Hudobný box pre deti vo formáte MP3: 6 krokov (s obrázkami)

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

Pri hľadaní nových DIY projektov v oblasti arduina som našiel niekoľko dobrých nápadov na prehrávače MP3 pre deti na báze RFID. A na trhu je jeden skvelý profesionálny box na hračky - títo chlapci vládnu. Zo svojho múdreho nápadu urobili skvelý biznis. Pozrite sa - nájdete ich stránku!

Keďže moje dve deti stále viac počúvajú audioknihy a hudbu a stále používajú staré dobré kompaktné disky so všetkými ťažkosťami pri manipulácii, rozhodol som sa postaviť taký prehrávač MP3 prehrávač s niekoľkými peknými funkciami, ktoré z neho urobia skvelého jednotlivca. hračka pre nich. Keď som si nedávno kúpil svoju prvú 3D tlačiareň, tento projekt sa zdal byť dobrým ihriskom na ponorenie sa do 3D tlače.

Začal som teda vo fáze konceptu - ktoré funkcie by som chcel implementovať - RFID, MP3 prehrávač, WLAN (zrušené neskôr), ovládanie IMU, LCD displej, budík, bezdrôtové nabíjanie … Potrebné urobiť prieskum, aké komponenty by som potreboval. Ktoré komponenty by som mohol znova použiť? Stále som mal IMU, LCD modul, niekoľko Arduino nanos.

S určitými skúsenosťami v spájkovaní a meraní je zostavu možné vykonať do 1-2 po pracovných sedeniach.

Tlač krabice pozostávajúcej zo základne, krycej dosky a nabíjacej stanice trvá nejaký čas (12+ hodín v závislosti od nastavenia tlačiarne a krájača), ale urobil som to počas spájkovania.

Krok 1: Komponenty

Komponenty sú medzitým skutočne hlavným prúdom. Tu je zoznam komponentov, ktoré som použil pre tento projekt.

1. LCD displej 1602 2x16 veľkých znakov 5 V 122*44 MM modrý

2. Čítačka RFID- NFC RFID-RC522 RF IC

3. MP3 prehrávač - modul MP3 prehrávača DFPlayer Mini hlasová dekódovacia doska MP3 pre Arduino podporujúcu TF kartu U -disk IO/sériový port/AD

4. Reproduktor- 4 ohm 3Watt 53 mm štvorcový reproduktor 36 mm externá magnetická penová hrana strieborná čiapočka

5. Karta Micro SD 8 GB

6. Senzor analógového gyroskopu MPU6050 3 os

7. MINI USB NANO V3.0 CH340 5 V 16 Mt doska mikrokontroléra Atmega328 (takmer všetky piny použité!)

8. DS3231 Precision RTC - modul budíka

9. Powerbank JETech 3400 mAh

10. Univerzálny modul prijímača bezdrôtovej nabíjačky PCBA Qi pre domácich majstrov - modrá + čierna

11. Prototypová doska plošných spojov Protoboard pocínovaná univerzálna doska na chlieb Prototyping spájkovacia FR4 PCB obojstranná 5x7 cm 50x70mm FR4

12. 1x 2N 3904: Tranzistor NPN TO-92 40V 0, 2A 0, 5W

13. Rezistor 1x1kOhm na obmedzenie základného prúdu, 3x220Ohms 0, 5 w (paralelne! Na zaistenie výkonu - dá sa použiť odpor vyššej špecifikácie, mal som tieto) na prúdové zaťaženie medzi emitorom a kolektorom. 2x1kOhms pre linku TX a RX medzi Arduino a DFplayer na potlačenie hluku - tu som nemal problém.

14. Niektoré štandardné veci pre domácich majstrov - spájkovačka, spájkovačka, zastrihávač, konektory, káble …

14. Veľa energie a pár hodín na zostavenie:)

Celková cena vyššie uvedených komponentov ~ 30-35 € - väčšinou z aliexpress.com a dx.com. Doprava trvá nejaký čas, ale cena je skvelá.

