Kids MP3 Music Box: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Když jsem hledal nějaké nové DIY projekty kolem arduina, našel jsem pár dobrých nápadů na MP3 přehrávače pro děti založené na RFID. A na trhu je jeden skvělý profesionální box na hračky - tito kluci vládnou. Ze svého chytrého nápadu udělali skvělý byznys. Podívejte se - najdete jejich stránku!

Když moje dvě děti stále více poslouchají audioknihy a hudbu a stále používají staré dobré kompaktní disky se všemi obtížemi při manipulaci, rozhodl jsem se postavit takovou krabici pro přehrávač MP3 s několika pěknými funkcemi, aby byla skvělá hračka pro ně. Poté, co jsem nedávno koupil svou první 3D tiskárnu, se tento projekt zdál být dobrým hřištěm, kde se také ponořím do 3D tisku.

Začal jsem tedy ve fázi konceptu - jaké funkce bych chtěl implementovat - RFID, MP3 přehrávač, WLAN (zrušeno později), ovládání IMU, LCD displej, budík, bezdrátové nabíjení … Potřeboval bych udělat průzkum, jaké komponenty bych potřeboval. Které komponenty bych mohl znovu použít? Stále jsem měl IMU, LCD modul, nějaké Arduino nanos.

S určitými zkušenostmi s pájením a měřením je sestava možná během 1-2 po pracovních sezeních.

Tisk krabice, která se skládá ze základny, krycího plechu a nabíjecí stanice, nějakou dobu trvá (12+ hodin v závislosti na nastavení tiskárny a kráječe), ale to jsem udělal během pájení.

Krok 1: Součásti

Mezitím jsou komponenty opravdu mainstreamové. Zde je seznam komponent, které jsem pro tento projekt použil.

1. LCD displej 1602 2x16 velkých znaků 5 V 122*44 MM modrý

2. Čtečka RFID- NFC RFID-RC522 RF IC

3. MP3 přehrávač - Mini MP3 přehrávač DFPlayer Modul hlasového dekódování MP3 pro Arduino Podpora TF karty U -Disk IO/Sériový port/AD

4. Reproduktor- 4 ohmy, 3 W, 53 mm, čtvercový reproduktor, 36 mm, externí magnetická pěnová hrana, stříbrná čepice

5. Micro SD karta 8 GB

6. 3osý analogový gyroskopický senzor MPU6050

7. MINI USB NANO V3.0 CH340 5 V 16 Mt Atmega328 Micro Controller Board (téměř všechny piny použity!)

8. DS3231 Precision RTC - modul alarmu

9. Powerbank JETech 3400 mAh

10. Univerzální modul pro bezdrátovou nabíječku PCBA Qi pro domácí kutily - modrá + černá

11. Prototypová deska plošných spojů Protoboard pocínovaná univerzální prkénko Prototypování pájecí FR4 PCB oboustranná 5x7 cm 50x70mm FR4

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

13. Rezistor 1x1kOhm pro omezení základního proudu, 3x220Ohms 0, 5 w (paralelně! Pro zajištění výkonu - lze použít vyšší odporový odpor, měl jsem tyto) pro proudové zatížení mezi emitorem a kolektorem. 2x1kOhms pro linku TX a RX mezi Arduinem a DFplayerem k potlačení hluku - zde jsem neměl problém.

14. Některé standardní elektroniky - páječka, pájka, zastřihovač, konektory, kabely…

14. Hodně energie a pár hodin na sestavení:)

Celková cena za výše uvedené komponenty ~ 30-35 € - většinou z aliexpress.com a dx.com. Doprava trvá nějakou dobu, ale cena je skvělá.

Krok 2: Připojení elektroniky

Nenakreslil jsem rozložení, ani jsem nepoužil žádný šikovný nástroj jako Fritzing nebo podobný. Pravděpodobně později. Níže uvedený popis ukazuje konektivitu. Všechny piny, které nejsou uvedeny, nejsou připojeny.

Během pájení jsem stále měřil konektivitu linek, byla provedena také koncová kontrola s namontovanými součástkami. Není nic otravnějšího, než když je po tom všem sestaveno jedno špatné připojení. Většina péče o GND a napětí +.

Rozložení pinů jakékoli komponenty je k dispozici prostřednictvím služby Google.

