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MP3機能付目覚まし時計の作成

スマフォや腕時計などにアラーム機能が付いているので、目覚まし時計を使用している人は少なくなっているとは思いますが、目覚まし時計を作成してみます。

目覚まし時計の仕様

・ コントローラーは Arduino MEGA2560を使用する。
・ 時計表示には 3.2インチのタッチスクリーンLCDディスプレイを使用する。
・ MP3プレイヤー機能を搭載する(モノラル出力)。
・ いつものようにケースは3Dプリンターで作成する。

使用パーツ

Arduino MEGA2560


Arduino用3.2インチタッチスクリーンディスプレイ


TFT 3.2'' Mega touch LCDシールド


・ 2インチ3Wスピーカー


BY8001-16P MP3モジュール


DS3231 Real Time Clock


その他 コンデンサー類、ユニバーサル基板、電源コネクター、5V電源、スイッチ、プラスティックネジなど。
以上全て余剰パーツでまかなえました。

作成にあたって参考にさせて頂いたサイト。

作成に当たっては「Arduino Touch Screen Music Player and Alarm Clock Project」を参考にさせて頂きました。
プログラムの詳しい説明と、回路図、スケッチなどがアップされています。

参考サイトに書かれている内容そのままでは動きませんので、注意点を備忘録としてに書いておきます。

作成前の準備について

・ 参考サイトにも書いてありますが BY8001-16P MP3 Module の基板に「A B C」と書いてある部分のチップを取り外しておきます、マイクロコントローラーを使用してMP3モジュールを制御する場合に取外しが必要です。
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・ 必要なArduino library を「RinkyDinkElectronics」からダウンロードします。
・・DS3231
・・UTFT
・・URTouch

・ BY8001 library は「https://github.com/r0ndL/BY8001」からダウンロードします。

ダウンロードしたライブラリーを ArduinoIDE にインストールしておきます。

DS3231に時間の設定をする。

DS3231にバックアップ用リチウムイオンボタン電池(LIR2032)を入れておきます。
LR2032・CR2032 を使用する場合はモジュール基板上の200Ωのチップ抵抗を取り外します。

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DS3231 library \ examples \ Arduino \ DS3231_Serial_Easy \ DS3231_Serial_Easy.ino を立ち上げ 日付・時刻を設定します、これで電池を取り外さない限り時間を記憶しています。

参考サイト

タッチスクリーンのキャリブレーション

次にタッチスクリーンのキャリブレーションを行います、これをしないとボタンなどの表示部とタッチした場所のずれが生じて、タッチしているのに動作しないなどの症状が起きます。

URTouch library フォルダ内の examples¥Arduino ¥ URTouch_ButtonTest ¥ URTouch_ButtonTest.ino を立ち上げ 指示に従って(+) ボタン箇所を順にタッチしていきます。
これでタッチスクリーンのキャリブレーションの終了です。

パーツの取付と配線

小さなユニバーサル基板にモジュールを配置して配線し、MEGA2560のネジ穴に合わせてプラスティックネジで固定しました、MEGA2560への配線はピンヘッダを使わず直接半田付しています。

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スケッチの書込み及び動作試験

スケッチの19行目 「myGLCD(・・・ の値を使用するLCDに変更します 。
ディフォルトでは myGLCD( SSD1289 になっていますがこれでは動作しませんでした。

 myGLCD(ITDB32S_V2に変更して動作するようになりました。

スケッチの書込みが無事終了出来たので、仮組みし問題なく動作するのを確認しました。

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ケースを作成して組み込み

ケースの作成は音質重視ではないので充填率15%肉厚3mm(前面は5mm)で作成、大きさは高さ80×横175×奥行60mmにしました。

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完成した外観

目覚まし時計なので、電源表示用のLEDなどは取付けておりません、当初アンプが必要かと思ってましたがこのMP3モジュールのみで問題ない音量が出ましたので、アンプの追加は見送りました。

時計表示の画面 → アラーム設定画面 → MP3play画面です。

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Bluetooth イヤホーンのリストア

大分前(10年前くらい)に購入したBluetooth イヤホーン、片付けをしていたら出てきました。
しかし、充電しようとしても充電できません内蔵の電池がダメになったようです、そこで電池を交換しようとバラしていて、ケースを壊してしまった。。。(^_^;)

