100均のスピーカーをMP3プレイヤーに機能拡張する

電子工作

100均には電池を使った小型電気製品がいくつか並んでます。

LEDランタンやラジオ、ストップウォッチなどいろいろありますが、これらは電子工作の部品取りには重宝することがあります。

今回、100均で買ってきたスピーカーを大音量のMP3プレイヤーに機能拡張することができたのでご紹介したいと思います。

f:id:mnishikawa:20200223224700j:plain — 100均スピーカーを機能拡張して作ったMP3プレイヤー

きっかけ

メロディを流すジュークボックスを作っていて、音楽再生用のダイナミックスピーカーを探していたのですが、100均のスピーカーが使えるのではないかと思い（失敗しても100円だし。）、近所のセリアで一つ買ってきてみました。

f:id:mnishikawa:20200222124945j:plain — 100均（セリア）のスピーカー

100均スピーカーの分解

100円でスピーカーとプレイヤー接続用のミニジャックケーブルが埋め込まれています。

f:id:mnishikawa:20200222135521j:plain — 100均スピーカーの分解

スピーカーが張り付いてるフロント部とリアのケースが隙間なくガッチリ接着されていたため、四隅の結合部を壊して分解しました。最終的には、四隅の接合部はネジで接合しました。不要なケーブル等は取り外します。（どこかで使うかもしれないのでとっておきます。）

f:id:mnishikawa:20200222135550j:plain — 100均スピーカーと千石通商で買ってきたスピーカーの比較

左が千石通商で買ってきた200円の8Ωスピーカー。

右がセリアのスピーカーを分解したものです。

分解の手間は必要ですが、スペックが合えばスピーカー台としてもお買い得と思います。また、今回のようにサイズに問題なければ、スピーカー以外入っていないスカスカのケースも使えます。

DFPlayerの準備

小型のMP3プレイヤーモジュールとして、DFPlayer miniというのがあります。

Aideepen 5個セット Mini MP3プレーヤーDFPlayer WMVデコーダーTFマイクロSDカードUディスク音声ボイス音楽モジュール Arduino UNOに対応

2020年2月時点ではAmazonで5個セットで1400円ぐらいなので、1つあたり300円しないぐらいで入手できます。100均スピーカーの底部分に少しスペースに余裕があり、確認したところなんとか収まるようでした。

さっそく、DFPlayerをスピーカーに埋め込むべく回路図を検討します。

DFPlayerのサイトにあるマニュアルを確認すると、モジュール単体にスピーカーとスイッチを接続すると再生できるモードがあります。

f:id:mnishikawa:20200224005405j:plain — DFPlayerの回路図

DFPlayerはArduino等に接続してシリアルからいろいろ制御できるモジュールですが、今回はシンプルなMP3プレイヤーを作りますので、このI/O接続のみのモードで作ります。

DFPlayerのブレッドボード接続

ブレッドボードに接続してみた図がこちら。

f:id:mnishikawa:20200223134008j:plain — DFPlayerのブレッドボード接続

f:id:mnishikawa:20200223134015j:plain — DFPlayerのブレッドボード接続

DFPlayerで再生するSDカードの準備

DFPlayerで再生するSDカードの中には、

01～99のフォルダを作成
各フォルダ内に001～255のファイル名を持つMP3ファイルを配備

サンプルとして、私が準備したファイルは次のように配置されています。

f:id:mnishikawa:20200224005910j:plain — DFPlayer用SDカードの配置

f:id:mnishikawa:20200224005912j:plain — DFPlayer用SDカードの配置

100均スピーカーケースの加工

f:id:mnishikawa:20200223201705j:plain — 100均スピーカーケースの加工

スピーカーのケース内にDFPlayerを接続するために、次の点を加工しました。

DFPlayerを配線するためのユニバーサル基板をスピーカーケース底面の形にあわせて削ってはめ込みました。
スピーカーケース裏面のミニジャックケーブルが出てた穴を広げて、電源供給用のUSB microB用コネクタを出しました。
スピーカーケース右側面に穴を開けて、電源スイッチ用のトグルスイッチを埋め込み
スピーカーケース上部にタクトスイッチ4つを埋め込み。小さいドリルでタクトスイッチ用の足がケース内部に通るような小さいあ穴を、それぞれのスイッチ用に4つずつ開けてはめ込みました。

