[低成本] 小爱音箱RGB氛围灯V1.0 (基于WLED固件)

灯板已验证成功。

V2.0版本已验证成功，修改内容及对比如下：

版本	V1.0 (本版)	V2.0 (链接)
主控型号	ESP8266 (ESP-12F)	ESP32-PICO-D4
主控性能	单核80MHz/160MHz	双核240MHz
固件	WLED-ESP8266	WLED-ESP32-PICO-D4
烧录方式	UART，可在线烧录	UART，在线烧录可能会导致无限重启，因此有时需使用Flash Download Tool (乐鑫官方烧录工具) 烧录 (目前已知芯片中仅PICO-D4会有此问题)
LED种类	WS2812B-5050	WS2812B-2020
LED数量	12	32
供电电压	12V (带肖特基二极管，防反接)	5V (为避免压降去除了肖特基二极管，故不防反接)
电源开关	外置物理开关，布线对外观会有一定影响	可选置于音箱内的按键/微动，虽然开关可能较为麻烦 (需使用尖锐物戳按键)，但对外观几乎无影响
灯效同步	支持	支持
音乐律动	不支持	支持 (需使用较新的固件，旧版固件不支持)
音乐同步	不支持	支持 (UDP发送/接收)
麦克风类型	/	I2S贴片硅麦 (型号为 MSM261S4030H0R)
降压方案	板载AMS1117-5.0*3 & AMS1117-3.3*1，AMS1117-5.0在12V转5V时发热较为严重	板载AMS1117-3.3*1 & 外部MP1584模块 (DC-DC降压，模块需另购) *1，解决LDO发热的问题
阻容封装	0805 & 1206	0402 & 0603
不易焊接的封装	/	LGA-48 (ESP32-PICO-D4) & LGA-8 (MSM261S4030H0R) & LED2020 (WS2812B-2020)
铺铜-焊盘连接方式	发散	直连
PCB数量	PCB*1	PCB*2+另购模块*1
PCB1功能	降压 (12V->5V & 5V->3V3) +主控+LED	降压 (5V->3V3) +主控+LED
PCB1位置	音箱顶盖	音箱顶盖
PCB2功能	/	可选[一键开关芯片+拾音麦克风]或[双拾音麦克风]
PCB2位置	/	音箱中下部分扬声器处
焊接难度	较简单，元件种类少，可仅使用电烙铁完成	较难，元件种类多，且部分器件需加热台/热风枪焊接
组装难度	较简单，仅需进行简单布线	较复杂，需连接3块PCB，飞线较多
全套成本	约20元	约30元 (含约5元的MP1584降压模块)
成品效果	较好	极好

*目前V2.0版已通过测试及稳定性评估，并且已经开源。链接在上方。

 

复刻注意事项：

新版焊接难度较高，无风枪/加热台将极大加大LGA封装的焊接难度，且大面积铺铜GND焊盘将难以化锡。

想复刻的朋友们如果手头有风枪/加热台，且有焊接LGA及0402封装的经验的话可以等新版发布再复刻。

若手头仅有电烙铁，则建议复刻该版本，虽然阻容已尽可能使用基础库，但SMT费用仍然极高。

后期会考虑发布使用ESP32-WROOM-32E的版本，降低焊接难度并减少元件数量，有需要可以私信。

毕竟使用ESP32-PICO-D4芯片是因为目前只用过这一款ESP32芯片，同时也是为了消耗库存。

同时，若无法焊接MSM261S4030H0R贴片硅麦 (LGA-8)，可以直接替换为价格较高的INMP441硅麦模块，注意接线即可。

 

该改装灯板适用于经典版小爱音箱：

（就是顶部有5个触摸按键还有一圈调音量的触摸环，且周围有灯带的款式）

 

注：文中所有的方位词（上、下、左、右）均为PCB在电脑显示屏上的方向，即ESP-12F模组的天线朝左放置时PCB的方向。目前发现氛围灯板会影响小爱音箱开机时的联网过程。解决办法是在小爱音箱启动时氛围灯板不要通电，小爱音箱联网成功后即可启动氛围灯（联网成功后启动氛围灯实测对小爱音箱响应呼唤、播放音乐等没有影响）。

 

使用说明：

1.使用WLED固件（附件中有提供），通电后可使用手机、电脑等设备联网。

 

2.自带红外接收头（TSOP38238或VS1838B均可，位于GPIO12），可使用常见的24Key或44Key扁平薄膜RGB遥控器控制（对应设置参见官网），建议焊接，但也可以可以不焊接。使用遥控时需要尽量靠近音箱灯带的位置，这样遥控接收的成功率较高。

 

3.自带霍尔（HALL），可使用外部磁铁控制开关。电源输入端需要使用物理开关，因为霍尔只能禁用ESP8266而不能关闭WS2812彩灯。霍尔元件可以不焊接。

 