壊した物はこれ、オーディオテクニカの ATH-BT02 で生産終了になっている物です。

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音質は結構良くて気に入っていたので、捨てないでリストアしてみようと思います。


壊したBluetoothイヤホーンの中身

壊したケースの残骸画像はありませんが、中身のモジュールはこのようになっています、幅15mm × 長さ62mm あります。
内蔵されていた小型の1Sリポ電池は、電圧0Vで使い物になりませんでした。

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手持ちの1Sリポを繋げて充電してみたところ、充電中のLEDが点灯したので充電は出来そうです。
また、ペアリングも出来て問題なく使えそうです。

リストアと言ってもケースを作り入れるだけ


ケースは 25×25×75mm で 3Dプリンターで作成しました材質はPLAです。
マイクが付いていて電話の応答も出来ますがこの機能は省きます。
電池はトイラジ用の1S-500mAを使用しました。
ステレオジャックを使用し、イヤホーンだけでなく、スピーカーにも接続できるようにします。

以上を考慮して作成しました。

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ケースにLEDインディケーター用の穴を開けようかと思いましたが、ケースが白くて透けて見えますのでこのままにしておきます。
今は通勤などで音楽を聴く機会もなくなりましたが、犬の散歩の時にでも使用してみます。

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ノートパソコン用の小型スピーカー作成

使用している中古ノート、パナソニックのCF-NX2ですが業務仕様なのでオーディオ関連が貧弱ですね。
YouTube動画など見ていても音量は少ないし、高音がキンキンして聞きづらいです。

この前作成したブルーツーススピーカーを使用すれば良いのですが小さなノートPCには大きすぎて似合いません、そこで小型でモノラルの物を作ろうと思います。

作成するスピーカーの仕様


エンクロージャーは3Dプリンターで作成、大きさは80×70×60(mm) くらいにします。

手持ちにあるボリューム付の3Wアンプを使用。

ブルーツースは使用しない(持ってないし買わない)、ノートとはケーブルで繋げます。

電源はリチウムイオン電池18650(この前買った残りの1本)

USBから充電モジュールを通して充電を行います、充電モジュールは手持ちの物。

スピーカーは2インチを使用します(手元にあった物)。

以上、手持ちの物で完結します。


使用パーツ


3Wアンプ:ステレオですがモノラルで使います。

スピーカー:2インチタイプ (50mm)4Ω 3W

リチウムイオン電池:18650 1本

リチウムイオン電池充電モジュール


他、電源表示用などの LED(5mm)、イヤホーンジャックなど

3Dプリンターで作成したエンクロージャー、スピーカーは少し上向きになるようにしました、今回は音質重視ではないので3mm厚の充填率20%で印刷しました。


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配線及び組み込み

スピーカーと電源表示用青色LED以外の殆どのパーツはバックパネルに取付けました、リチウムイオンバッテリー用の充電モジュールはマイクロUSBコネクタを外部に出すため縦に取付ボンドで固定しました。

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電池は両面テープで固定しました。

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バックパネルに取付けた赤色LEDは充電モジュールのLED箇所から引き出しています、充電時点灯し満充電で消灯します。

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完成した外観です


スピーカーの面は少し上向きになるようしたので安定感が出ました、この位の大きさなら12インチのノートPCの脇に置いても違和感は感じません。

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音もノートPCより断然良くなり音量も出ますので、ノートPC専用で使うことにします

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Portable Bluetooth Speaker の改良

この前作成したポータブルタイプのブルーツーススピーカーの改良をします。
パッシブラジエータータイプのスピーカーエンクロージャーは、密閉性が良くないと上手く働かないですよね、使用したアンプモジュールに操作ボタンが3個ありプッシュボタンを操作するため裏蓋に穴を開けましたので、そこから僅かながら空気が漏れてパッシブラジエーターは働いてはいますが、完璧に動作していないのではないかと思ったわけです。