DFPlayer、スイッチの結合

f:id:mnishikawa:20200223222443j:plain — 100均スピーカーケースの加工、基板の組み込み

DFPlayerとスイッチ類をユニバーサル基板を使って結合します。

また、DFPlayerのスピーカー端子に、100均のスピーカーを接続します。

回路はシンプルですが、このレイアウトだと線が長くなりますので、スピーカーに干渉しないように細めの線を使うなどの工夫が必要です。

組み込み済み完成図がこちら。

f:id:mnishikawa:20200223224709j:plain — 100均スピーカーケースの加工、基板の組み込み

f:id:mnishikawa:20200223224701j:plain — 100均スピーカーケースの加工、基板の組み込み

こんな風に動きます

部品を組み込んだら、USBの電源を接続し、動作を確認します。

一番左のスイッチが一つ前の曲に戻る（長押しでボリュームダウン）
左から2番めのスイッチが次の曲に進む（長押しでボリュームアップ）
左から3番目のスイッチが再生（長押しでリピート再生）
一番右のボタンが停止

100均のスピーカーにMP3プレイヤー機能搭載する

まとめ

シンプルな機能で使いやすいスピーカー一体型のプレイヤーをローコストで製作することができました。スピーカーさえあれば、MP3再生機能をかんたんに追加することができるので、他の音が出る様々な用途で活用できそうです。

2020-02-23

5曲選曲できる小型電子オルゴールの製作

電子工作

今年のお正月に作った「お誕生日メロディソングボックス」が自分の身近なところでは好評で、特にお子様のいるご家庭では、ほしいという方が多く、ちょこちょこ配り歩いてました。5個セットで買ったメロディICも品切れになったので、追加生産（？）をしています。

作ったきっかけ

秋月で追加でメロディICを買ったときに他のメロディICをいくつか見かけました。中には、5曲入りとか12曲入りなどもあります。今回は、5曲入りのIC（ UM34885）を前回のボックスに入れて選曲機能なんかも追加して製作してみました。

f:id:mnishikawa:20200222213141j:plain — 5曲選曲可能小型電子オルゴール

メモ程度に回路図とか部品選定のメモをこちらに記録しておきます。

回路図

UM3485データシートから、スピーカーのみをシンプルに接続して音を鳴らす場合の回路図が示されています。

f:id:mnishikawa:20200223095105j:plain — UM3485サンプル回路図

4番ピン（SL）をHighにすると次の曲に切り替わります。ここにタクトスイッチを接続して選曲ボタンとしました。あと、動作状況がわかるようにVddに並列で抵抗とLEDを接続してます。

今回は千石通称で型番不明で売ってたおそらく携帯電話用か何かの超小型ダイナミックスピーカーを用いています。

秋月のオンラインショップの製品だと「マイクロスピーカー　赤／黒リード付　８Ω」が近いと思います。

注意が必要なのがこのサンプル回路図はダイナミックスピーカーを対象にしています。圧電スピーカーを接続すると音がなりませんのでご注意ください。

テスト

ブレッドボードに組み上げて動作をテストします。

f:id:mnishikawa:20200222172400j:plain — UM3481ブレッドボードへの組み上げ

このICの動作電圧は1.3Vが最小で、最大5Vまで。

電圧を上げるとテンポが早くなる気がします。今回は薄型のコイン電池CR2025（3V）を使用しますので、3.3Vてテストし、問題なく動作することを確認しました。

4番ピン（SL）に接続したボタンを押すと、次のメロディに切り替わります。メロディは、選曲中の曲を繰り返し再生するリピートモードになります。5番ピン（AS）はサンプル回路図の通りVddに接続しているので繰り返し再生になりますが、ここをVss（バッテリーのマイナス側）に接続すればその曲の再生が終わったら再生停止するようになるようです。ここはお好みに合わせて接続してください。