Krok 2: Pripojenie elektroniky

Nenakreslil som rozloženie, ani som nepoužil žiadny šikovný nástroj ako Fritzing alebo podobný. Pravdepodobne neskôr. Popis nižšie ukazuje konektivitu. Všetky kolíky, ktoré nie sú uvedené, nie sú prepojené.

Počas spájkovania som stále meral konektivitu liniek, vykonala sa aj koncová kontrola s namontovanými komponentmi. Nie je nič nepríjemnejšie, ako keď je po všetkom zostavené hľadanie jedného zlého spojenia. Väčšina starostlivosti o GND a napätie +.

Rozloženie pinov akejkoľvek súčasti je k dispozícii prostredníctvom služby Google.

LC displej

LED ---- GND

LED+--- Prostredníctvom powerbanky 220 ohmov až 5V

DB7 --- Arduino D2

DB6 --- Arduino D3

DB5 --- Arduino D7

DB4 --- Arduino D8

E --- Arduino A1/kolík 15

R/W --- GND

RS --- Arduino A0/kolík 14

V0 --- 10Kohm potenciometer Rx (na úpravu kontrastu)

VDD --- Powerbank +5V

VSS --- GND

MP3 prehrávač DFPlayer

VCC ---+5V powerbank

RX --- softvérový sériový Arduino D5 (v prípade problémov so šumom potenciálne cez odpor 1 kOhm)

TX --- sériový softvér Arduino D9 (v prípade problémov so šumom potenciálne cez odpor 1 kOhm)

SPK1 --- Reproduktor +

GND --- Powerbank GND

SPK2 --- Reproduktor-

Zaneprázdnený --- Arduino A7

GND --- GND

Čítačka RFID NFC522

3,3 V --- Arduino 3,3 V

GND --- GND

MISO --- Arduino D12

MOSI --- Arduino D11

SCK --- Arduino D13

SDA --- Arduino D10

Gyro senzor IMU 6050

VCC --- Arduino 3,3V

GND --- GND Powerbank

SCL --- Arduino A5/SCL

SDA --- Arduino A4/SDA

ADO ---+3,3 V (vysoký signál) pre adresu I2C 0x69

DS3231 Hodiny reálneho času

3, 3V --- Arduino 3,3V

SDA --- Arduino A4/SDA

SCL --- Arduino A5/SCL

GND --- GND

Aktuálne zaťaženie Spúšťač

Žiarič 2N3904 - GND

Základňa 2N3904 - cez 1 kOhm do Arduino D6

Kolektor 2N3904 - cez 3x220Ohms (paralelne! - dá sa použiť vyšší odpor, mal som tieto) až +5V

Externá batéria

V+ a GND rady Powerbanky pripojené cez ženský USB konektor k napájaciemu konektoru na doske a pripojenie k Vin/GND Arduina). Powerbank sa zapína mikrospínačom v krycej doske. Mikrospínač som prepájal na V+ cez záťažový odpor na GND, aby som simuloval stav zaťaženia a zapol ho. Potom súčasné zaťaženie zabráni vypnutiu.

+5V - napájací konektor na doske +5V

GND -Napájací konektor na doske GND

+5 V powerbanky - záťažový odpor - mikrospínač Pin A

GND - kolík mikrospínača B

Krok 3: Zostavenie elektroniky

Komponenty dosky - prehrávač MP3, RTC, IMU, Arduino sú namontované v zásuvkách. Klávesy výberu a nahor/nadol, RFID, LCD a napájanie sú pripojené pomocou spájkovaných „páskových káblov“dostatočne dlhých na to, aby sa neskôr zmestili do škatule.

Mikrospínač na zapnutie powerbanky je pevná krycia doska - na obrázkoch nie je zobrazený.

Na testovanie nastavenia som použil pevný zdroj.

Pri montáži som testoval každý komponent jednotlivo -> tu sú veľmi nápomocné náčrty Arduina na tieto komponenty.

