Caja de música MP3 para niños: 6 pasos (con imágenes)

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

Al buscar nuevos proyectos de bricolaje en torno a arduino, encontré algunas buenas ideas sobre reproductores MP3 para niños basados en RFID. Y hay una gran caja de juguetes profesional en el mercado: estos tipos mandan. Hicieron un gran negocio con su inteligente idea. Echa un vistazo, ¡encontrarás su página!

A medida que mis dos hijos comienzan a escuchar audiolibros y música, cada vez más, y todavía usan buenos discos compactos viejos con todas las molestias de manejo, decidí construir una caja de reproductor de MP3 con algunas características agradables para que sea una gran persona. juguete para ellos. Después de que compré recientemente mi primera impresora 3D, este proyecto parecía ser un buen campo de juego para sumergirme también en la impresión 3D.

Así que comencé en la fase de concepto - qué características me gustaría implementar - RFID, reproductor MP3, WLAN (cancelado más tarde), control IMU, pantalla LCD, reloj de alarma, carga inalámbrica… Necesitaba investigar un poco, qué componentes necesitaría. ¿Qué componentes puedo reutilizar? Todavía tenía una IMU, un módulo LCD, algunos nanos Arduino.

Con algo de experiencia en soldadura y medición, el ensamblaje es factible dentro de 1-2 sesiones posteriores al trabajo.

La impresión de la caja, que consta de una base, una placa de cubierta y una estación de carga, lleva algo de tiempo (más de 12 horas dependiendo de la configuración de la impresora y la cortadora), pero eso lo hice durante la soldadura.

Paso 1: componentes

Mientras tanto, los componentes son realmente convencionales. Aquí hay una lista de componentes que utilicé para este proyecto.

1. Pantalla LCD 1602 2x16 Caracteres grandes 5 V 122 * 44 MM azul

2. Lector RFID - NFC RFID-RC522 RF IC

3. Reproductor de MP3 - DFPlayer Mini módulo de reproductor de MP3 Placa de decodificación de voz MP3 para tarjeta TF compatible con Arduino U-Disk IO / Serial Port / AD

4. Altavoz: 4 ohmios, 3 vatios, 53 mm, altavoz cuadrado, 36 mm, tapa plateada con borde de espuma magnética externa

5. Tarjeta Micro SD de 8GB

6. Sensor de giroscopio analógico MPU6050 de 3 ejes

7. MINI USB NANO V3.0 CH340 5 V 16 Mt Atmega328 Placa de microcontrolador (¡casi todos los pines usados!)

8. DS3231 Precision RTC - Módulo de reloj despertador

9. Powerbank JETech 3400 mAh

10. Módulo Receptor de Cargador Inalámbrico Qi Universal DIY PCBA - Azul + Negro

11. Prototipo Placa PCB Protoboard Placa de pruebas universal estañada Prototipos Sin soldadura FR4 PCB Doble cara 5x7 cm 50x70mm FR4

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

13. Resistencia de 1x1kOhm para limitar la corriente de base, 3x220Ohms 0, 5 w (¡paralelo! Para atender la potencia - se puede usar una resistencia de especificación más alta, yo tenía estas) para la carga de corriente entre el emisor y el colector. 2x1kOhms para la línea TX y RX entre Arduino y DFplayer para eliminar el ruido: no tuve ningún problema aquí.

14. Algunas cosas de electrónica de bricolaje estándar: soldador, soldadura, cortaúñas, conectores, cables …

14. Mucha energía y un par de horas para montar:)

Precio total de los componentes anteriores ~ 30-35 €, principalmente de aliexpress.com y dx.com. El envío lleva algún tiempo, pero el precio es excelente.

Paso 2: Conectividad electrónica

No dibujé un diseño, ni utilicé ninguna herramienta útil como Fritzing o similar. Probablemente en un momento posterior. La descripción a continuación muestra la conectividad. Todos los pines que no se mencionan no están conectados.

Durante la soldadura, seguí midiendo la conectividad de las líneas, también se realizó la verificación final con los componentes montados. Nada más molesto que tener que buscar una mala conexión después de que todo esté ensamblado. La mayoría se preocupa por GND y voltaje +.

El diseño de pines de cualquier componente está disponible a través de Google.

Pantalla LC

LED ---- TIERRA

LED + --- Vía 220Ohm a 5V powerbank

DB7 --- Arduino D2

DB6 --- Arduino D3

DB5 --- Arduino D7

DB4 --- Arduino D8

E --- Arduino A1 / Pin 15

R / W --- TIERRA

RS --- Arduino A0 / Pin 14

V0 --- Potenciómetro de 10Kohm Rx (para ajustar el contraste)

VDD --- Banco de energía + 5V

VSS --- TIERRA

Reproductor MP3 DFPlayer

VCC --- Batería externa de + 5 V

RX --- software serial Arduino D5 (potencialmente a través de una resistencia de 1kOhm en caso de problemas de ruido)