スイッチやコネクター箇所はホットボンドでコーキングしているし、スピーカーと裏蓋はパッキンを入れてますのでこの辺は問題ないでしょう。

赤丸箇所の押しボタンスイッチの隙間から空気の漏れがあると思われます。

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改良点は2箇所


1. 使用していた操作ボタン付のアンプを取り外し、別のアンプに変更します。
2. 裏面にパッシブラジエーターをもう一つ取付け低音域の増強を図る。

以上の2箇所を変更して以前とどう変わるか試します、変化がなければ骨折り損のくたびれ儲けになりますが。

今回使用するパーツ


ブルーツースオーディオレシーバー:2インチスピーカーが定格5W MAX15W入力なので3Wから6W出力のアンプにパワーアップします、操作ボタンは付いていません。

パッシブレジエーター:前のと同じ物2個ストックしてあったのでそれを使用します。


裏蓋を3Dプリンターで印刷


作業といっても大袈裟なことではなく、裏蓋の設計変更をして3Dプリンターで印刷し、アンプとパッシブレジエーターを取付けるだけです。

今度は忘れずスイッチの穴も開けました。。。(^_^)v

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パッシブラジエーターを貼り付けパーツをセットして完成


パッシブラジエーターはゴム糊で貼り付けホットボンドでコーキングし、コネクター、スイッチなども同様にコーキングしました。
表と裏に取付けたパッシブラジエーターの効果はどんなもんでしょうか?

取替えた6WのBTオーディオレシーバーとのペアリングの時 大きな確認音が鳴りびっくりします、もう少し音量を下げてほしいですねボリュームが付いていないので最大音量なのでしょうか。


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動作確認

パッシブラジエーターの動作量は改良前と殆ど変わりませんでした、密閉性も問題なかったのかもしれません、しかし前後に2箇所取付たため低音域は増幅されたように感じます、音量を上げるとより効果がでます。

音質は張りのあるちょっと BOSE ぽい感じの音です、この2インチスピーカーはなかなか良いですね、アンプの出力が2倍になったのでボリューム最大では迫力ある音が出ます。

今回は吸音材は入れてありません、入れたときの音質の変化が気になりますので後で試してみます。

動画を撮ってみましたがデジカメで録画した物は音がチャチで物になりませんでした、しっかりとした録音・録画装置がないので動画アップは諦めます。

エンコーダー仕様のDCモーターを使用し倒立ロボットの作成

以前MEGA2560を使用してこのタイプのロボットカーを作成しましたが、途中まで仕上げて放置したままになっていました。
ロボットカーのスマフォでのコントロールが上手く行かなかったためで、途中からステッパモーター仕様のロボットカー作成に移行してしまい、引き出しの奥に埋もれていました。

引き出しの肥やしでは申し訳ないので、日の目を見させようと引っ張り出しました、今回はArduino UNO に変更して作成したいと思います。


OSOYOO から発売されている倒立ロボットカーを参考に作成


OSOYOOから教育用に販売されている以下の製品を参考に作成します。


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下のリンクにチュートリアルが書かれています、オープンソースとしてプログラムもアップされていますのでこれを使わせて頂きます。
製品版は12V仕様のモーターを使っていますが 6V仕様のモーターを使用します、このため電源関係やモーターがらみの変更があります。

OSOYOO Two Wheel Self Balancing Car Tutorial

上記リンクからスケッチ、ライブラリー、回路図、などがダウンロード出来ます。


使用パーツ


Arduino UNO 互換

Arduino用バニラシールド

Arduino用バニラシールド基板ver.2(白)

Arduino用バニラシールド基板ver.2(白)

エンコーダーモーター:6V仕様
www.banggood.com

モータードライバー:TB6612FNG

ジャイロ:MPU6050 ジンバルに使用していた物を流用(形が違います)


ブルートゥース:HC-06


必要なら ソナー:SR04


リチウムイオン電池:18650×3000mA 2本


その他スイッチ配線用ワイヤー、アクリル板、スペーサー等


回路図


回路図は OSOYOO のホームページからダウンロード出来ますがわかりにくいので Fritzing で作成しました、なお製品版のエンコーダーモーターと今回使用するエンコーダーモーターでは端子の配置が違いますので注意が必要です、また電圧が7.4Vなのでレギュレーターは使用しません。