4.板载ESP-12F模组作为主控，12颗WS2812b-5050灯珠作为光源。

 

5.左侧缺口处的VIN-12V端口可直接输入12V，其中靠近D1的引脚为正极，另一侧的是负极（反接不烧）。

 

 

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安装步骤：

1.焊接元件。注意VIN-12V、TTL排针和GPIO排针不要焊接，霍尔元件HALL、红外接收头IR均为卧式焊接，焊接时引脚不要突出PCB，最好是与PCB下表面齐平。WS2812等贴片元件建议使用加热台或热风枪焊接。WAKE焊盘（0402，PCB上无丝印，位于R1右侧、ESP8266下侧）作用为短接GPIO16和RST实现深度睡眠唤醒，如果只是使用WLED则可以不用短接，有需要的话直接用焊锡短接即可。AMS1117分为5V（3个）和3.3V（1个）两种，请务必按照丝印焊接，否则会烧ESP8266模块。

 

2.拆开小爱音箱，从电源输入接口处引出12V并用两条足够长的电线连接至VIN-12V接口（见下图，图片中右侧连线连接至PCB，且需要穿过顶盖上的开口（顶盖上共有两个开口，需要将电线穿过大的开口。小的开口是小爱音箱顶部触摸灯控板与主板的排线开口，对应PCB上方的矩形槽孔；左侧VIN-12V对应较大的开口处，电线可以从大的开口处穿过）。图片中左侧电线连接至底部并从外壳接缝处引出，用于连接开关。电线直接焊接到VIN-12V上）。这一步先不用管外部开关，直接焊接上即可。电线焊接处先不要用热熔胶固定（图片是做好后拍的，所以已经用热熔胶固定好了。实际制作时到最后一步才固定电线并引出至外壳）。

 

3.使用USB转TTL模块将PCB连接至电脑，其中模块的RX接TTL排针最左侧的焊盘（对应ESP8266的TX），TX接TTL排针中间的焊盘（对应ESP8266的RX），GND接TTL排针最右侧的焊盘（对应PCB的GND）以及GPIO排针最右侧的焊盘（对应ESP8266的GPIO0，用于使8266上电后进入烧录状态）。排针建议斜着压在PCB上的焊盘上，可使用少量锡对需要使用的4个排针引脚进行固定（因为排针高度过大，会导致PCB无法安装到音箱顶盖内部，故无法正常焊接排针）。

 

4.给小爱音箱通电，若ESP8266板载的蓝灯短暂闪烁，则说明8266外围电路焊接没有问题（因为WS2812连接至GPIO2，所以上电时初始化时8266通过GPIO2发送的调试日志信息会使WS2812的几个灯常亮，此问题不可避免，只能等待ESP8266烧录完后重启8266）。

 

5.打开ESP8266Flasher软件（见附件）并导入WLED固件（.bin格式），选择正确的端口并点击上传。等待软件提示上传成功后（左下角显示一个绿色的“√”），使用镊子或导线短接一下霍尔元件中间的引脚和最右边的引脚或断电重连进行复位，此时一圈12个WS2812应该亮起橘黄色（效果见下图）。烧录成功后拆焊TTL排针和GPIO排针，否则无法盖上顶盖。

 

6.将PCB向下轻压，保证上方为小爱音箱灯控板预留的排线开口足够大后，在PCB四周使用热熔胶进行固定（建议第一次固定时使用少量热熔胶，冷却后尝试盖上顶部灯控板，若成功合上顶盖且PCB不会挡住排线接口，则可以适当增加一些热熔胶）。

 

7.使用电脑连接WLED的AP接入点（WiFi名称：WLED-AP；密码：wled1234）并在打开的浏览器界面中设置家里的WiFi名称和密码（如果没有自动打开浏览器界面，则需要打开浏览器并手动输入IP地址4.3.2.1进行设定）。

连接AP接入点

 

点击“WIFI SETTINGS”

 

输入家中WiFi的名称（Network name）和密码（Network password）

 

8.打开家中路由器的管理界面，找到名为“wled-WLED”（图中“WLED-MI_AI_Soundbox”为自定义名称，便于区分多个WLED设备）的设备并记录其IP地址（此后只要使用连接在同一个WiFi环境中的设备访问该IP地址就可以对彩灯进行控制了）。

 

9.布置走线并组装小爱音箱，使用引出的电线连接外置开关。

从顶盖引出

 

压入音箱主板与腔体的缝隙中

 

顺着主板走线

 

将PCB负极直接焊接到音箱电源接口的负极，PCB正极和电源接口正极沿着音箱的电源线引出至外壳接缝处

 

从接缝处引出并焊接物理开关，稍用力合上底盖并上好螺丝

 

按键开关安装后的效果 (有点难看)

 

 

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使用效果：

 

更新日志：

2024.01.21

1.修正2处错别字。

2.新增开头对V2.0版本的说明。