置。

要設(shè)置揚(yáng)聲器，請(qǐng)剪下兩對(duì)長(zhǎng)約 7 英寸/18 厘米的揚(yáng)聲器線 (14-26 AWG)，然后連接到揚(yáng)聲器端子和 IQAudio 螺絲端子。Pi 將由 IQAudio 供電 -不要將電源插入 Pi 電源插孔。將電源磚插入 IQaudio 并嘗試從 volumio 播放一些網(wǎng)絡(luò)廣播。

下面的圖庫(kù)顯示了 IQAudio Pi Digi Amp Plus 和觸摸屏插件（設(shè)置/插件/雜項(xiàng)）的 Volumio 設(shè)置：

要開始使用 Volumio，請(qǐng)查看快速入門指南和使用 Volumio 的第一步。

準(zhǔn)備電路板

Adafruit Perma-proto 板的外形尺寸非常適合堆疊在 Pi 和 IQAudio 放大器之上，并為 Arduino 制作了一個(gè)很好的載板/子板。

該板僅連接到 IQAudio 5V 和 GND 以供電。因此，沒有使用通常連接到 Pi 的母頭。

為了充分利用原型板上的可用空間，請(qǐng)調(diào)整板的方向，使標(biāo)有“3.3V”的導(dǎo)軌位于頂部。

我正在修改原型板，其方式比點(diǎn)對(duì)點(diǎn)布線更不常見：

• 3.3V 軌實(shí)際上將用于5V 輸入。
• 切割板走線以在一列中放置多個(gè)引腳連接
• 在較低的板標(biāo)記 5V 導(dǎo)軌上切割導(dǎo)軌走線，以在一行中添加多個(gè)引腳

當(dāng)有人居住時(shí)，這些東西有助于形成一個(gè)布局良好的電路板。

有關(guān)接線和修改，請(qǐng)參閱此照片庫(kù)：

注：3 針端子的針腳間距為 5.08mm。這恰好是原型板上標(biāo)準(zhǔn) 2.54mm 過孔間距的 2 倍。因此，螺釘端子/引腳分別是 2 個(gè)板過孔。電路板布局和走線切割取決于該間距。在不更改電路板布局的情況下，您無法替代 3 針/2.54 毫米間距端子。

動(dòng)畫選擇開關(guān)

您還需要連接一個(gè)三位搖桿開關(guān)，如圖所示。為這個(gè)開關(guān)剪下 3 根大約 7in/18cm 的連接線，最好是兩根黑色 (GND) 和一根紅色 (+V)。

更多關(guān)于下面這個(gè)開關(guān)的信息。

新像素

從一米的 Neopixel 串上取下硅膠覆蓋物。將 Neopixel 燈條切成兩段，一段為 36 個(gè) LED，另一段為 22 個(gè) LED。短條將圍繞前格柵。36 個(gè) LED 長(zhǎng)度的燈帶將位于外管（霓虹燈管）中。為每根繩子剪下 3 根約 7 英寸/18 厘米的連接線（您可以稍后將它們縮短）。用 GND、+V 和 DIN 的電線連接每個(gè)部分，確保與字符串上的 DIN 方向匹配。添加一個(gè)與 DIN 連接串聯(lián)的電阻器（330 歐姆工作）。

星光

在前格柵中，有一個(gè) 3D 打印的插件，形狀像一個(gè) 6 角星（星光）。一個(gè)使用 +V 和 GND 的 RGB 慢褪色 LED 安裝在這個(gè) Star Light 后面，插入 3D 打印擋板以防止光線流失。在 +V 跨接線上串聯(lián)一個(gè) 120 歐姆電阻。這將使 LED 的電流從 5V 下降到大約 3.4V。這將在下面的裝配/格柵布部分中使用。

阿杜諾

如果您尚未安裝 Arduino IDE，請(qǐng)使用這些說明下載并安裝它。

您需要Neopixel 庫(kù)來使 LED 工作。

聲音反應(yīng) Neopixels 是基于 Michael Bartlett 在 Sparkfun 上的交互式 LED 音樂可視化器草圖。我使用了沒有按鈕的“Full Visualizer”，我添加了一個(gè)具有三個(gè)功能的搖臂開關(guān)：

• LED 對(duì)音樂做出反應(yīng) - 開關(guān)位置 1
• LED 呈變色“追逐者”模式，沒有聲音反應(yīng) - 開關(guān)位置 2
• LED 熄滅 - 開關(guān)位置中心