LC displej

LED ---- GND

LED+--- Přes 220Ohm na 5V powerbanku

DB7 --- Arduino D2

DB6 --- Arduino D3

DB5 --- Arduino D7

DB4 --- Arduino D8

E --- Arduino A1/Pin 15

R/W --- GND

RS --- Arduino A0/Pin 14

V0 --- 10Kohm potenciometr Rx (pro nastavení kontrastu)

VDD --- Powerbank +5V

VSS --- GND

MP3 přehrávač DFPlayer

VCC ---+5V Powerbank

RX --- sériový softwarový Arduino D5 (v případě problémů se šumem potenciálně přes odpor 1 kOhm)

TX --- sériový softwarový Arduino D9 (v případě problémů se šumem potenciálně přes odpor 1 kOhm)

SPK1 --- Reproduktor +

GND --- Powerbank GND

SPK2 --- Reproduktor-

Zaneprázdněn --- Arduino A7

GND --- GND

Čtečka 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) pro adresu I2C 0x69

DS3231 Hodiny reálného času

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

SDA --- Arduino A4/SDA

SCL --- Arduino A5/SCL

GND --- GND

Aktuální zatížení Spoušť

Vysílač 2N3904 - GND

2N3904 základna - přes 1 kOhm do Arduino D6

2N3904 kolektor - přes 3x220Ohms (paralelně! - lze použít vyšší spec odpor, měl jsem tyto) na +5V

Záložní baterie

V+ a GND řady Powerbank připojené přes samičí USB konektor k napájecímu konektoru na desce a připojení k Vin/GND Arduina). Powerbank se zapíná mikrospínačem v krycí desce. Mikrospínač jsem připájel na V+ přes zatěžovací odpor k GND, abych simuloval stav zátěže a zapnul ho. Poté aktuální zátěž brání vypnutí.

+5V - napájecí konektor na desce +5V

GND -Napájecí konektor na desce GND

+5 V powerbanky - zatěžovací odpor - mikrospínač Pin A

GND - kolík mikrospínače B

Krok 3: Sestavení elektroniky

Součásti desky - MP3 přehrávač, RTC, IMU, Arduino jsou namontovány v zásuvkách. Klávesy pro výběr a nahoru/dolů, RFID, LCD a napájení jsou připojeny pomocí samopájených „páskových kabelů“dostatečně dlouhých, aby se vešly do krabice později.

Mikrospínač pro zapnutí powerbanky je pevná krycí deska - na obrázcích není zobrazena.

K otestování nastavení jsem použil pevný napájecí zdroj.

Při sestavování jsem testoval každou komponentu samostatně -> zde jsou velmi nápomocné náčrty Arduina pro komponenty.

Vzhledem k tomu, že powerbanka měla automatické vypnutí při nízkém proudu, zahrnoval jsem špičku zátěže řízenou tranzistorem každých 15 sekund po dobu 100 ms přes odpor 70 Ohm (ve skutečnosti 3 paralelní 220 Ohmy, které zajišťují dostatečný výkon, je to jen krátký vrchol, ale tři odpory budou sdílet proud, a proto nebudou provozovány nad specifikacemi).

Později se ukázalo, že Mini DFPlayer nepřetržitě táhne> 70mA. Jelikož jsem automatické vypnutí powerbanky používal i pro vypínání boxu (tím, že už nespouštím aktuální zátěž), musím si to teď ještě rozmyslet.

Stále potíže s režimem spánku Arduino a DFplayer pro snížení proudu - proud neklesne pod práh, aby bylo možné vypnout. Zpětná vazba vítána.

Poznámka: u druhého boxu jsem musel doobjednat další powerbanku, protože jsem zabil elektroniku svého původního. A podívejte se herer - tato powerbanka se vypne 10 sekund poté, co přestanu spouštět proud zátěže -> vypnutí nyní funguje.

Bezdrátový nabíjecí přijímač je zapojen do nabíjecího USB powerbanky. Základna nabíječky je zabudována do nabíječky, vytištěné pomocí mé 3D tiskárny.

Krok 4: Software

Software dostupný na github

Programování je zábava, rád bych začal rychlým jádrem příkladů a dále se rozvíjel. Protože ve skutečnosti nedělám následné specifikace, plánování funkcí a strukturované programové plány, skončím s nějakým fungujícím, ale ne opravdu elegantním kódem. To je vždy úkol -> jděte více do objektů, oddělte.h a.cpp…

Nicméně chci, aby ta věc fungovala rychle, takže se v mnoha případech dostanu ne tou nejefektivnější cestou.

Ale skvělá věc je - jakmile HW funguje, člověk může začít dělat nejrůznější věci.

Použil jsem arduino IDE, vyžadováno několik knihoven - jednoduše provedeno pomocí správce knihovny arduino IDE.

Moje aktuální verze softwaru tedy podporuje:

Uvítací zpráva

Objem (duh)

Levý/pravý náklon boxu pro přepnutí na předchozí/další skladbu a pokud je RFID deaktivován do další složky tam a zpět.

Pause/Play (duh)

Inicializovat, naučit se nový RFID - složka je přiřazena na základě následující RFID další složky SD karty. Data jsou uložena v Arduino EEPROM

Přehrát složku přiřazenou k RFID-přiřazení RFID ke složce pomocí funkce učení

Načtením a uložením parametrů povolíte uložení nastavení. Tovární nastavení:)

Nastavení hodin a data.

