PAB: osobný audio box: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Myšlienka tohto projektu sa zrodila z potreby zoškrabať tri veľké súčasti HiFi systému, ktoré teraz dosiahli koniec svojej životnosti. Okrem toho som potreboval viac miesta v poličke na ďalšie predmety, a tak som využil príležitosť a začal som študovať na osobnom audio boxe, aby som nahradil všetky funkcie troch vintage „obrov“.

Zdá sa, že Raspberry Pi3B+ je najlepšou voľbou z týchto dôvodov:

• Malý formát a nízka spotreba energie;
• Zvukový výstup PCM s prijateľnou kvalitou;
• Dostupnosť mopidy, rozšíriteľného hudobného servera implementujúceho protokol mpd;
• Vysoká integrácia zdrojov: miestna hudba, CDROM, rádiové streamy, Spotify, Tunein atď.

Integráciou s niekoľkými ďalšími komponentmi som dokázal vytvoriť kompletný a bezhlavý systém, schopný prehrávať hudbu z diskov CD, miestnych súborov, online rádia, zoznamov skladieb Spotify a podcastov. A vďaka použitiu frontendu môžem teraz spravovať všetky jeho operácie z akéhokoľvek zariadenia pripojeného k sieti LAN (smartphone, počítač, tablet).

Zásoby

• Malina PI3B+
• Starý obal na DVD
• Čítačka CDROM
• Napájanie 5v-5A
• Superkondenzátory
• Rôzne komponenty (tranzistory, LED, relé, operačný zosilňovač): pozrite si podrobnosti o projekte

Krok 1: Prípad a rozloženie komponentov

Prvým problémom, s ktorým som sa stretol, bol výber a nájdenie vhodného prípadu. Keďže som nič nenašiel doma, našiel som tento lacný DVD prehrávač na Amazone za pár dolárov, ale čokoľvek podobné bude dosť dobré. Puzdro má tieto rozmery: 27 cm x 20 cm x 3,5 cm.

Úplne som odstránil všetok obsah a ponechal som iba malú dosku na správu predných diód LED, vypínača a vstupu USB. Potom som naplánoval vnútorné rozloženie nových komponentov (viď obrázok).

Krok 2: Prepínač snímania stereofónneho zvuku

Prečo automatický prepínač zvuku? Potreba vyplýva zo skutočnosti, že často počúvam televíziu prostredníctvom HiFi zosilňovača, ale nechcel som vždy na prepínači zdroja zvoliť prepínač zdroja. V tomto obvode je vstup zosilňovača vždy rovnaký a zdroj je automaticky zvolený prepínačom snímania stereofónneho zvuku.

Schéma je priamočiara. Keď sa PAB neprehráva, zdroj zvuku pre HiFi pochádza z televízora. Ak hrá PAB, relé vyberie zvuk z Raspberry.

Krok 3: Box superkondenzátorov

Ako je známe, náhle prerušenie napájania Raspberry spôsobí okamžité vypnutie bez vykonania postupu vypnutia, pričom hrozí ohrozenie operačného systému a tým aj jeho úplná funkčnosť. Superkapacitor sa líši od tradičného kondenzátora v dvoch základných charakteristikách: jeho dosky majú v skutočnosti väčšiu plochu a vzdialenosť medzi nimi je oveľa menšia, pretože vložený izolátor funguje inak ako konvenčné dielektrikum. Pomocou týchto techník je možné vyrobiť kondenzátory s veľmi vysokou kapacitou (rádovo niekoľko desiatok Faradov) pri zachovaní malých rozmerov. Cieľom je preto vytvoriť 5v „vyrovnávaciu pamäť“prostredníctvom superkondenzátorov a aktivovať vypnutie, keď sa zistí neprítomnosť napájacieho napätia. Týmto spôsobom už nebude potrebné ručne zasahovať, aby sa spustilo vypnutie, ale jednoducho odpojte zástrčku (alebo aktivujte spínač), aby ste zaistili bezpečné vypnutie.

S odkazom na schému je napájanie napájané na ľavý terminál a dióda Schottky bráni akémukoľvek návratu prúdu do zdroja. Dva 1,2Ω 5W výkonové odpory paralelne obmedzujú nabíjací prúd superkondenzátorov na ochranu napájania. Bez týchto rezistorov by špičkový prúd požadovaný dvoma vybitými superkondenzátormi takmer určite mohol poškodiť napájanie. Aby bolo možné zapojiť minimálny pokles napätia v sérii s 5V barom, musí byť napájacia dióda nevyhnutne typu Schottky.

Dva superkapacitory sú zapojené do série, aby na ich koncoch bolo zaistené maximálne napätie 5,4 voltov (každý superkapacitor je 10F, 2,7V) a dva odpory paralelne s kapacitami vyrovnávajú nabíjacie prúdy a zaručujú pomalé vybíjanie, keď sa malina otočí. vypnuté. Dva odpory 1KΩ paralelné so vstupom rozdeľujú 5V napájacieho zdroja na polovicu, aby zachytili potrebný signál na detekciu výpadku napájania (pripojené k Raspberry GPIO 7). Na rozdiel od moderných lítiových článkov superkondenzátory zaručujú takmer nekonečný počet cyklov nabíjania a vybíjania bez straty akýchkoľvek charakteristík.