Pretože powerbank mala automatické vypínanie pri nízkom prúde, zahrnoval som špičku zaťaženia riadenú tranzistorom každých 15 sekúnd počas 100 ms cez odpor 70 Ohm (v skutočnosti 3 paralelné 220 Ohmy, aby sa zabezpečil dostatočný výkon, je to len krátky vrchol, ale tri odpory budú zdieľať prúd, a preto nebudú prevádzkované nad špecifikáciami).

Neskôr sa ukázalo, že Mini DFPlayer ťahá> 70mA nepretržite. Keďže som automatické vypínanie powerbanky používal aj na vypínanie boxu (tým, že už nespúšťam aktuálne zaťaženie), musím si to ešte premyslieť.

Stále majú problémy s režimom spánku Arduino a DFplayer na zníženie prúdu - prúd neklesne pod prahovú hodnotu, aby bolo možné vypnúť. Spätná väzba vítaná.

Poznámka: v prípade druhého boxu som musel doobjednať inú powerbanku, pretože som zabil elektroniku svojej pôvodnej. A pozrite sa sem - táto powerbanka sa vypne 10 sekúnd potom, čo prestanem spúšťať záťažový prúd -> vypnutie teraz funguje.

Prijímač bezdrôtového nabíjania je zapojený do nabíjacieho USB portu powerbanky. Základňa nabíjačky je zabudovaná do nabíjacieho boxu vytlačeného na mojej 3D tlačiarni.

Krok 4: Softvér

Software dostupný na github

Programovanie je zábava, rád by som začal rýchlym jadrom príkladov a ďalej sa rozvíjal. Keďže v skutočnosti nerobím následné špecifikácie, plánovanie funkcií a štruktúrované plány programov, skončil som s nejakým funkčným, ale nie veľmi elegantným kódom. Toto je vždy úloha -> ísť viac do objektov, oddeľovať v.h a.cpp …

Chcem však vec rýchlo uviesť do prevádzky, takže v mnohých prípadoch sa tam dostanem nie najefektívnejšou cestou.

Ale skvelé na tom je, že akonáhle funguje HW, môžete začať robiť všetky možné veci.

Použil som arduino IDE, vyžadovalo sa niekoľko knižníc - jednoducho to bolo urobené pomocou správcu knižníc arduino IDE.

Moja aktuálna verzia softvéru teda podporuje:

Uvítacia správa

Objem (duh)

Ľavým/pravým naklonením poľa sa prepne na predchádzajúcu/nasledujúcu skladbu a ak sa RFID deaktivuje do ďalšieho priečinka tam a späť.

Pozastaviť/prehrať (duh)

Inicializovať, naučiť sa nový RFID - priečinok je priradený podľa nasledujúceho priečinka RFID ďalší priečinok na karte SD. Údaje sú uložené v EEPROM Arduino

Prehrať priečinok priradený k RFID-priradenie RFID k priečinku pomocou funkcie učenia

Načítaním a uložením parametrov povolíte uložené nastavenia. Obnovenie továrenských nastavení:)

Nastavenie hodín a dátumu.

Zapnutie/vypnutie budíka, nastavenie hodiny a minúty budíka, prehrávanie pevnej piesne pre budík.

Vypnite RFID - prehrávajte mp3 bez neho.

Niekoľko ďalších myšlienok v mojom zozname - ktoré ešte treba implementovať

Ukážte teplotu (RTC to dokáže - meria teplotu, aby kompenzovala vplyv kremeňa)

Začnite sa smiať, keď budete otrasení, Nastaviť skladbu na poplach

Vyberte, ktorý priečinok je priradený k RFID v režime učenia

Priradenie priečinka v obchode a posledná skladba hraná na čipe RFID - opätovné použitie medzi boxmi (staviam ďalšie - dve deti si pamätajú …?)

povoliť vypnutie -to teraz nefunguje bez pripojenia k USB -> v tomto nastavení sa zníži aktuálne zaťaženie cez Powerbank.

Informácie o štruktúre priečinkov na karte SD

Mal som uložené nejaké audioknihy a hudbu pre deti vo formáte mp3. Na transformáciu skladieb na správne pomenovanie som teda použil niekoľko skriptov pre Linux. Priečinky musia byť pomenované v poradí dvojciferných čísel (t. J. „00“, „01“, „02“…). Piesne, ktoré tam sú, musia byť pomenované v poradí trojcifernými číslami (t.j. „001.mp3“, „002.mp3“, …).