除非連接了開關(guān)，否則 LED 將無法工作。

從 github 下載 Jukebox LED 草圖。

連接

• 將您的 Arduino 安裝在原型板母頭上
• 將 36-LED 燈條連接到連接到數(shù)字引腳 7 的端子上。
• 將 22-LED 燈條連接到連接到數(shù)字引腳 13 的端子
• 插入 Sparkfun 聲音探測(cè)器。
• 連接翹板開關(guān)：中心極到 GND，位置 1 到引腳 D2，位置 2 到引腳 D4
• 將 IQAudio Digi Amp Plus +V 和 GND 連接到 Perma Proto 板上 5V 導(dǎo)軌的母頭（如上圖所示）
• 將慢速漸變 RGB 連接到 +V 和 GND 母頭

將點(diǎn)唱機(jī) LED 草圖上傳到您的 Arduino 板。

粘合霓虹燈管后暫停并安裝以下硬件。這將為您提供更多的工作空間，然后再將其粘在后殼上。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱下面的裝配畫廊照片。

• 帶照片的亞克力窗
• 新像素
• 液晶觸摸屏
• 格柵布和星燈架
• 樹莓派/IQAudio Pi 數(shù)字放大器/Arduino
• 粘合氈（或紙）背襯
• 帶開關(guān)的底座

然后繼續(xù)將外殼和底座粘合到其他組裝部件上。

將外殼完全組裝并粘合在一起后，安裝揚(yáng)聲器并添加裝飾品。

有一個(gè)可選的兩件式 3D 打印外殼蓋，可擰入外殼背面。

安裝硬件

在下文中，所有提到的硬件都可以在“事物”部分找到。

當(dāng)您面對(duì)點(diǎn)唱機(jī)的正面時(shí)，“右”和“左”是您的左右。

亞克力窗和照片

使用旋轉(zhuǎn)工具（例如 Dremel）以低速切割一塊透明的亞克力。在 github 下載中有一個(gè)模板。將模板粘在丙烯酸樹脂上并在外面切割。打磨邊緣并使用 CA 粘合到拱門的頂部。打印一張您選擇的照片，將其填滿可見區(qū)域并將其粘在丙烯酸樹脂的背面。

新像素

將長(zhǎng)長(zhǎng)的 LED 燈條邊緣粘貼到霓虹燈管上，使 LED 向內(nèi)朝向燈管。LED 和燈帶邊緣之間有一個(gè)小空間，可以幫助將燈串貼在霓虹燈管上。對(duì)齊以粘合。

格柵管 NeoPixels 將粘在左右底部，在板安裝板附近呈“U”形。用膠帶將條帶固定下來，并用熱膠粘點(diǎn)。當(dāng)這些是固體時(shí)，取下膠帶并用更多膠水填充膠帶的位置。

液晶觸摸屏

將觸摸屏擰入 Arch 頂部的安裝柱，在亞克力窗口下方。HDMI 觸摸屏輸入位于屏幕頂部。您需要在那里插入一個(gè) 90 度到 270 度的 HDMI 適配器，將 HDMI 1 英尺公對(duì)公扁平電纜插入適配器。另一端插入 Raspberry Pi 3。（如果您使用的是 Raspberry Pi 4，則需要另一端具有 Micro HDMI 的電纜）。將左角 Micro USB 插入 LCD 上的 Touch 端口，將 USB-A 端插入 Raspberry Pi 端口。將此電纜穿過左側(cè)霓虹燈管。

格柵布和星燈架

格柵將背襯“揚(yáng)聲器布”以隱藏點(diǎn)唱機(jī)的內(nèi)部。星燈后面會(huì)有一個(gè) LED 燈座，以防止光線溢出，為此需要在布上切一個(gè)洞。

剪下一塊足夠大的揚(yáng)聲器布，以覆蓋格柵和格柵管的邊緣。使用 Star Light LED 3D 打印支架作為指南，并將揚(yáng)聲器布標(biāo)記為支架外側(cè)的圓圈。在圓圈的中心標(biāo)記一個(gè)十字 將十字的兩條線切割成 4 個(gè)部分。切割每個(gè)部分的圓形部分，為 LED 燈座打一個(gè)孔。

安裝上面準(zhǔn)備電路板/星燈一節(jié)中提到的變色 LED。將 LED 插入支架并將其粘到星光上。CA 在這里工作得很好。

將 LED 支架粘合到位后，將揚(yáng)聲器布套在支架和格柵上。將布的邊緣拉伸并粘到格柵管上。

樹莓派/IQAudio Pi 數(shù)字放大器/Arduino

將 Pi 和其他板（您在“入門”中組裝并測(cè)試過，對(duì)嗎？）用螺絲擰入 Pi 的 5mm 底部支架上。將 LCD HDMI 和 USB 電纜插入安裝的 Pi。還有一根額外的 6 英寸 Micro USB 到 Micro A 電纜。將 Micro 端插入 Arduino，另一端插入 Pi 為 Arduino 供電。

