PAB: una caja de audio personal: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

La idea de este proyecto nació de la necesidad de raspar los tres grandes componentes del sistema HiFi, que ahora habían llegado al final de su vida. Además, necesitaba más espacio en la estantería para otros objetos, así que aproveché para empezar a estudiar en una Personal Audio Box para reemplazar todas las funciones de los tres "gigantes" antiguos.

Una Raspberry Pi3B + parecía ser la mejor opción por estas razones:

• Factor de forma pequeño y bajo consumo de energía;
• Una salida de audio PCM con calidad aceptable;
• Disponibilidad de mopidy, un servidor de música extensible que implementa el protocolo mpd;
• Alta integración de fuentes: música local, CDROM, transmisiones de radio, Spotify, Tunein, etc.

Al integrarlo con algunos otros componentes, pude crear un sistema completo y sin cabeza, capaz de reproducir música desde CD, archivos locales, radio en línea, listas de reproducción de Spotify, podcasts. Y mediante el uso de una interfaz, ahora puedo administrar todo su funcionamiento desde cualquier dispositivo conectado a la LAN (teléfono inteligente, computadora, tableta).

Suministros

• Frambuesa PI3B +
• Una vieja caja de DVD
• Lector de CDROM
• Fuente de alimentación 5v-5A
• Supercondensadores
• Varios componentes (transistores, LED, relé, amplificador operacional): ver detalles del proyecto

Paso 1: Caja y diseño de componentes

El primer problema al que me enfrenté fue seleccionar y encontrar un caso adecuado. Al no encontrar nada en casa, encontré este reproductor de DVD barato en Amazon por unos pocos dólares, pero algo similar será lo suficientemente bueno. El estuche tiene estas dimensiones: 27 cm x 20 cm x 3,5 cm.

Eliminé por completo todo el contenido, quedando solo la pequeña pizarra para administrar el LED frontal, el botón de encendido y la entrada USB. Luego planifiqué el diseño interno de los nuevos componentes (ver imagen).

Paso 2: el interruptor de detección de audio estéreo

¿Por qué un interruptor de audio automático? La necesidad surge del hecho de que a menudo escucho televisión a través del amplificador de alta fidelidad, pero no quería seleccionar el interruptor de fuente en el amplificador cada vez. Con este circuito, la entrada del amplificador es siempre la misma y la fuente se selecciona automáticamente mediante el interruptor de detección de audio estéreo.

El esquema es sencillo. Cuando el PAB no se está reproduciendo, la fuente de audio del equipo de alta fidelidad proviene del televisor. Si se reproduce el PAB, el relé selecciona audio de Raspberry.

Paso 3: la caja de supercondensadores

Como es sabido, una interrupción repentina del suministro de energía a la Raspberry provoca el apagado inmediato sin la ejecución del procedimiento de apagado, arriesgándose a comprometer el sistema operativo y por ende su total funcionalidad. Un supercondensador se diferencia de un condensador tradicional en dos características esenciales: sus placas en realidad tienen un área más grande y la distancia entre ellas es mucho menor, ya que el aislante interpuesto funciona de manera diferente a un dieléctrico convencional. Con estas técnicas, se pueden fabricar condensadores de muy alta capacidad (del orden de varias decenas de Faradios) manteniendo pequeñas dimensiones. Por lo tanto, la idea es crear un "búfer" de 5v a través de supercondensadores y activar el apagado cuando se detecta la ausencia de la tensión de alimentación. De esta forma, ya no será necesario intervenir manualmente para iniciar el apagado, sino simplemente quitar el enchufe (o activar un interruptor) para garantizar un apagado seguro.

Refiriéndose al esquema, la fuente de alimentación se aplica al terminal izquierdo y el diodo Schottky evita cualquier retorno de corriente a la fuente de alimentación. Las dos resistencias de potencia de 1,2 Ω 5 W en paralelo limitan la corriente de carga de los supercondensadores para proteger la fuente de alimentación. Sin estas resistencias, es casi seguro que la corriente máxima requerida por los dos supercondensadores descargados podría dañar la fuente de alimentación. El diodo de potencia debe ser necesariamente del tipo Schottky para poder insertar una caída de tensión mínima en serie con la barra de 5V.

Los dos supercondensadores están conectados en serie para asegurar un voltaje máximo de 5.4 voltios en sus extremos (cada supercondensador es 10F, 2.7V) y las dos resistencias en paralelo a las capacitancias equilibran las corrientes de carga y garantizan una descarga lenta cuando se gira la Raspberry. apagado. Las dos resistencias de 1KΩ paralelas a la entrada dividen los 5V de la fuente de alimentación por la mitad para tomar la señal necesaria para detectar falla de energía (conectada a Raspberry GPIO 7). A diferencia de las células de litio modernas, los supercondensadores garantizan un número casi infinito de ciclos de carga y descarga, sin perder ninguna característica.