Moje vítané mp3 („Ahoj, som tvoj box s hračkami …“) je uložené v priečinku „99“ako „001.mp3“.

Skript nie je idiotský a mal by byť použitý iba v adresári „kópia“, nie na origináloch.

#!/bin/bashlet i = 1 pre súbor v *.mp3 urobte if (($ i <10)); potom mv "$ súbor" "00 $ {i}.mp3" elif (($ i <100)); potom mv "$ file" "0 $ {i}.mp3" else mv "$ file" "$ {i}.mp3" fi i ++ hotovo

Krok 5: Tlač a zostavenie škatule

Teraz teda funguje HW a SW - potrebujem BOX!

Skvelé miesto, kde začať, je Tinkercad - milujem to! Jednoduché použitie a získate všetko, čo chcete. Staviame na obrovskej komunite a množstve skvelých príkladov od múdrych „drotárov“.

Do tohto sa dá ľahko dostať navždy - tu jedna zmena, tam nový držiak, diera, … nový dizajn,….

Ale nakoniec som so súčasným dizajnom boxu úplne spokojný. Tiež som postavil základný box pre nabíjačku, do ktorého som mohol vložiť mp3 box pre … nabíjanie. pozri tu

Tlač trvá dlho (~ 8-12 hodín a viac) a testoval som s rôznou hrúbkou čiary. Na konci som zostal pri štandardoch tlačiarní. Pre súčasné škatule používam prototypy (pôvodne vytlačené na základe staršieho dizajnu) škatúľ, avšak najnovší dizajn má niekoľko nových funkcií, úchytky, celky, ktoré robia ďalšiu položku v mojom zozname úloh.

A ešte jedna veľmi dôležitá vec, ktorú treba urobiť: zaobstarajte si pekné oblečenie do škatule - ale to bude doména mojej ženy - teším sa na nové oblečenie z krabice - už čoskoro …

Hneď ako sa výtlačky ochladia a mimo skrinky bol vykonaný základný test elektroniky, bolo potrebné vykonať konečnú montáž.

Na upevnenie dielov som použil horúce lepidlo - mikrospínač, LCD a prijímač RFID pripevnený k krycej doske. Na predbežné upevnenie komponentov som použil obojstrannú pásku a potom pomocou horúceho lepidla vložil niekoľko konečných fixných bodov.

To isté so základným boxom. Najprv pripevnite dosku nabíjačky k zemi škatule - obojstranná páska tu odviedla dobrú prácu - je potrebné ju nastaviť na stred základne tak, aby bola dostatočne blízko k nabíjacej cievke pri umiestňovaní škatule na základňu nabíjačky..

Potom powerbanka, opäť predbežne zafixovaná obojstranne, potom naneste horúce lepidlo na „strategické“body. Reproduktor by mohol byť pripevnený niekoľkými peknými lepiacimi bodmi na pripravené držiaky - pekné a tesné.

Nakoniec doska - do dizajnu 3D tlače som zahrnul niekoľko podložiek pre malé uchytenie, takže doska tam úhľadne zapadla - opäť - niekoľko strategických bodov horúceho lepidla. Chrastítko by nemalo veci vyhadzovať - preto som tomuto venoval určitú pozornosť.

A nakoniec použite niekoľko dostupných miniatúrnych skrutiek (môj dizajn tlače obsahoval niekoľko 3M skrutkových úchytiek, ale pre skutočné skrutky nie sú veľmi vhodné)

Krok 6: Hotový box - napriek tomu bez oblečenia

A tu sú dve hotové škatule pre moje deti. Už urobili nejaké beta testovanie a zistili niekoľko softvérových chýb;-).

Kúpil som tiež 20 balení nálepiek RFID M3.

Teraz potrebujem zhromaždiť všetky možné malé figúrky a nechať ich hrať tokeny pre schránku MP3. Zábava pre otca a deti:)