Star Light +5V 和 GND 插入來自 Digi Amp Plus +5V/GND 導(dǎo)軌的電源。

粘合氈

為防止漏光，請(qǐng)用工藝毛氈覆蓋內(nèi)部，工藝毛氈有自己的背膠測(cè)試貼合毛氈并切割孔以允許電纜和電線通過。

帶開關(guān)的底座

除了動(dòng)畫選擇開關(guān)外，還有一個(gè)連接到面板安裝插孔的開關(guān)搖桿開關(guān)。

為此開關(guān)剪下一根至少 80 毫米長(zhǎng)的 GND（黑色）線。剝?nèi)D片中約 80 毫米長(zhǎng)的電源延長(zhǎng)線（白色）的絕緣護(hù)套，露出紅色和黑色電線。將槍管電源連接器和開關(guān)搖桿開關(guān)插入底座。

將剪下的黑線一端焊接到標(biāo)有“O”的端子上，另一端焊接到桶形電源連接器上的有源 GND 引腳。另一個(gè)端子“I”焊接到 Digi Amp Plus 電源延長(zhǎng)線的 GND（黑色）最后，電源延長(zhǎng)線的 +V（紅色）焊接到筒形連接器的 +V 端子。

將擴(kuò)展連接器插入 Pi Digi Amp Plus。將底座粘在底部和外殼上。

揚(yáng)聲器

Dayton Audio RS100-8 揚(yáng)聲器的中間有一個(gè)圓錐體，可防止它們像此點(diǎn)唱機(jī)一樣安裝到實(shí)心格柵上。如果您使用這些揚(yáng)聲器（或中心突出的一些揚(yáng)聲器），則必須使用安裝環(huán)（提供 3D 文件），以便揚(yáng)聲器可以正確安裝。

對(duì)于組裝的最后一步，使用 15 毫米 M2.5 金屬螺釘和螺母將揚(yáng)聲器擰入。

提示：為了使組裝更容易，將揚(yáng)聲器環(huán)安裝到外殼上，同時(shí)將螺釘推入以與孔對(duì)齊。用熱膠或 CA 膠固定。穩(wěn)固后，將揚(yáng)聲器安裝到環(huán)上。

我很幸運(yùn)用食指按住小螺母并轉(zhuǎn)動(dòng)螺絲以啟動(dòng)螺母。

但是，每一側(cè)都有一個(gè)直背螺絲孔，間隙很小。很難在那個(gè)螺絲上啟動(dòng)螺母。將藍(lán)釘或膠帶放在螺母上可能有助于定位它以使其啟動(dòng)。

最后，我確實(shí)把所有的螺母都擰緊了。

裝飾

點(diǎn)唱機(jī)的頂部和兩側(cè)都有裝飾，詳細(xì)信息在github 3D Parts List文檔中：

• 霓虹燈管紅蓋
• 霓虹燈管風(fēng)扇裝飾
• 霓虹燈管裝飾
• 案例聯(lián)合蓋
• 頂級(jí)紅飾
• 頂飾

左右重復(fù)：

對(duì)于霓虹燈管，用小尺子用鉛筆在紅蓋側(cè)面標(biāo)記中點(diǎn)。然后，將其與霓虹燈管接頭匹配并用 CA 膠水。

長(zhǎng)外殼接頭蓋與霓虹燈管紅色蓋對(duì)齊并粘在外殼上。

在紅蓋的頂部和底部粘上扇子裝飾

頂部裝飾（2 個(gè)單獨(dú)的部件）適合頂部紅色裝飾，并作為一個(gè)組件粘合在一起。

為了對(duì)齊，在拱門的頂部中間做一個(gè)鉛筆標(biāo)記，在頂部紅色蓋的中間做另一個(gè)標(biāo)記。對(duì)齊這兩個(gè)標(biāo)記和膠水。

手術(shù)

Volumio 具有相當(dāng)直觀的用戶界面，易于使用。

要開始，請(qǐng)按/選擇“播放”窗口中的“主頁”圖標(biāo)或“瀏覽”按鈕。根據(jù)您安裝的選項(xiàng)，您將看到如下圖所示的內(nèi)容。

對(duì)于 Pandora 和 Spotify（需要付費(fèi)訂閱），請(qǐng)轉(zhuǎn)到設(shè)置/插件/音樂服務(wù)。您可以使用 Apple Music 播放器從 AirPlay 連接到 Volumio。

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2021 年 9 月 20 日更新：

Raimund Trierscheid 制作了現(xiàn)代自動(dòng)點(diǎn)唱機(jī)的一個(gè)版本，并進(jìn)行了改進(jìn)！Raimund 在外殼的側(cè)面添加了 5 毫米的木板，以固定沉重的揚(yáng)聲器并改善聲音。

以下是一些照片：

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