Obvod bude preto schopný udržať Raspberry napájané a fungovať po dobu potrebnú na pravidelné vypnutie. Začiatok procesu vypínania zistí program spustený na Raspberry, ktorý bude monitorovať stav GPIO 7, ku ktorému je pripojená úroveň výkonu. Keď je napájanie odpojené, kolík GPIO 7 prejde na nízku úroveň a spustí vypnutie. Toto je kód:

#!/usr/bin/env python

importujte RPi. GPIO ako GPIO importný podproces GPIO.setmode (GPIO. BCM) # použite GPIO číslovanie GPIO.setwarnings (False) INT = 7 # pin 26 monitorov Napájanie # použite slabé vytiahnutie_ na vytvorenie vysokého GPIO.setup (INT, GPIO. IN, pull_up_down = GPIO. PUD_UP) def main (): while True: # nastavte prerušenie na klesajúcej hrane a počkajte, kým sa to stane GPIO.wait_for_edge (INT, GPIO. FALLING) # znova skontrolujte úroveň pinov, ak GPIO.input (INT) == 0: # stále nízke, vypnutie Pi subprocess.call (['poweroff'], shell = True, / stdout = subprocess. PIPE, stderr = subprocess. PIPE) if _name_ == '_main_': Hlavná()

Program musí byť uložený v adresári/usr/local/bin/.py a nakonfigurovaný tak, aby sa spustil pri štarte Raspberry. Z vykonaných testov vyplýva, že kapacity dvoch superkapacitorov sú dostatočné na zaistenie času vypnutia Raspberry. Ak je potrebný viac času, bude postačujúce zaviesť dva ďalšie superkondenzátory paralelne k existujúcim alebo ich nahradiť dvoma s vyššou kapacitou.

Krok 4: Zostavenie a používanie portov USB

Bloková schéma ukazuje, ako pripojiť niekoľko zariadení pre PAB na hlavnú 3 zbernicu (+5 V, USB a audio stereo).

Všimnite si toho, že napájanie čítačky diskov CD bolo pripojené priamo k hlavnému zdroju napájania káblom „Y“, zatiaľ čo zvukový vstup smeruje k Raspberry. Štyri porty USB Raspberry boli použité na:

• Čítačka diskov CD;
• 250 GB pendrive na ukladanie miestnych hudobných súborov (mp3, m4a, wma, flac, atď.);
• 16 GB micro SD karta (s adaptérom USB) na uloženie úplnej zálohy hlavnej karty Raspi SD (pozri nižšie);
• pripojenie k externému portu USB na puzdre.

Externý port USB je možné použiť na prehrávanie externej hudby alebo na napájanie externých zariadení. V mojom prípade napájam externý vysielač Bluetooth, pretože interný Raspi som zlikvidoval kvôli nízkemu dosahu a nestabilite. S externým bluetooth vozím doma 2 rôzne stereo reproduktory.

16 GB karta micro SD (s adaptérom USB) obsahuje úplnú zálohu Raspberry. Používam rpi-clone, ktorý sa ukázal ako veľmi dobrý projekt, ktorý umožňuje úplnú funkčnú zálohu Raspberry bez nutnosti odstraňovania interného SD. Tento SD som mnohokrát vymenil za interný bez problémov. Takže som nastavil cronjob pre užívateľa root:

#Backup on sda - každú stredu večer

15 2 * * 3/usr/sbin/rpi -klon sda -u | mail -s "Zálohovanie PAB na SD - hotovo"

Potom som znova použil pôvodné tlačidlo napájania na puzdre na vypnutie a reštartovanie Raspberry podľa tohto sprievodcu:

Krok 5: Softvér a operačný systém

Hlavným operačným systémom PAB je obyčajný Raspbian minimal (Debian Buster) s niekoľkými konkrétnymi doplnkami:

• rpi-klon pre hlavnú zálohu;
• ssmtp, jednoduché MTA na odstránenie pošty zo systému;
• udevil, aby bolo možné automaticky pripojiť USB disky;
• abcde, aby si vzal moju zbierku diskov CD a skomprimoval ju do akéhokoľvek zvukového formátu;
• mopidy, kompletný démon Music Player s množstvom doplnkov.

Potom som napísal úplnú serverovú aplikáciu PAB Scheduler pomocou serverov python3 a tornádo, ktorých kód nespadá do rozsahu tohto článku, ale na požiadanie môžem poskytnúť pokyny. Pomocou plánovača si môžete nastaviť zoznamy skladieb pre akúkoľvek časť dňa, pričom sa líšia pracovné dni od víkendov.

Hlavným softvérom, na ktorom je spustený PAB, je mopidy. Inštaláciu a konfiguráciu mopidy (pomerne rozsiahle) nájdete v dokumentácii tu:

Toto sú nainštalované doplnky:

• Mopidy-Alsamixer
• Mopidy-internetový archív
• Mopidy-miestne-sqlite
• Mopidy-Podcast
• Mopidy-Scrobbler
• Mopidy-Soundcloud
• Mopidy-Spotify
• Mopidy-Spotify-Tunigo
• Mopidy-Cd
• Mopidy-Iris
• Mopidy-miestne-obrázky
• Mopidy-TuneIn

Aby som získal úplnú kontrolu nad PAB, zvolil som rozšírenie Iris frontend (pozri obrázky). Jedná sa o veľmi výkonnú webovú aplikáciu s nasledujúcimi funkciami:

• Úplné ovládanie webového rozhrania pre Mopidy
• Vylepšená podpora pre miestne knižnice (založené na Mopidy-Local-Sqlite)
• Prehliadajte a spravujte zoznamy skladieb a skladby
• Objavte novú, obľúbenú a príbuznú hudbu (používa Spotify)
• Voľne hostené

• Integrácia s:

  • Spotify
  • LastFM
  • Génius
  • Snapcast
  • Icecast

Týmto spôsobom môžem voľne ovládať svoju hudbu takmer odkiaľkoľvek (počítač, tablet, smartphone).