こんなふうに動きます

テストで確認した回路をユニバーサル基板に組み上げました。

こんなふうに動きます。

5曲選曲できる小型電子オルゴールの製作

素材リスト

最後に、素材リストを貼ります。

メロディIC

akizukidenshi.com

スピーカー

akizukidenshi.com

抵抗

www.amazon.co.jp

コンデンサ

Raogoodcx 750個15値2N2222-S9018 NPN PNPパワートランジスタ品揃えキット TO-92 NPN PNP 詰め合わせボックスキットエフェクター自作用パーツ回路製作

電池

Fortune CR2025 3v Lithium Battery,Electronic Button Cell batteries for Toys Calculators Watches Led Light Candles (20 pcs)

出版社/メーカー: Fortune
メディア: エレクトロニクス

電池ボックス

電池ボックス電池ホルダーボタン電池ボタン電池対応 3V CR2032 CR2025 単電池ホルダー 10個入り

ユニバーサル基板

Quimat 35枚ユニバーサル基板両面 PCB回路基板実験プレート DIY はんだ付け電子工作 QY21

2020-01-13

プレゼントの箱を開けると自動でバースデーソングが流れる小箱の製作

電子工作

秋月に電子オルゴール用のメロディICってのが売っていて、電池とスピーカーをつなげるとかんたんにメロディを流すことができます。しかも5個で150円とかかなりお買い得です。メッセージカードで音楽が流れるものがありますが、これをお手軽にいろんなシーンで活用することができます。今回、プレゼントボックスを開けた瞬間にバースデーソングが流れる箱を作ってみました。

f:id:mnishikawa:20200113121211j:plain — 自動メロディ再生プレゼントボックス

こんなふうに動きます

プレゼントの箱を開けると自動でバースデーソングが流れる小箱

以下、設計方法とパーツリストを挙げておきますので、是非チャレンジしてみてください。

メロディICの制御

メロディIC（UM66T08LU）のデータシートを見ると、電源とGND、スピーカーに接続するだけでOK。

f:id:mnishikawa:20200113182220j:plain — メロディIC（UM66）の接続方法

暗いところでは何も鳴らさず、箱を開けた瞬間にメロディICを動作させる

メロディICはつなぐだけで音がでますが、暗いところでは音を止めて、明るくなったら音を鳴らしたいと思います。

明るさの検知にはCdSセル光検知可変抵抗を用いました。

【10個入り】CdSセル光可変抵抗器 5mm GL5537-1

メディア: ホーム&キッチン

GL5537は室内ぐらいの明るさを検知すると、20～30KΩぐらいの抵抗になりますが、暗いと抵抗値が大きく（今回のは2MΩぐらいになる。）なります。これを用いれば、明るさの検知はできそうです。

次に、この光検知可変抵抗を用いてメロディICの制御をするのに、今回はPNP型トランジスタ（2N3906）を用いました。

回路図はこちら。

f:id:mnishikawa:20200113181836j:plain — メロディギフトボックスの回路図

PNP型トランジスタは、ベースの電位を下げるとエミッタからコレクタに電流が流れます。逆に、ベースの電位が上がるとエミッタからコレクタにはほとんど電流が流れません。

光検出可変抵抗は、光を検知していない暗いときは大きな抵抗になるため、トランジスタのベースに流れようとします。このとき、コレクタからエミッタには電流はほとんど流れません。

逆に、光検出抵抗が光を検出すると、抵抗器の抵抗値が小さくなるため、抵抗器側に電流が流れようとします。このとき、トランジスタのベース電位が下がり、トランジスタのコレクタからエミッタに電流が流れます。結果、トランジスタのコレクタに接続されたメロディIC（ついでにLED）が動作します。

組み立て

上記原理に従い、ブレッドボードで組み立てます。

f:id:mnishikawa:20200113184018j:plain — メロディボックスのブレッドボード回路図

自動生成なので解りづらい・・・・。

実際の写真がこちら。

f:id:mnishikawa:20200113083952j:plain — 自動メロディ再生プレゼントボックス

このメロディICは1.5V~4.5Vの範囲で動きます。

LR44のボタン電池（1.5V）一個でも動きそうですが、今回は動作確認用にLEDも動かしているので、3V出力ができるCR2025を選びました。百均で2個100円で売ってたものを使ってちゃんと動作しています。

