Boîte à musique MP3 pour enfants : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

En cherchant de nouveaux projets de bricolage autour d'arduino, j'ai trouvé de bonnes idées sur les lecteurs MP3 basés sur la RFID pour les enfants. Et il y a un grand coffre à jouets professionnel sur le marché - ces gars-là règnent. Ils ont fait de leur idée intelligente une excellente entreprise. Découvrez - vous trouverez leur page!

Alors que mes deux enfants se mettent de plus en plus à écouter des livres audio et de la musique, et qu'ils utilisent toujours de bons vieux disques compacts avec tous les tracas de manipulation, j'ai décidé de construire un tel boîtier de lecteur MP3 avec quelques fonctionnalités intéressantes pour en faire un grand individu jouet pour eux. Après avoir récemment acheté ma première imprimante 3D, ce projet m'a semblé être un bon terrain de jeu pour plonger également dans l'impression 3D.

J'ai donc commencé la phase de conception - quelles fonctionnalités voudrais-je implémenter - RFID, lecteur MP3, WLAN (annulé plus tard), contrôle IMU, écran LCD, réveil, recharge sans fil… J'avais besoin de faire des recherches, de quels composants j'aurais besoin. Quels composants puis-je réutiliser ? J'avais encore un IMU, un module LCD, des nanos Arduino.

Avec une certaine expérience de la soudure et de la mesure, l'assemblage est réalisable en 1 à 2 après les séances de travail.

L'impression de la Box, composée d'une base, d'une plaque de couverture et d'une station de charge, prend un certain temps (12+ heures selon les paramètres de l'imprimante et de la trancheuse), mais je l'ai fait pendant la soudure.

Étape 1: Composants

Les composants sont vraiment mainstream en attendant. Voici une liste des composants que j'ai utilisés pour ce projet.

1. Écran LCD 1602 2x16 gros caractères 5 V 122*44 MM bleu

2. Lecteur RFID - NFC RFID-RC522 RF IC

3. Lecteur MP3 - Mini module de lecteur MP3 DFPlayer Carte de décodage vocal MP3 pour Arduino prenant en charge la carte TF U-Disque IO/Port série/AD

4. Haut-parleur - 4 ohms 3Watts 53MM Haut-parleur carré 36MM Bord en mousse magnétique externe Cap argenté

5. Carte Micro SD 8 Go

6. Capteur de gyroscope analogique à 3 axes MPU6050

7. MINI USB NANO V3.0 CH340 5 V 16 Mt Atmega328 Micro Controller Board (presque toutes les broches utilisées !)

8. DS3231 Precision RTC - Module réveil

9. Banque d'alimentation JETech 3400 mAh

10. Module récepteur de chargeur sans fil universel DIY PCBA Qi - Bleu + Noir

11. Prototype PCB Board Protoboard étamé Universal Breadboard Prototypage sans soudure FR4 PCB Double face 5x7 cm 50x70mm FR4

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

13. Résistance 1x1kOhm pour limiter le courant de base, 3x220Ohms 0, 5 w (parallèle ! pour répondre à la puissance - on peut utiliser une résistance de spécification plus élevée, j'en avais) pour la charge de courant entre l'émetteur et le collecteur. 2x1kOhms pour les lignes TX et RX entre Arduino et DFplayer pour éliminer le bruit - je n'ai eu aucun problème ici.

14. Quelques trucs électroniques de bricolage standard - fer à souder, soudure, tondeuse, connecteurs, câbles…

14. Beaucoup d'énergie et quelques heures pour assembler:)

Prix total des composants ci-dessus ~ 30-35 € - principalement d'aliexpress.com et dx.com. L'expédition prend un certain temps, mais le prix est excellent.

Étape 2: Connectivité électronique

Je n'ai pas dessiné de mise en page et je n'ai pas utilisé d'outil pratique comme Fritzing ou similaire. Probablement à un moment ultérieur. La description ci-dessous montre la connectivité. Toutes les broches qui ne sont pas mentionnées ne sont pas connectées.

