Kids MP3 Music Box: 6 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Ao procurar alguns novos projetos DIY em torno do arduino, encontrei algumas boas idéias sobre tocadores de MP3 baseados em RFID para crianças. E há uma grande caixa de brinquedos profissional no mercado - esses caras mandam. Fizeram um grande negócio com sua ideia inteligente. Confira - você encontrará a página deles!

Como meus dois filhos estão começando a ouvir audiolivros e música, cada vez mais, e ainda usam os bons e velhos CDs com todo o trabalho de manuseio, decidi construir uma caixa de MP3 player com alguns recursos interessantes para torná-la uma ótima pessoa brinquedo para eles. Depois que comprei recentemente minha primeira impressora 3D, este projeto me pareceu um bom playground para também mergulhar na impressão 3D.

Então comecei na fase de conceito - quais recursos eu gostaria de implementar - RFID, MP3 Player, WLAN (cancelado posteriormente), controle IMU, display LCD, despertador, carregamento sem fio … Precisava fazer algumas pesquisas, quais componentes eu precisaria. Quais componentes eu poderia reutilizar? Eu ainda tinha uma IMU, módulo LCD, alguns nanos Arduino.

Com alguma experiência em soldagem e medição, a montagem pode ser realizada 1-2 após as sessões de trabalho.

A impressão da caixa, que consiste em uma base, uma placa de cobertura e uma estação de carga, leva algum tempo (12+ horas dependendo das configurações da impressora e do fatiador), mas eu fiz isso durante a soldagem.

Etapa 1: Componentes

Os componentes são realmente populares enquanto isso. Aqui está uma lista de componentes que usei para este projeto.

1. Display LCD 1602 2x16 caracteres grandes 5 V 122 * 44 MM azul

2. Leitor RFID - NFC RFID-RC522 RF IC

3. MP3 Player - Módulo DFPlayer Mini MP3 Player Placa de decodificação de voz MP3 para Arduino com suporte para cartão TF U- Disk IO / Serial Port / AD

4. Alto-falante- 4 ohm 3Watts 53MM Alto-falante Quadrado 36 MM Externo Espuma Magnética Borda Prateada Tampa

5. Cartão Micro SD de 8 GB

6. MPU6050 3 Axis Analog Gyroscope Sensor

7. Placa micro controladora MINI USB NANO V3.0 CH340 5 V 16 Mt Atmega328 (quase todos os pinos usados!)

8. DS3231 Precision RTC - Módulo Alarmclock

9. Powerbank JETech 3400 mAh

10. Módulo receptor do carregador sem fio Qi PCBA DIY universal - azul + preto

11. Protótipo de placa PCB Protoboard Estanhado Protótipo de placa de ensaio universal sem solda FR4 PCB frente e verso 5x7 cm 50x70mm FR4

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

13. 1x1kOhm resistor para limitar a corrente de base, 3x220Ohms 0, 5 w (paralelo! Para atender à potência - pode-se usar um resistor de especificação superior, eu tinha) para carga de corrente entre o emissor e o coletor. 2x1kOhms para linha TX e RX entre Arduino e DFplayer para eliminar o ruído - não tive um problema aqui.

14. Algumas coisas eletrônicas de DIY padrão - ferro de solda, solda, clipper, conectores, cabos …

14. Muita energia e algumas horas para montar:)

Preço total para os componentes acima ~ 30-35 € - principalmente em aliexpress.com e dx.com. O envio leva algum tempo, mas o preço é ótimo.

Etapa 2: Conectividade de eletrônicos

Não desenhei um layout, nem usei nenhuma ferramenta útil como o Fritzing ou algo semelhante. Provavelmente mais tarde. A descrição abaixo mostra a conectividade. Todos os pinos não mencionados não estão conectados.

Durante a soldagem continuei medindo a conectividade das linhas, a verificação final com os componentes montados também foi feita. Nada mais irritante do que ter que procurar uma conexão ruim depois que tudo estiver montado. Mais cuidado com GND e voltagem +.

O layout do pino de qualquer componente está disponível no google.

Display LC

LED ---- GND

LED + --- Via 220Ohm a 5V powerbank

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

Potenciômetro Rx V0 --- 10Kohm (para ajustar o contraste)

VDD --- Powerbank + 5V

VSS --- GND

DFPlayer MP3 player

VCC --- + 5V Powerbank

RX --- serial de software Arduino D5 (potencialmente via resistor de 1kOhm em caso de problemas de ruído)

TX --- serial de software Arduino D9 (potencialmente via resistor de 1kOhm em caso de problemas de ruído)