Zapnutí/vypnutí budíku, nastavení hodiny a minuty budíku, přehrávání pevné skladby pro budík.

Vypněte RFID - přehrávejte mp3 bez něj.

Několik dalších nápadů na mém seznamu - ještě bude implementováno

Zobrazit teplotu (RTC to dokáže - měří teplotu, aby kompenzovala dopad na křemen)

Začněte se smát, až budete otřeseni, Nastavit skladbu pro budík

Vyberte, která složka je přiřazena RFID v režimu učení

Přiřazení složky do úložiště a poslední skladba přehrávaná na čipu RFID - opětovné použití mezi krabicemi (stavím další - dvě děti si pamatují ….?)

povolit vypnutí -to nyní nefunguje bez připojení k USB -> aktuální zátěž přes Powerbank je v tomto nastavení snížena.

Informace o struktuře složek na SD kartě

Měl jsem uložené nějaké audioknihy mp3 a hudbu pro své děti. Použil jsem tedy některé linuxové skripty k transformaci skladeb na správné pojmenování. Složky mají být pojmenovány v pořadí dvouciferných čísel (tj. „00“, „01“, „02“…). Písně tam musí být pojmenovány v pořadí třícifernými čísly (tj. „001.mp3“, „002.mp3“, …).

Moje mp3 na uvítanou („Dobrý den, jsem vaše hračka…“) je uložena ve složce „99“jako „001.mp3“.

Skript není idiotský a měl by být používán pouze v adresáři „kopie“, nikoli na originálech.

#!/bin/bashlet i = 1 pro soubor v *.mp3 do if (($ i <10)); pak mv "$ soubor" "00 $ {i}.mp3" elif (($ i <100)); poté mv "$ file" "0 $ {i}.mp3" else mv "$ file" "$ {i}.mp3" fi i ++ hotovo

Krok 5: Tisk a sestavení krabice

Nyní tedy HW a SW funguje - potřebuji BOX!

Skvělým místem pro začátek je Tinkercad - miluji to! Jednoduché použití a dostanete vše, co chcete. Stavíme na obrovské komunitě a spoustě skvělých příkladů od chytrých „drotářů“.

Člověk se do toho snadno dostane navždy - tady jedna změna, tam nový držák, otvor, … nový design,….

Ale nakonec jsem se současným designem krabice naprosto spokojený. Také jsem postavil základní box pro nabíječku, do kterého jsem mohl dát mp3 box pro… nabíjení. viz zde

Tisk trvá dlouho (~ 8-12 hodin a více) a testoval jsem s různou tloušťkou čáry. Nakonec jsem zůstal u standardů tiskáren. U aktuálních boxů používám prototypové (původně vytištěné na základě staršího designu) krabice, nicméně nejnovější design má některé nové funkce, úchyty, celky, které tvoří další položku v mém seznamu úkolů.

A ještě jedna velmi důležitá věc, kterou je třeba udělat: pořiďte si do krabice nějaké pěkné oblečení - ale to bude doména mé ženy - těším se na nové oblečení z krabice - již brzy …

Jakmile jsou výtisky vychladlé a mimo krabici byl proveden základní test elektroniky, bylo nutné provést konečnou montáž.

K upevnění dílů jsem použil horké lepidlo - mikrospínač, LCD a přijímač RFID upevněný na krycí desce. K předběžné fixaci komponent jsem použil oboustrannou pásku a poté pomocí horkého lepidla vložil několik konečných fixních bodů.

Totéž se základním boxem. Nejprve připevněte desku nabíjecího přijímače k zemi krabice - oboustranná páska zde odvedla dobrou práci - je třeba ji upravit na střed základny, aby byla dostatečně blízko nabíjecí cívky, když umístíte krabici na základnu nabíječky.

Poté powerbanka, opět předběžně fixovaná oboustranně, pak naneste horké lepidlo na 'strategické' body. Reproduktor by mohl být na připravených držácích upevněn několika pěknými lepicími body - pěkně a pevně.

Nakonec deska - do návrhu 3D tisku jsem zahrnoval několik mini montážních podložek, takže tam deska úhledně zapadla - opět - některé strategické horké lepicí body. Rattling by neměl věci rozebírat - tak jsem tomu věnoval trochu pozornosti.

A nakonec použijte nějaké dostupné mini šrouby (můj tiskový design obsahoval několik 3M šroubových držáků, ale pro skutečné šrouby to opravdu nebylo skvělé)

Krok 6: Hotový box - přesto bez oblečení

A tady jsou dvě hotové krabice pro moje děti. Už provedli nějaké beta testování a našli nějaké softwarové chyby;-).

Koupil jsem také 20 balení nálepek RFID M3.

Nyní potřebuji posbírat všechny možné malé figurky a přimět je, aby hrály žetony pro MP3 box. Zábava pro otce a děti:)