Сегодня, вспоминая прошлую зиму, я расскажу историю еще одной конструкции. Началась она много лет назад.
Год 1984. Школа. Урок английского. Учитель делится впечатлениями от присланной кому-то из ее знакомых из далекого "забугорья" удивительной открытки.
— С виду простая открытка, но раскрываешь ее и играет музыка, — восторженно рассказывает она.
— Что же там играет? — в ответ на наш вопрос — Я не знаю. Просто очень тихая и красивая музыка.
Год 1989. В случайном разговоре с моим дядей, тем самым заядлым радиолюбителем-электронщиком.
— А ведь я такую видел... Мне ее давали подержать... Разобрать, правда, не дали.
— Сделана из плотного тисненого картона. Никаких проводов и батареек не видать. Что излучает звук? Да скорее всего пьезоэлемент.
Шли годы. Те волшебные технологии восьмидесятых скорее всего уже утрачены-позабыты. Но мысль сделать нечто подобное на доступной элементной базе иногда всплывала. И вот...
Год 2015. На сайте интернет-магазина tixer.ru обнаруживаю модуль для музыкальной открытки Jingle Bells, выполненной в виде бескорпусной микросхемы на кусочке текстолита. Так вот из чего она состоит! Беру про запас, сразу 4 модуля.
Год 2017, 1 декабря. Наконец-то дошли руки сделать такую штуку. Все нужные компоненты под рукой. Сам модуль, излучающий пьезоэлемент, усилительный транзистор, аккумулятор или элемент питания, кнопка для запуска. Что может быть проще!
Спаял. Включил. Ой! Что это? Вместо ожидаемых колокольчиков из рекламы Кока-Колы, раздается звук, напоминающий тройной пароходный гудок. Особенно, если вместо тихого пьезоизлучателя подключить обычный громкоговоритель. Наверное перепутали прошивку. Такое бывает. Но мне-то нужны новогодние колокольчики Jingle Bells!
Думаю, как быть дальше. Есть еще вариант. Использовать отечественное импортозамещение. Например микросхемы УМС. Перебираю свои запасы. Есть "Турецкий марш", есть "Гопак" и "Шаланды полные кефали", есть "Голубой дунай" и "Вальс Грибоедова", есть "Песенка Чебурашки" и "Песенка крокодила Гены" и даже отрывки из "Лебединого озера" и "Прощание славянки". Но УМС7-14 с отрывком из "В лесу родилась елочка" в моей коллекции нет. Так же, как и нет под рукой машинки времени, чтобы сгонять за микросхемой в начало 90-х.
Пробую спаять схему на УМС7-03, с Чебурашкой и крокодилом Геной. Схема несложная, та же самая, что в музыкальном звонке.
Работает. Но что-то не то. С пьезоэлементом звучит слишком тихо. С громкоговорителем, наоборот, слишком громко. Не понравилось. Разобрал.
Год 2017, 6 декабря. Думаю еще. Надо искать микросхему с Jingle Bells. Нашлась PX088A аж в славном граде Питере. Заодно с ней заказал и аналогичный модуль воспроизведения звука "Happy Birthday" на LX9300H.
Год 2017, 9 декабря. В глухое наше Замкадье с брегов заснеженной Невы посылка доехала быстро, всего за три дня. Не иначе как с оказией на упряжке северных оленей Санта Клауса. Хмурый сотрудник пункта выдачи попросил расписаться в накладной, я получил свой пакет и пошел собирать очередную схему.
Собрал. Включил. Если звучащая мелодия и напоминала Новый Год, то разве что Восточный. Например Новый Год в Китае. С Огненными Драконами, золотистыми фонариками, и радужными фейерверками над Хуанхэ. Спустя еще несколько дней на сайте интернет-магазина модуль Jingle Bells был плавно переименован в China melody. Видно Огненные Драконы привиделись не мне одному.
Ради успокоения спаял схему на микросхеме LX9300H. Здесь все было точно. "Happy Birthday" победно звучал по квартире.
Вот скажите, сколько раз подряд вы сможете прослушать монотонно звучащую музыкальную фразу "Happy Birthday to you" оставаясь в спокойном и радостном настроении?
Мне хватило трех. На середине четвертого проигрыша рука сама потянулась к выключателю. Радость кончилась. За окном была темная зимняя ночь. На часах - полпятого. Я выключил паяльник и пошел спать.
А схема действительно очень простая. И хорошо будет работать в системах бытовой сигнализации. В сиренах. Или в будильниках. Там, где нужно привлечь внимание. Там, где нужно быстро среагировать. И выключить. Именно такие, монотонные, назойливые звуки для этого подходят как нельзя лучше. Выбирайте любую из этих трех микросхем.