Por lo tanto, el circuito podrá mantener la Raspberry encendida y funcionando durante el tiempo necesario para realizar un apagado regular. El inicio del proceso de apagado será detectado por un programa que se ejecuta en la Raspberry y que monitoreará el estado del GPIO 7, al cual está conectado el nivel de energía. Cuando se desconecta la alimentación, el pin 7 de GPIO pasa a un nivel bajo y activa el apagado. Este es el código:

#! / usr / bin / env python

importar RPi. GPIO como GPIO importar subproceso GPIO.setmode (GPIO. BCM) # usar la numeración GPIO GPIO.setwarnings (Falso) INT = 7 # pin 26 monitores Fuente de alimentación # usar un pull_up débil para crear una configuración de GPIO alta (INT, GPIO. IN, pull_up_down = GPIO. PUD_UP) def main (): while True: # establece una interrupción en un flanco descendente y espera a que suceda GPIO.wait_for_edge (INT, GPIO. FALLING) # revisa el nivel de pin nuevamente si GPIO.input (INT) == 0: # aún bajo, apagar Pi subprocess.call (['poweroff'], shell = True, / stdout = subprocess. PIPE, stderr = subprocess. PIPE) if _name_ == '_main_': principal()

El programa debe guardarse en / usr / local / bin /.py y configurarse para ejecutarse cuando se inicie Raspberry. De las pruebas realizadas, las capacidades de los dos supercondensadores han demostrado ser suficientes para asegurar el tiempo de apagado de la Raspberry. Si se necesita más tiempo, bastará con introducir otros dos supercondensadores en paralelo a los existentes, o sustituirlos por dos de mayor capacidad.

Paso 4: Montaje y uso de puertos USB

El esquema de bloques muestra cómo conectar varios dispositivos para PAB en el bus principal 3 (+ 5v, USB y audio estéreo).

Tenga en cuenta que la fuente de alimentación del lector de CD se ha conectado directamente a la fuente de alimentación principal a través de un cable "Y", mientras que la entrada de audio va a la Raspberry. Los cuatro puertos USB Raspberry se han utilizado para:

• Lector de CD;
• un pendrive de 250GB para almacenar archivos de música local (mp3, m4a, wma, flac, etc.);
• una tarjeta micro SD de 16GB (con adaptador USB) para almacenar la copia de seguridad completa de la Raspi SD principal (ver más abajo);
• una conexión al puerto USB externo de la carcasa.

El puerto USB externo se puede utilizar para reproducir música externa o para alimentar dispositivos externos. En mi caso, estoy alimentando un transmisor Bluetooth externo, ya que descarté el interno de la Raspi debido al bajo alcance y la inestabilidad. Con el bluetooth externo estoy manejando 2 altavoces estéreo diferentes en casa.

La tarjeta micro SD de 16 GB (con adaptador USB) contiene una copia de seguridad completa de Raspberry. Estoy usando rpi-clone, que ha revelado ser un muy buen proyecto que permite tener una copia de seguridad de trabajo completa de la Raspberry sin la necesidad de quitar la SD interna. He cambiado muchas veces esta SD por la interna, sin ningún problema. Así que configuré un cronjob para el usuario root:

#Backup on sda - todos los miércoles por la noche

15 2 * * 3 / usr / sbin / rpi-clone sda -u | mail -s "Copia de seguridad de PAB en SD - hecho"

Luego reutilicé el botón de encendido original en la carcasa para apagar y reiniciar la Raspberry, siguiendo esta guía:

Paso 5: software y sistema operativo

El sistema operativo principal de PAB es un simple Raspbian minimal (Debian Buster) con varias adiciones específicas:

• rpi-clone para la copia de seguridad principal;
• ssmtp, un MTA simple para sacar correo del sistema;
• udevil, para permitir el montaje automático de unidades USB;
• abcde, para tomar mi colección de CD y comprimirla a cualquier formato de audio;
• mopidy, un demonio reproductor de música completo con un montón de complementos.

Luego escribí una aplicación de servidor PAB Scheduler completa usando python3 y tornado, cuyo código está fuera del alcance de este artículo, pero puedo proporcionar instrucciones a pedido. Con el Programador puede configurar listas de reproducción para cualquier momento del día, diferenciando los días laborables de los fines de semana.

El software principal que ejecuta PAB es mopidy. Para la instalación y configuración de mopidy (bastante extenso), consulte su documentación aquí:

Estos son los complementos instalados:

• Mopidy-Alsamixer
• Mopidy-Internetarchive
• Mopidy-Local-Sqlite
• Mopidy-Podcast
• Mopidy-Scrobbler
• Mopidy-Soundcloud
• Mopidy-Spotify
• Mopidy-Spotify-Tunigo
• Mopidy-Cd
• Mopidy-Iris
• Mopidy-Local-Images
• Mopidy-TuneIn

Para tener el control total de PAB, he elegido la extensión de interfaz Iris (ver imágenes). Esta es una aplicación web muy poderosa con las siguientes características:

• Controles de interfaz completos basados en web para Mopidy
• Soporte mejorado para bibliotecas locales (con tecnología Mopidy-Local-Sqlite)
• Examinar y administrar listas de reproducción y pistas
• Descubre música nueva, popular y relacionada (con tecnología de Spotify)
• Alojado libremente

• Integración con:

  • Spotify
  • Last FM
  • Genio
  • Snapcast
  • Icecast

De esta manera, soy libre de controlar mi música desde casi cualquier lugar (computadora, tableta, teléfono inteligente).