SPK1 --- Alto-falante +

GND --- Powerbank GND

SPK2 --- Alto-falante -

Ocupado --- Arduino A7

GND --- GND

Leitor RFID NFC522

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

GND --- GND

MISO --- Arduino D12

MOSI --- Arduino D11

SCK --- Arduino D13

SDA --- Arduino D10

Sensor giroscópio IMU 6050

VCC --- Arduino 3.3V

GND --- GND Powerbank

SCL --- Arduino A5 / SCL

SDA --- Arduino A4 / SDA

ADO --- + 3,3 V (sinal alto) para o endereço I2C 0x69

Relógio em tempo real DS3231

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

SDA --- Arduino A4 / SDA

SCL --- Arduino A5 / SCL

GND --- GND

Gatilho de carga atual

Emissor 2N3904 - GND

Base 2N3904 - via 1kOhm para Arduino D6

Coletor 2N3904 - via 3x220Ohms (paralelo! - pode-se usar um resistor de especificação superior, eu tinha esses) para + 5V

Banco de poder

Linhas V + e GND do Powerbank conectadas através de um conector USB fêmea ao conector de alimentação da placa e conecte ao Vin / GND do Arduino). O powerbank é ligado através de um microinterruptor na placa de cobertura. Eu soldei um microinterruptor em V + através de um resistor de carga para GND para simular um estado de carga e ligá-lo. Depois disso, a carga atual impede que ele desligue.

+ 5V - Conector de alimentação na placa + 5V

GND - Conector de energia na placa GND

+ 5V de banco de energia - resistor de carga - microinterruptor Pino A

GND - pino B do microinterruptor

Etapa 3: Montagem de eletrônicos

Os componentes da placa - MP3 player, RTC, IMU, Arduino são montados em soquetes. As teclas de seleção e para cima / para baixo, RFID, LCD e alimentação são conectados por meio de 'cabos de banda' auto-soldados, longos o suficiente para caber na caixa posteriormente.

O microinterruptor para ligar o powerbank é uma placa de cobertura fixa - não é mostrada nas figuras.

Usei uma fonte de alimentação fixa para testar a configuração.

Durante a montagem, testei cada componente individualmente -> esboços de exemplo do Arduino para os componentes são muito úteis aqui.

Como o powerbank tinha um desligamento automático funcionando com corrente baixa, incluí um pico de carga controlado por transistor a cada 15 segundos por 100 ms por meio de um resistor de 70 Ohms (na verdade, 3 220 Ohms paralelos para fornecer potência suficiente, é apenas um pico curto, mas os três resistores compartilharão a corrente e, portanto, não serão operados acima das especificações).

Mais tarde, descobriu-se que o Mini DFPlayer está puxando> 70mA continuamente. Como usei o desligamento automático do banco de alimentação também para desligar a caixa (por não disparar mais a carga atual), agora preciso repensar isso.

Ainda está tendo problemas com o modo de espera do Arduino e DFplayer para reduzir a corrente - a corrente não cai abaixo do limite para habilitar o desligamento. Feedback bem-vindo.

Nota: para a segunda caixa, tive que pedir outro banco de energia porque eliminei os componentes eletrônicos do meu primeiro. E olhe aqui - este powerbank desliga 10 segundos depois que eu paro de acionar a corrente de carga -> o desligamento está funcionando agora.

O receptor de carregamento sem fio está conectado ao USB de carregamento do powerbank. A base do carregador é construída em uma caixa de carregador, impressa com minha impressora 3D.

Etapa 4: Software

Software disponível no github

Programar é divertido, gosto de começar com um núcleo rápido de exemplos e desenvolver mais. Como eu realmente não faço especificações consequentes, planejamento de recursos e planos de programa estruturados, acabo com algum código funcional, mas não muito elegante. Isso é sempre uma tarefa -> vá mais para os objetos, separe em.h e.cpp …

No entanto, eu quero fazer a coisa funcionar rapidamente, então, em muitos casos, não chego lá da maneira mais eficiente.

Mas a grande questão é - assim que o HW estiver funcionando, pode-se começar a fazer todo tipo de coisa.

Eu usei o IDE arduino, algumas bibliotecas necessárias - simplesmente feito com o gerenciador de biblioteca IDE arduino.

Portanto, minha versão atual do software suporta:

Mensagem de boas-vindas

Volume (duh)

Incline para a esquerda / direita da caixa para alternar para a música anterior / seguinte e se o RFID for desativado para a próxima pasta para frente e para trás.

Pausar / reproduzir (duh)

Inicialize, aprenda o novo RFID - a pasta é atribuída com base na próxima pasta do cartão SD do próximo RFID. Os dados são armazenados no Arduino EEPROM

Pasta de reprodução atribuída a RFID - atribuição de RFID a pasta por meio da função de aprendizagem

Carregue e salve os parâmetros para habilitar as configurações salvas. Restauração de fábrica:)

Configuração de relógio e data.