Pendant le soudage, j'ai continué à mesurer la connectivité des lignes, une vérification des extrémités avec les composants montés a également été effectuée. Rien de plus ennuyeux que de devoir chercher une mauvaise connexion une fois que tout est assemblé. La plupart des soins sur GND et la tension +.

La disposition des broches de tout composant est disponible via Google.

Affichage à cristaux liquides

LED ---- GND

LED + --- Via 220Ohm à 5V powerbank

DB7 --- Arduino D2

DB6 --- Arduino D3

DB5 --- Arduino D7

DB4 --- Arduino D8

E --- Arduino A1/Broche 15

R/W --- GND

RS --- Arduino A0/Broche 14

V0 --- Potentiomètre 10Kohm Rx (pour régler le contraste)

VDD --- Powerbank +5V

VSS --- GND

Lecteur MP3 DFPlayer

VCC---+5V Powerbank

RX --- logiciel série Arduino D5 (potentiellement via une résistance de 1kOhm en cas de problèmes de bruit)

TX --- logiciel série Arduino D9 (potentiellement via une résistance de 1kOhm en cas de problèmes de bruit)

SPK1 --- Haut-parleur +

GND --- Powerbank GND

SPK2 --- Haut-parleur -

Occupé --- Arduino A7

GND --- GND

Lecteur RFID NFC522

3.3V --- Arduino 3.3V

GND --- GND

MISO --- Arduino D12

MOSI --- Arduino D11

SCK --- Arduino D13

SDA --- Arduino D10

Capteur gyroscopique IMU 6050

VCC --- Arduino 3.3 V

GND --- GND Powerbank

SCL --- Arduino A5/SCL

SDA --- Arduino A4/SDA

ADO---+3,3V (signal haut) pour l'adresse I2C 0x69

DS3231 Horloge temps réel

3, 3 V --- Arduino 3.3 V

SDA --- Arduino A4/SDA

SCL --- Arduino A5/SCL

GND --- GND

Charge actuelle Déclencheur

Émetteur 2N3904 -- GND

Base 2N3904 -- via 1kOhm vers Arduino D6

Collecteur 2N3904 -- via 3x220Ohms (en parallèle ! - on peut utiliser une résistance de spécification plus élevée, j'en avais) à +5V

Banque d'alimentation

Lignes V+ et GND de Powerbank connectées via un connecteur USB femelle au connecteur d'alimentation à bord et se connecter à Vin/GND d'Arduino). Le powerbank est mis en marche via un micro-interrupteur dans la plaque de recouvrement. J'ai soudé un microrupteur à V+ via une résistance de charge à GND pour simuler un état de charge et l'allumer. Ensuite, la charge actuelle l'empêche de s'éteindre.

+5V -- Connecteur d'alimentation à bord +5V

GND --Connecteur d'alimentation à bord GND

+5V de powerbank -- résistance de charge -- micro-interrupteur Pin A

GND -- broche B du microrupteur

Étape 3: Assemblage électronique

Les composants de la carte - lecteur MP3, RTC, IMU, Arduino sont montés dans des sockets. Les touches de sélection et haut/bas, le RFID, l'écran LCD et l'alimentation sont connectés via des « câbles de bande » autosoudés suffisamment longs pour être insérés dans la boîte plus tard.

Le micro-interrupteur pour allumer le powerbank est un couvercle fixe - non montré sur les photos.

J'ai utilisé une alimentation fixe pour tester la configuration.

Lors de l'assemblage, j'ai testé chaque composant individuellement -> des exemples de croquis Arduino pour les composants sont très utiles ici.

Comme le powerbank avait un arrêt automatique fonctionnant avec un faible courant, j'ai inclus un pic de charge contrôlé par transistor toutes les 15 secondes pendant 100 ms via une résistance de 70 ohms (en fait 3 parallèles de 220 ohms pour fournir une puissance suffisante, ce n'est qu'un pic court mais les trois résistances partageront le courant et ne fonctionneront donc pas au-dessus des spécifications).