Год 2017, 10 декабря. Говорят "утро вечера мудренее". Верно говорят. На следующий день я хорошо обдумал, что именно я хочу получить.
К желаемому функционалу технического задания
а) чтобы звучало
добавилась еще пара требований
в) чтобы громкость можно было регулировать
Я мысленно пролистал список устройств, обладающих такими возможностями.
Ну конечно же. IPhone!
Нет, просто модуль MP3-проигрывателя.
Если нужно быстро, но дороже - взять можно здесь.
Если дешево, но долго - тогда, например, здесь.
У меня был в запасе такой модуль.
На его борту находится сама микросхема MP3-проигрывателя и микросхема монофонического усилителя мощности, с заявленной мощностью до 2-x Ватт, которая в реальности выдает милливатт примерно 200-300.
К проигрывателю понадобится карта памяти microSD (наверняка и у вас найдется подобная старая карточка, лежащая без дела), на которую можно записать набор песен и музыкальных тем MP3-формата. Любые, которые нравятся именно вам. Вплоть до заполнения всего объема карты памяти. Записываем заранее на компьютере или другом подходящем гаджете.
Питать модуль можно от источника с напряжением от 3,7 до 5 Вольт.
Я использовал для этого LI-PO аккумулятор.
Данный мешочек с электричеством имеет следующие характеристики:
Напряжение 3.7 Вольт, размеры 3х30х35 мм, электрическая емкость (заряд) 380MAH.
При работе с LI-PO аккумуляторами, так же как и при работе с литий-ионными, следует соблюдать меры предосторожности и выполнять правила пожарной и электробезопасности. В частности, не замыкать выводы, не нагревать, не вскрывать, не подвергать деформации. Переслать по почте открытку с таким аккумулятором у вас вряд ли получится, но подарить - вполне.
Для его зарядки от любого внешнего источника (компьютер, планшет, зарядка или какой-нибудь аналогичный гаджет с USB-разъемом) используется зарядное устройство на микросхеме TP4056.
Для уменьшения толщины конструкции зарядное устройство лучше взять с разъемом micro-USB. Соответственно нужно выбрать и шнур для зарядки.
Изначально на плате зарядного устройства установлен ток заряда в 1 Ампер.
Чтобы аккумулятор служил дольше я снизил ток заряда до трехсот с небольшим миллиампер.
Это штатная операция, производится заменой токоограничивающего резистора с 1.2 кОм на 4 кОм. Точнее на типовой с сопротивлением 3.9 кОм.
В зависимости от нужного тока зарядки его сопротивление подбирается по данной таблице.
(Взято отсюда).
К модулю проигрывателя подключается громкоговоритель. В "ЧИП И ДИП" мне удалось разыскать один из самых тонких и маленьких громкоговорителей (толщиной всего 5.5 мм).
Его характеристики:
Мощность, Вт - 1.5
Звук ясный и чистый. Звучит он не очень громко, но для озвучивания небольшой комнаты в уютной семейной обстановке праздника вполне хватает. Раскрытая под некоторым углом открытка в данном случае работает как своеобразный акустический рупор, отражая и направляя звук плоскостями страниц, тем самым слегка усиливает его.
Для управления проигрывателем используется набор из трех тактовых кнопок. На основной плате места для них не нашлось, только контакты для подключения. Поэтому вынес кнопки на отдельную плату управления. На ней же установил миниатюрный общий выключатель, с помощью которого схема обесточивается в режиме хранения.
Сама плата управления имеет размер 44х10 мм.
Расположение элементов на плате управления.
Чертеж печатной платы управления.
Данный рисунок можно скопировать, например в MS Word, выставить указанный размер и распечатать на лазерном принтере на листе термобумаги. Затем, с помощью утюга (ЛУТ - лазерно-утюжная технология) перенести изображение с термобумаги на кусочек фольгированного стеклотекстолита, предварительно зачищенного ученическим ластиком и вытравить плату в водном растворе хлорного железа.
После травления зачистить дорожки на плате от остатков запеченного тонера (аккуратно лезвием безопасной бритвы или ацетоном) и залудить их. Затем просверлить отверстия диаметром 0.7 мм и напаять на плату тактовые кнопки, выключатель и соединительные провода. После пайки отмываем плату от канифоли изопропиловым спиртом.
В результате получится вот такая плата управления.
Затем соединительные провода соответствующим образом нужно припаять к модулю проигрывателя.
Так, чтобы, при коротком нажатии
- на левую кнопку - выбиралась предыдущая мелодия
- на центральную кнопку - включался режим паузы, с последующим нажатием продолжалось воспроизведение
- на правую кнопку - выбиралась следующая мелодия
При долгом нажатии левой кнопки громкость должна уменьшаться.