Ligar / desligar o alarme, definindo a hora e os minutos do alarme, tocando uma música fixa para o alarme.

Desligue o RFID - reproduza mp3 sem ele.

Mais algumas ideias na minha lista - ainda a serem implementadas

Mostrar a temperatura (o RTC pode fazer isso - ele mede a temperatura para compensar o impacto no quartzo)

Comece a rir quando estiver abalado, Definir música para alarme

Escolha qual pasta é atribuída ao RFID no modo de aprendizagem

Atribuição de pasta de armazenamento e última música tocada no chip RFID - reutilização entre caixas (estou construindo outra - duas crianças lembram …?)

habilitar o desligamento - não está funcionando agora sem estar conectado ao USB -> a carga de corrente através do Powerbank é reduzida nesta configuração.

Informações sobre a estrutura da pasta no cartão SD

Eu tinha alguns audiolivros em mp3 e músicas para meus filhos armazenados. Então, usei alguns scripts do Linux para transformar as músicas para a nomenclatura correta. As pastas devem ser nomeadas em números de sequência de dois dígitos (ou seja, "00", "01", "02" …). As músicas devem ser nomeadas em uma seqüência de números de três dígitos (ou seja, "001.mp3", "002.mp3", …).

Meu mp3 de boas-vindas ao ligar ("Olá, sou sua caixa de brinquedos …") está armazenado na pasta "99" como "001.mp3".

O script não é à prova de idiotas e deve ser usado apenas em um diretório de 'cópia' e não nos originais.

#! / bin / bashlet i = 1 para arquivo em *.mp3 do if (($ i <10)); então mv "$ file" "00 $ {i}.mp3" elif (($ i <100)); então mv "$ file" "0 $ {i}.mp3" else mv "$ file" "$ {i}.mp3" fi deixe i ++ pronto

Etapa 5: impressão e montagem da caixa

Portanto, agora o HW e o SW estão funcionando - preciso de uma CAIXA!

Um ótimo lugar para começar é o Tinkercad - adorei! Simples de usar e você tem tudo o que deseja. Construindo em uma enorme comunidade e muitos ótimos exemplos de "Tinkerers" inteligentes.

Pode-se facilmente entrar nisso para sempre - aqui uma mudança, ali uma nova montagem, orifício,… novo design,….

Mas no final estou completamente feliz com o design da caixa atual. Também construí uma caixa de base para o carregador para colocar a caixa de mp3 para … carregar. Veja aqui

A impressão leva seu tempo (~ 8-12hrs e mais) e testei com diferentes espessuras de linha, no final permaneci nos padrões das impressoras. Para as caixas atuais, estou usando as caixas de protótipo (inicialmente impressas com base em um design antigo), no entanto, o design mais recente tem alguns novos recursos, montagens, todos que constituem um outro item na minha lista de tarefas pendentes.

E uma coisa muito importante ainda a fazer: pegar algumas roupas bonitas para a caixa - mas este será o domínio da minha esposa - ansiosa pelas novas roupas da caixa - em breve…

Assim que as impressões esfriarem e um teste básico da eletrônica for feito fora da caixa, a montagem final deverá ser feita.

Usei cola quente para fixar as peças - Micro switch, LCD e receptor RFID fixados na tampa. Usei uma fita dupla-face para pré-fixar os componentes e depois usei a cola quente para colocar alguns pontos de fixação finais.

O mesmo acontece com a caixa de base. Primeiro, fixe a placa do receptor de carga no chão da caixa - a fita dupla-face fez um bom trabalho aqui - precisa ser ajustada no meio da base para ficar perto o suficiente da bobina de carga ao colocar a caixa em cima da base do carregador.

Em seguida, o banco de energia, novamente pré-fixando com dupla face, em seguida, coloque um pouco de cola quente nos pontos "estratégicos". O alto-falante poderia ser consertado com alguns pontos de cola bonitos nas montagens preparadas - bem e apertado.

Finalmente a placa - incluí alguns mini pads de montagem no design de impressão 3D, para que a placa se encaixasse perfeitamente com - novamente - alguns pontos estratégicos de cola quente. Chocalhar não deve destruir as coisas - então dei a este aqui um pouco de atenção.

E, finalmente, use alguns mini parafusos disponíveis (meu design de impressão incluía alguns suportes de parafuso 3M, mas eles não eram muito bons para parafusos reais)

Etapa 6: Caixa Concluída - Ainda Sem Roupas

E aqui estão as duas caixas prontas para meus filhos. Eles já fizeram alguns testes beta e encontraram alguns bugs de software;-).

Também comprei um pacote de 20 adesivos RFID M3.

Agora preciso coletar todas as pequenas figuras possíveis e fazê-las reproduzir tokens para a caixa de MP3. Diversão para pai e filhos:)