Plus tard, il s'est avéré que le Mini DFPlayer tirait > 70 mA en continu. Comme j'ai également utilisé l'arrêt automatique du powerbank pour éteindre la box (en ne déclenchant plus la charge actuelle), je dois maintenant repenser cela.

Vous rencontrez toujours des problèmes avec le mode veille d'Arduino et de DFplayer pour réduire le courant - le courant ne descend pas en dessous du seuil pour permettre la mise hors tension. Commentaires bienvenus.

Remarque: pour la deuxième Box, j'ai dû commander une autre batterie externe car j'ai tué l'électronique de ma première. Et regardez ici - ce powerbank s'éteint 10 secondes après que j'ai arrêté de déclencher le courant de charge -> l'arrêt fonctionne maintenant.

Le récepteur de charge sans fil est branché sur l'usb de charge de la banque d'alimentation. La base du chargeur est intégrée dans une boîte de chargeur, imprimée avec mon imprimante 3D.

Étape 4: Logiciel

Logiciel disponible sur github

La programmation est amusante, j'aime commencer avec un noyau rapide d'exemples et développer davantage. Comme je ne fais pas vraiment de spécifications conséquentes, de planification de fonctionnalités et de plans de programmes structurés, je me retrouve avec un code fonctionnel mais pas vraiment élégant. C'est toujours un todo -> aller plus dans les objets, séparer en.h et.cpp …

Cependant, je veux que la chose fonctionne rapidement, donc dans de nombreux cas, je n'y arrive pas sur le chemin le plus efficace.

Mais ce qui est bien, c'est que dès que le matériel fonctionne, on peut commencer à faire toutes sortes de choses.

J'ai utilisé l'arduino IDE, quelques bibliothèques requises - simplement avec le gestionnaire de bibliothèque arduino IDE.

Donc ma version actuelle du logiciel prend en charge:

Message de bienvenue

Volume (duh)

Inclinaison gauche/droite de la boîte pour passer à la chanson précédente/suivante et si RFID désactivé au dossier suivant par aller-retour.

Pause/Lecture (duh)

Initialiser, apprendre un nouveau RFID - le dossier est attribué en fonction du prochain dossier de carte SD RFID suivant. Les données sont stockées dans l'EEPROM Arduino

Lire le dossier attribué à RFID - attribution RFID-à-dossier via la fonction d'apprentissage

Chargez et enregistrez les paramètres pour activer les paramètres enregistrés. Retour aux paramètres d'usine:)

Réglage de l'horloge et de la date.

Activer/désactiver l'alarme, régler l'heure et les minutes de l'alarme, jouer une chanson fixe pour l'alarme.

Désactivez la RFID - jouez des mp3 sans elle.

Quelques autres idées sur ma liste - encore à mettre en œuvre

Afficher la température (le RTC peut le faire - il mesure la température pour compenser l'impact sur le quartz)

Commencez à rire quand vous êtes secoué, Définir la chanson pour l'alarme

Choisissez quel dossier est affecté à RFID en mode d'apprentissage

Attribution du dossier de stockage et dernière chanson jouée sur la puce RFID - réutilisation entre les boîtes (j'en construis un autre - deux enfants se souviennent….?)

activer la mise hors tension - cela ne fonctionne pas pour le moment sans être connecté à l'USB -> la charge actuelle via Powerbank est réduite dans ce paramètre.

Informations sur la structure des dossiers sur la carte SD

J'avais des livres audio mp3 et de la musique pour mes enfants stockés. J'ai donc utilisé des scripts Linux pour transformer les chansons avec le bon nom. Les dossiers doivent être nommés dans l'ordre des numéros à deux chiffres (c'est-à-dire "00", "01", "02"…). Les chansons doivent être nommées dans l'ordre des numéros à trois chiffres (c'est-à-dire "001.mp3", "002.mp3", …).