動きが確認できたら、小さなケースに組み上げます。

今回、秋月でフリスクぐらいのサイズのクリアケースが50円で売ってたので、それに穴を開けて小さい電源スイッチをつけています。クリアケースだと光センサーを中身に組み込めて使いやすそうです。

パーツを並べてみた写真がこちら。

f:id:mnishikawa:20200113085617j:plain — 自動メロディ再生プレゼントボックス

ユニバーサル基板はこのケースのサイズにあわせて割って削りました。

小さいですが足の数も少なくシンプルなパーツが揃ってるのではんだ付けも十分できる構成かと思います。

部品代は全部で450円ぐらいでした。

トランジスタとか抵抗とかまとめ買いして一気に5つぐらい作ると安上がりで済みそうです。プレゼント用のストックにいかがでしょうか。

パーツリスト

最後に、今回の組み立てに必要なパーツリストを載せておきます。

akizukidenshi.com

【10個入り】CdSセル光可変抵抗器 5mm GL5537-1

メディア: ホーム&キッチン

zmart トランジスタ10種各20個計200個BC337 BC327 2N2222 2N2907 2N3904 2N3906 S8050 S8550 A1015 C1815

メディア:

Kuman 525本抵抗セット Arduino/Rasbperry pi用基本部品 17種類 0Ω~1MΩ(525本)+5*7cm PCB回路基板金属皮膜抵抗器 DIY 電子工作 K78

メディア:

HiLetgo 3mm LED ダイオード LED電子部品バッグ 5種類各20pcs 合計100pcs [並行輸入品]

メディア:

2020-01-05

自作ベランダ水やり機（Arduino電子工作）

電子工作 programming

今回、年末年始休暇を利用して前から作りたかったデバイスを作りましたので、設計情報と合わせて共有したいと思います。

自動ベランダ水やり機を作りたい

自宅のベランダにイチゴや花を植えて楽しんでます。

毎朝水をやって育っていく様子が楽しく、また、イチゴなどは食べて美味しいので長く続いてる趣味です。特にこのイチゴは6年前にホームセンターで買ってきた一株が増えまくって第6世代になります。ここまで来ると思い入れもありますし、枯らさずに長く育てたいという気持ちになってきています。

f:id:mnishikawa:20200105090503j:plain — 自宅ベランダで育てているイチゴ

この大切なイチゴたちですが、毎日水をやる必要があります。

旅行中はペットボトルなどから毛細血管現象で水をじわじわやってくれる製品もあるのですが、いまいち品質が良くないものもあり、ちょっと不安です。（実際、3日ほどの旅行から帰ってくるとイチゴがしんなりして枯れかけてたことも・・・。）

以前からこの不安を解決すべく、水やりマシーンをいつか作ろうと考えていました。

年末年始休暇に部品を揃え、実際に作ってみました。

風呂場での動作テストビデオはこちらです。

自動水やり機デモ（Arduino電子工作）

設計情報も公開しましたのでここでご紹介したいと思います。

自動水やり機のシステム概要

f:id:mnishikawa:20200105201319j:plain — システム概要

水のバケツまたはタンクにポンプを設置し、自分で設定した時間に決めた長さで水を送る。ポンプには分岐の小型ホースを付けたものを設置し、複数の植木鉢に水をやるシステムを考えました。

ホースの加工は家庭のレイアウトにあわせて制作を行いますが、今回は一番の要になるポンプ部分を共有したいと思います。

今回用いたキーデバイス

水を吸い出すポンプとして、灯油をストーブのタンクに給油する、家庭用の電動ポンプを使用しました。ホームセンターで1000円ぐらい出せば電池で動作する電動ポンプが安価で購入できます。