TX --- software serial Arduino D9 (potencialmente a través de una resistencia de 1kOhm en caso de problemas de ruido)

SPK1 --- Altavoz +

GND --- Powerbank GND

SPK2 --- Altavoz -

Ocupado --- Arduino A7

TIERRA --- TIERRA

Lector RFID NFC522

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

TIERRA --- TIERRA

MISO --- Arduino D12

MOSI --- Arduino D11

SCK --- Arduino D13

SDA --- Arduino D10

Sensor giroscópico IMU 6050

VCC --- Arduino 3,3 V

GND --- GND Banco de energía

SCL --- Arduino A5 / SCL

SDA --- Arduino A4 / SDA

ADO --- + 3.3V (señal alta) para la dirección I2C 0x69

DS3231 Reloj de tiempo real

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

SDA --- Arduino A4 / SDA

SCL --- Arduino A5 / SCL

TIERRA --- TIERRA

Disparador de carga actual

Emisor 2N3904 - GND

Base 2N3904 - a través de 1kOhm a Arduino D6

Colector 2N3904 - a través de 3x220Ohms (¡paralelo! - se puede usar una resistencia de especificación más alta, yo tenía estos) a + 5V

Banco de energía

Líneas V + y GND de Powerbank conectadas a través de un conector USB hembra al conector de alimentación a bordo y se conectan a Vin / GND de Arduino). La batería externa se enciende mediante un microinterruptor en la placa de cubierta. Soldé un microinterruptor a V + a través de una resistencia de carga a GND para simular un estado de carga y encenderlo. A partir de entonces, la carga actual evita que se apague.

+ 5V - Conector de alimentación a bordo + 5V

GND - Conector de alimentación a bordo GND

+ 5V de powerbank - resistencia de carga - microinterruptor Pin A

GND - pin B del microinterruptor

Paso 3: Ensamblaje de la electrónica

Los componentes de la placa (reproductor MP3, RTC, IMU, Arduino) están montados en enchufes. Las teclas de selección y arriba / abajo, RFID, LCD y alimentación se conectan a través de 'cables de banda' autoldados lo suficientemente largos como para caber en la caja más tarde.

El microinterruptor para encender el banco de energía es una placa de cubierta fija, no se muestra en las imágenes.

Usé una fuente de alimentación fija para probar la configuración.

Mientras ensamblaba, probé cada componente individualmente -> Los bocetos de Arduino de ejemplo para los componentes son muy útiles aquí.

Como el banco de energía tenía un apagado automático funcionando con baja corriente, incluí un pico de carga controlado por transistor cada 15 segundos durante 100 ms a través de una resistencia de 70 ohmios (en realidad, 3 220 ohmios en paralelo para satisfacer la potencia suficiente, es solo un pico corto pero las tres resistencias compartirán la corriente y, por lo tanto, no funcionarán por encima de las especificaciones).

Más tarde resultó que el Mini DFPlayer está tirando> 70 mA continuamente. Como utilicé el apagado automático del banco de energía también para apagar la caja (al no activar más la carga de corriente), ahora necesito repensar esto.

Todavía tengo problemas con el modo de suspensión de Arduino y DFplayer para reducir la corriente: la corriente no cae por debajo del umbral para habilitar el apagado. Comentarios bienvenidos.

Nota: para el segundo Box tuve que reordenar otro powerbank porque maté la electrónica de mi inicial. Y mira esto, este powerbank se apaga 10 segundos después de que dejo de activar la corriente de carga -> el apagado está funcionando ahora.

El receptor de carga inalámbrico está conectado al USB de carga del banco de energía. La base del cargador está integrada en una caja de carga, impresa con mi impresora 3D.

Paso 4: software

Software disponible en github

La programación es divertida, me gusta comenzar con un núcleo rápido de ejemplos y desarrollar más. Como realmente no hago las especificaciones, la planificación de funciones y los planes de programa estructurados, termino con un código que funciona pero no es realmente elegante. Esto siempre es una tarea -> ir más a los objetos, separarlos en.hy.cpp …

Sin embargo, quiero que la cosa funcione rápidamente, por lo que en muchos casos no llego por el camino más eficiente.

Pero lo mejor es que, tan pronto como el HW está funcionando, uno puede comenzar a hacer todo tipo de cosas.

Usé el IDE de arduino, se requieren un par de bibliotecas, simplemente hecho con el administrador de bibliotecas IDE de arduino.

Entonces mi versión actual del software admite:

Mensaje de bienvenida

Volumen (duh)

Inclinación izquierda / derecha de la caja para cambiar a la canción anterior / siguiente y, si RFID está desactivado, a la siguiente carpeta de ida y vuelta.

Pausa / Reproducir (duh)

Inicializar, aprender nueva RFID: la carpeta se asigna en función de la siguiente carpeta de la siguiente tarjeta SD de RFID. Los datos se almacenan en Arduino EEPROM

Carpeta de reproducción asignada a RFID: asignación de RFID a carpeta a través de la función de aprendizaje

Cargue y guarde los parámetros para habilitar la configuración guardada. Restablecimiento de fábrica:)

Ajuste del reloj y la fecha.