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回路図には入れてありませんが、自動点滅のLEDを電源インジケーターとして追加しました、ソナーは取付けておりません。


モーターシールドの作成及び組み立て


バニラシールドにレイアウトを考えパーツを配置し配線します、ジャイロ(MPU6050)の取付方向に注意が必要です。

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フレームは以前作成した物を再利用し、パーツ取付け穴を開け直しました。

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動作確認

ArduinoUNOにスケッチを書き込み動作試験をします、書込みの時はBluetoothモジュールを外して行わないと書き込めません、コントロールにはスマフォを使用します私の場合AndroidですのでGoogle Play から専用アプリ(Osoyoo Balance Arduino Robot Car)をインストールします、スマフォの設定などはリュートリアルからのリンクがあります。

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スマフォからも PID の設定が出来ますが、ディフォルトの設定では安定しませんでしたのでスケッチの中のPIDを変更しました。

まだ調整も不十分ですが動画をアップしました、ギヤの遊びが原因なのかカクカクします、やはりステッパーモーター仕様の方が安定性が断然良いですね。



Create a self-balancing robot with a rotary encoder motor

ポータブル型 Bluetooth Speaker の作成

2インチのスピーカーが余っているのでブルートゥーススピーカーを作成してみます。
YouTubeなどで多くの方がこのタイプの動画をアップされていますが、ほとんど木材を使用し作成されていてそれなりの工具を使わないと上手く作成出来ないように思われます。
木工用工具を持っていない私には到底完成させるのは無理です、そこで手持ちの3Dプリンターで作成できる限界の大きさで作ることにしました。

使用パーツ類

2インチフルレンジスピーカー

パッシブラジエータ

ブルートゥースアンプ:3W×2DC-DC降圧モジュール:11.1V→5Vに降圧3Sリチウムイオンバッテリー(18650)充電モジュールリチウムイオンバッテリー(18650)マイクロUSBオス:アンプ電源供給用12V電源 :リチウムイオン電池充電用その他スイッチコネクタリード線類


ケースは3Dプリンターで作成

ケースの大きさは横×高さ×奥行:215×90×90 です、横幅は3Dプリンターのほぼ限界でした。
PLA樹脂を使用し厚さ5mm、充填率50%で印刷には23時間掛りました。
その他裏蓋、スピーカーグリルも印刷、CAD画像は色つきですが今回はホワイト1色で印刷しました。

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電池フォルダーはTPUフィラメントを使用し作成しました。

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スピーカーの取り付け

機密性を良くするためスポンジ 発泡ゴムをスピーカー取付け及び裏蓋取付けに使用しました。

パッシブラジエーターはゴムのりで貼り付けました。

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電池に充電モジュールを取付け

リチウムイオン電池を電池フォルダーに差し込み充電モジュールを両面テープで貼り付け配線し、ケースに粘着テープで貼り付けます。

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裏蓋にパーツを取付け配線

裏蓋に降圧レギュレーター・アンプ・充電用コネクター・電源スイッチなどを取付け配線します。
アンプにはペアリング、ボリュームアップ・ダウンの押しボタンスイッチがありますので、基板を裏返しに取付け外側からボタンを押せるようにしました、裏面の画像は電源を入れた状態でアンプの青いLEDの横に3個の操作ボタンがあります。
また、設計時に電源スイッチ用の穴を忘れたので、ドリルで開けています。(^_^;)

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音質は

スピーカーのエージングも終わっていないのでまだ荒い感じですが、パッシブラジエーターを取付けたので低音域は出ているように感じます、結構使えそうです。
デジカメでの録画では音質がいまいちで参考にならないので、動画アップはやめました。

スマフォに入れてあるMP3ファイルを再生していると、音が大きくなったり小さくなったりと聞きづらかったので原因を調べてみたら、スマフォにインストールしてある Power amp のイコライザーが有効になっていたためで Off にして解決しました。

以前作成したウエブラジオと大きさを比べてみました。
ウエブラジオは1.5インチのスピーカーでこれは2インチです、0.5インチの差ですが大きく見えます。

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