今回ホームセンターで買ってきたのがこちら。

工進自動停止乾電池式ポンプ EP-305

メディア: Tools & Hardware

無駄に自動停止機能付のものを買ってしまったため、意図せず給水がとまってしまうという事態に・・・。

結果、給油制御は無視すれば良いので、マイコン基板は無視し、モーターの電源コードを引っ張り出して、電池ボックスとArduino制御ボードを挟んで直接制御するように改造しました。

f:id:mnishikawa:20200105124432j:plain — 灯油ポンプの改造

電動ポンプのモーターは電池駆動（今回使ったポンプは単三電池2本）とはいえ、ArduinoのI/Oポートの電力では駆動が厳しそうです。Arduinoにはリレーだけ制御させて、ポンプのモーターのスイッチをON/OFFするような装置にします。テスト動画でも、ポンプのモーターが動く前にリレーが切り替わる「カチッ」って音が聞こえると思います。

回路図

Arduinoと灯油ポンプモーターを含めた回路図です。

f:id:mnishikawa:20200105203356j:plain — 自動水やり機制御基板回路図

GPIO 2はリレーのコイルに接続。

GPIO 3は状態表示用のLEDに接続。

GPIO 4は、給水スタートのボタンとします。このボタンを押さなくても、決まった時間を待って決まった時間の給水を行うという動作はしますが、押してる間は給水を続けて給水サイクルをリセットするという「即時実行」ボタンとして実装しました。

あと、電源は容量が少なくて使わなくなったモバイルバッテリーを接続しています。特にモバイルバッテリーである必要はなく、バッテリーの容量が少なく最近のスマホで頼りなくなったため活用しただけです。

このArduino互換ボードはRAWの電源が3V～12Vサポートとなっていますので、乾電池などに置き換えていただいてもOKです。

実装

実装後の写真がこちら。

f:id:mnishikawa:20200105133428j:plain — 自動水やり機

灯油ポンプのモーターのVCCをスイッチングするための線を、筐体に穴を開けて引っ張り出しています。これを制御基板BOXの中に引っ張り込んで、リレーのスイッチ側に接続しています。

制御基板ボックスには、古くなって使っていなかった食品保存用タッパーを使用しました。大きさがちょうどよかったのと、ベランダでの使用を考えれば防水のほうが良いので、これを選びました。

f:id:mnishikawa:20200105100316j:plain — Arduino互換ボードの固定

あと、Arduino互換ボードの固定と保護にはスーパーで買ってきた椎茸が入っていたプラスチックトレイを洗って使ってます。筐体は主婦でも調達できる身近な素材ですね。

ソースコードとカスタマイズ方法

ソースはGitHubに置きました。

ご使用の条件にあわせて、自由にカスタマイズしてご利用ください。

github.com

ソースコード中の下記の定義を書き換えれば、水やり周期と水やり時間の長さを設定できます。

#define RUNNING_TIME (10) //20sec for test
#define WAIT_TIME (30) // 5 sec for test

例えば、一日周期で一回の水やりで1分間水を出すのであれば、次のように書き換えます。

#define WAIT_TIME (24*60*60UL) // 1day
#define EXECUTION_TIME (60) //60sec

組み上げた基板に焼いて、テストをしてみましょう。

お風呂場などで、狙った水量がでるように調整すると良いと思います。

部品リスト

最後に、今回のメロディボックスを作成する上で必要な部品をリストアップしておきます。

工進自動停止乾電池式ポンプ EP-305

メディア: Tools & Hardware

waves Arduino Pro Mini 互換ボード 328 5V 16MHz 国内配送 5個+USBシリアルセット

メディア: おもちゃ＆ホビー

akizukidenshi.com

活用方法、まとめ

今回は灯油ポンプを用い、ベランダ菜園の水やりに活用しました。

この装置のように、Arduinoでもリレーを使えば、比較的大きな電力の装置を制御することができます。また、Arduinoではんなく、ラズパイなどを使えば機器をサーバーにして色々楽しめそうですね。

ぜひ、ご活用いただければと思います。

2020-01-03

自作アンパンマンメロディボックス

新年あけましておめでとうございます。

2020年もよろしくおねがいします。

最近は写真用ブログを作ったため、そっちの方ばかり更新していました。このブログもはてなダイアリーからの引越し後はじめての更新になってしまいます。。