При долгом нажатии правой кнопки громкость должна увеличиваться.
Теперь нужно подумать о механизме включения.
Хорошо бы, если бы наша открытка включалась при раскрытии и отключалась при закрытии самостоятельно.
Для этого нужно использовать геркон и магнит.
При возникновении магнитного поля контакты геркона замыкаются. Или размыкаются.
Нам понадобится геркон с нормально замкнутыми контактами. Подойдут так называемые переключающие герконы, у которых в обозначении есть буква С.
Например МКС-27103 ГР.А. Или МКС-52201 ГР.А. Но он больше по размеру.
Управлять герконом будем с помощью неодимового магнита, приклеенного к другой страничке раскрывающейся открытки.
Осторожно! Неодимовые магниты могут быть опасны для маленьких детей! Поэтому приклеивать нужно очень прочно. Чтобы не оторвали и случайно не проглотили. Иначе лучше вовсе отказаться от использования магнита и геркона, замкнув цепь контактов геркона накоротко. И пользоваться встроенным выключателем.
В исходном варианте сам геркон припаиваем последовательно с выключателем питания.
Еще нужно позаботиться о подсветке. Для простоты не станем встраивать в открытку схему цветомузыки. Достаточно будет нескольких светодиодов, изменяющих цвет со временем.
Есть быстрые светодиоды, меняющие цвет несколько раз в секунду.
Вот, пожалуй, и все об электронной начинке и комплектующих.
Наглядная схема подключения деталей и соединения модулей выглядит так.
В реальности это выглядит как-то так. Схема спаянная, вид сверху.
Она же, вид снизу.
Выступающие оголенные части провода, например у светодиодов подсветки, во избежание замыканий, заранее изолируем термоусадкой и изоляционной лентой.
На этом этапе можно проверить работоспособность конструкции, применяя магнит в качестве выключателя.
Если все собрали правильно и все компоненты схемы рабочие - при отнесении магнита на расстояние - схема должна включаться и работать.
Нужно убедиться, что ничего не греется, кнопки нажимаются и действуют исправно, светодиоды подсветки светятся, музыка с карты памяти звучит.
Также нужно не забыть зарядить по полной аккумулятор устройства.
На зарядку должно уходить примерно час времени.
Год 2017, 20 декабря. Именно такой тестовый стенд был готов у меня на эту дату. Оставалось только окончательно оформить конструкцию. По срокам я вполне успевал. Я планировал подготовить устройство к 31 декабря, к Новому Году.
Но обстоятельства сложились иначе. 21 декабря (скажем по-восточному витиевато, да) Огнедышащий Дракон, взмыв над золотистыми фонариками у далекой Желтой Реки лукаво мне подмигнул, высунул дразня раздвоенный язык, и все мои намерения разлетелись радужным фейерверком. Видимо у Огнедышащего были свои планы на эту конструкцию. Возможно с ней он захотел отпраздновать Новый Год по Восточному календарю. В 2018 году Новый Год в Китае начался 16 февраля и продолжался до 2 марта. Что-ж, праздновать - так праздновать. Пришлось встретить Новый, 2018-й Год в пятый раз. Тем более, что большинство комплектующих данной конструкции как раз из Поднебесной.
А вообще данное устройство хорошо подходит к любому празднику или другому торжеству. В качестве подарка. Или в качестве поздравления и дополнения к подарку. Нужно только подобрать тему самой открытки и соответствующее звуковое сопровождение. И можно праздновать. Хоть День работника водного транспорта, хоть очередной Юбилей рабыни Изауры. Все на ваше усмотрение и предпочтение.
(Далее история и хронометраж заканчиваются и начинается handmade).
Определяемся с размерами открытки. Я выбрал размер 105х148 мм - открытка формата А6. Это Международный стандартный размер открытки. Он же - один из размеров открыток Почты России.
Для повышения прочности нужно приклеить собранную схему к тонкому плотному листу картона или к кусочку тонкого пластика (толщиной 0.1 - 0.2 мм, его можно вырезать, например из попавшейся под руку подходящей упаковки). Вырезаем по размеру на несколько миллиметров меньше, чем наша открытка.
Также дальше нам понадобится кусок мягкой пластиковой пенопоролоновой упаковки. В такой пенопоролон обычно упаковывают хрупкие вещи при пересылке. У меня был трех миллиметровый, но лучше найти в 5 мм толщиной. Вырезаем из него прямоугольник по размеру открытки.
Платы, детали и провода конструкции приклеиваем к основанию секундным клеем.