Enciende / apaga la alarma, configura la hora y los minutos de la alarma, reproduce una canción fija para la alarma.

Apague RFID: reproduzca mp3 sin él.

Algunas ideas más en mi lista, aún por implementar

Mostrar temperatura (el RTC puede hacer eso, mide la temperatura para compensar el impacto en el cuarzo)

Empieza a reír cuando lo sacudes

Establecer canción para alarma

Elija qué carpeta está asignada a RFID en el modo de aprendizaje

Almacene la asignación de la carpeta y la última canción reproducida en el chip RFID: reutilización entre cajas (estoy construyendo otra, dos niños recuerdan …?)

habilitar el apagado - esto no funciona a partir de ahora sin estar conectado a USB -> la carga de corriente a través de Powerbank se reduce en esta configuración.

Información sobre la estructura de carpetas en la tarjeta SD

Tenía guardados algunos audiolibros en mp3 y música para mis hijos. Así que utilicé algunos scripts de Linux para transformar las canciones al nombre correcto. Las carpetas se deben nombrar en una secuencia de números de dos dígitos (es decir, "00", "01", "02" …). Las canciones allí deben nombrarse en una secuencia de números de tres dígitos (es decir, "001.mp3", "002.mp3",…).

Mi mp3 de bienvenida de encendido ("Hola, soy tu caja de juguetes …") se almacena en la carpeta "99" como "001.mp3".

El script no es a prueba de idiotas y debe usarse solo en un directorio de 'copia' y no en originales.

#! / bin / bashlet i = 1 para archivo en *.mp3 do if (($ i <10)); luego mv "$ archivo" "00 $ {i}.mp3" elif (($ i <100)); luego mv "$ file" "0 $ {i}.mp3" else mv "$ file" "$ {i}.mp3" fi deja i ++ hecho

Paso 5: Impresión y montaje de la caja

Así que ahora el HW y el SW están funcionando, ¡necesito una CAJA!

Un gran lugar para comenzar es Tinkercad, ¡me encanta! Fácil de usar y obtienes todo lo que deseas. Sobre la base de una gran comunidad y muchos ejemplos excelentes de "Tinkerers" inteligentes.

Uno puede meterse fácilmente en esto para siempre: aquí un cambio, allí una nueva montura, agujero,… nuevo diseño,….

Pero al final estoy completamente satisfecho con el diseño actual de la caja. También construí una caja base para que el cargador coloque la caja del mp3 para… cargar. mira aquí

La impresión lleva su tiempo (~ 8-12 horas y más) y probé con diferentes grosores de línea. Al final, me quedé en los estándares de las impresoras. Para las cajas actuales, estoy usando las cajas prototipo (inicialmente impresas en base a un diseño anterior), sin embargo, el último diseño tiene algunas características nuevas, montajes, totalidades que hacen otro elemento en mi lista de tareas pendientes.

Y una cosa muy importante aún por hacer: conseguir ropa bonita para la caja, pero este será el dominio de mi esposa, espero con ansias la nueva ropa de la caja, próximamente …

Tan pronto como se enfríen las impresiones y se haya realizado una prueba básica de la electrónica fuera de la caja, se tuvo que hacer el ensamblaje final.

Utilicé pegamento caliente para fijar las piezas: microinterruptor, LCD y receptor RFID fijados a la placa de cubierta. Usé cinta adhesiva de doble cara para fijar previamente los componentes y luego usé el pegamento caliente para colocar algunos puntos de fijación finales.

Lo mismo con la caja base. Primero fije la placa del receptor de carga al suelo de la caja (la cinta de doble cara hizo un buen trabajo aquí) debe ajustarse en el medio de la base para estar lo suficientemente cerca de la bobina de carga al colocar la caja en la parte superior de la base del cargador.

Luego, el banco de energía, nuevamente pre-arregla con doble cara, luego coloca un poco de pegamento caliente en los puntos 'estratégicos'. El altavoz podría fijarse con unos bonitos puntos de pegamento en los soportes preparados, bonitos y ajustados.

Finalmente, el tablero: incluí algunas almohadillas de montaje en miniatura en el diseño de impresión 3D, por lo que el tablero encajó perfectamente allí con, nuevamente, algunos puntos estratégicos de pegamento caliente. El traqueteo no debería deshacer las cosas, así que le presté algo de atención.

Y finalmente use algunos mini tornillos disponibles (mi diseño de impresión incluía algunos montajes de tornillos 3M, pero no eran realmente buenos para tornillos reales)

Paso 6: Caja terminada, pero sin ropa

Y aquí están las dos cajas terminadas para mis hijos. Ya hicieron algunas pruebas beta y encontraron algunos errores de software;-).

También compré un paquete de 20 pegatinas RFID M3.

Ahora necesito recopilar todas las figuritas posibles y hacerlas jugar tokens para la caja MP3. Diversión para padre e hijos:)