Mon mp3 de bienvenue ("Bonjour, je suis ton coffre à jouets…") est stocké dans le dossier "99" sous le nom "001.mp3".

Le script n'est pas à l'épreuve des idiots et ne doit être utilisé que dans un répertoire « copie » et non sur les originaux.

#!/bin/bashlet i=1 pour le fichier en *.mp3 do if (($i < 10)); puis mv "$file" "00${i}.mp3" elif (($i < 100)); then mv "$file" "0${i}.mp3" else mv "$file" "${i}.mp3" fi let i++ done

Étape 5: Impression et assemblage de la boîte

Alors maintenant, le matériel et le logiciel fonctionnent - j'ai besoin d'une BOX !

Un bon endroit pour commencer est Tinkercad - j'adore ça ! Simple à utiliser et vous obtenez tout ce que vous voulez. S'appuyant sur une énorme communauté et de nombreux exemples de « bricoleurs » intelligents.

On peut facilement y entrer pour toujours - ici un changement, là un nouveau support, un nouveau trou, … un nouveau design, ….

Mais à la fin, je suis complètement satisfait du design actuel de la boîte. J'ai également construit un boîtier de base pour le chargeur sur lequel placer le boîtier mp3 pour… charger. vois ici

L'impression prend son temps (~8-12h et plus) et j'ai testé avec différentes épaisseurs de trait, au final je suis resté aux standards des imprimeurs. Pour les boîtes actuelles, j'utilise les boîtes prototypes (initialement imprimées sur la base d'une conception plus ancienne), mais la dernière conception comporte de nouvelles fonctionnalités, des supports, des ensembles qui en font un autre élément de ma liste de tâches.

Et une chose très importante encore à faire: acheter de jolis vêtements pour la box - mais ce sera le domaine de ma femme - j'attends avec impatience les nouveaux vêtements de la box - à venir…

Dès que les impressions sont refroidies et qu'un test de base de l'électronique a été effectué à l'extérieur de la boîte, l'assemblage final a dû être effectué.

J'ai utilisé de la colle chaude pour fixer les pièces - Micro interrupteur, LCD et récepteur RFID fixés à la plaque de recouvrement. J'ai utilisé du ruban adhésif double face pour préfixer les composants, puis j'ai utilisé de la colle chaude pour mettre quelques points de fixation finaux.

Idem avec la boîte de base. Fixez d'abord la plaque du récepteur de charge au sol de la boîte - le ruban adhésif double face a fait du bon travail ici - doit être ajusté au milieu de la base pour être suffisamment proche de la bobine de charge lors de la mise en place de la boîte sur la base du chargeur.

Ensuite, le powerbank, encore une fois préfixé avec double face, puis mettez de la colle chaude sur les points « stratégiques ». Le haut-parleur peut être fixé avec de jolis points de colle sur les supports préparés - bien serrés.

Enfin, la carte - j'ai inclus des mini-patins de montage dans la conception de l'impression 3D, de sorte que la carte s'y adapte parfaitement avec - encore une fois - des points de colle chaude stratégiques. Le cliquetis ne devrait pas jeter les choses en morceaux - j'ai donc accordé une certaine attention à celui-ci.

Et enfin, utilisez quelques mini-vis disponibles (ma conception d'impression comprenait des supports à vis 3M, mais ils n'étaient pas vraiment parfaits pour de vraies vis)

Étape 6: Boîte finie - mais sans vêtements

Et voici les deux boîtes terminées pour mes enfants. Ils ont déjà fait des beta-tests et trouvé des bugs logiciels;-).

J'ai également acheté un paquet de 20 autocollants RFID M3.

Maintenant, je dois rassembler toutes les petites figurines possibles et leur faire jouer des jetons pour la boîte MP3. Amusant pour le père et les enfants:)