Аккумулятор лучше не приклеивать за корпус, а закреплять, помещая в отдельный пластиковый отсек. Отсек вырезаем в произвольной форме из упаковки от какой-либо молочной продукции. Чтобы впоследствии при необходимости аккумулятор было проще заменить, не отдирая его от основания.
Дальше начинается художественное оформление конструкции.
Понадобится сама открытка.
Та, которую вы выберете. Та, которая нравится именно вам. Полностью на ваш вкус и предпочтение.
Здесь можно поступить несколькими способами.
Можно дойти до ближайшего газетного киоска или почтового отделения и выбрать самую красивую из предложенных.
Если открытка покупная, то перед использованием нужно ее отсканировать.
Или же иметь под рукой две одинаковые копии. Ниже станет понятно зачем.
Если же у вас тонкий художественный вкус, можете нарисовать ее самостоятельно, кисточкой, красками, акварелью, карандашами, фломастерами, в фотошопе или другом графическом редакторе.
Здесь я пас, так как ни разу не художник, поэтому фото не будет.
Я же воспользовался третьим способом, зашел на pixabay.com и поискал там новогодние открытки с лицензией CC0 Creative Commons.
К данному способу хорошо бы иметь под рукой цветной фотопринтер.
На нем затем открытку и распечатал. Перед распечаткой можно внести в исходное изображение свои дополнения. Так я добавил изображения с функциональным назначением кнопок и выключателя внутри правой части разворота, а также поздравление на обложке. Сам текст личного поздравления (в стихах или прозе) можно было бы разместить на левой стороне разворота, но для данного мастер-класса у меня там будет просто картинка.
Данный способ хорош тем, что если что-то пойдет не так, операцию всегда можно повторить на новой распечатанной копии.
Это обложка моей открытки с наружной стороны.
На ней с помощью линейки сделал два вертикальных загиба по центру, так, чтобы в сложенном положении толщина открытки составляла 6 мм. Я заранее наметил на макете, еще до его распечатки две вертикальные линии сгиба.
Внутренняя сторона открытки распечатана на отдельном листе и выглядит так.
Оставлять на переплет 6 мм здесь не нужно.
Приклеим нашу конструкцию к краю правой части внутренней стороны обложки.
Разъемы зарядного устройства и карты памяти не должны выступать за правый край открытки, лучше чтобы они располагались на расстоянии примерно 1 мм до края.
Светодиоды подсветки при этом должны располагаться вдоль центральной разделительной линии сгиба открытки. Если провод к светодиодам слишком длинный, его можно слегка загнуть.
Затем, для снижения хрупкости конструкции и выравнивания ее рельефа на правую половину открытки поверх наклеиваем слой (или два) пластикового пенопоролона. Предварительно в пенопоролоне острым ножом прорезаются отверстия для кнопок управления и наиболее выступающих частей конструкции (громкоговорителя и геркона), а также для гнезд зарядного устройства и карты памяти.
Укладываем пенопоролон и приклеиваем его к основанию конструкции. Получится вот так.
Потом аналогичные вырезы под громкоговоритель, кнопки управления делаем на распечатанном листе правой части внутренней стороны открытки. Также делаем на ней пару длинных вырезов под светодиоды и круглый вырез под индикатор заряда аккумулятора.
Затем нужно аккуратно склеить вместе левые половинки обложки и внутренней части.
А сверху на пенопоролон нужно наклеить правую сторону внутренней части.
Перед склейкой правых частей открытки.
Получится такой слоеный бутерброд.
Осталось приклеить (крепко-накрепко) неодимовый магнит на левую внутреннюю часть открытки с края по центру, так, чтобы при закрытии открытки он оказывался прижат к геркону. Контакты геркона при этом должны размыкаться, чуть слышно пощелкивая.
Настало время для проведения окончательных испытаний.
При включенном общем выключателе при раскрытии открытки светодиоды должны загораться, при закрытии - гаснуть.
Карта памяти с заранее подготовленным MP3-репертуаром была вставлена в разъем ранее.
Теперь нужно зарядить снова по полной аккумулятор устройства.
Когда зарядка закончится шнур зарядного устройства можно отключить.
Так и выглядит окончательно собранное устройство.
Включаем его на воспроизведение.
И наслаждаемся делом рук своих и Новым Годом. Пятым в череде наших праздников. Китайским. По Восточному календарю.
Вот так эта штука работает. (Видео не очень качественное, с телефона, но разобрать можно).
Видео представлено для демонстрации устройства в действии. На практике переключаться от мелодии к мелодии не потребуется, они играют друг за другом, циклически. Включил и наслаждайся дискотекой пока репертуар не надоест или аккумулятор не разрядится. А если хочешь - танцуй!
Поздравляю всех со всеми праздниками!
Дискотека из подарочной открытки или Новый Год по китайскому календарю