100均のスピーカーをMP3プレイヤーに機能拡張する
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。
目次
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。
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。
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。）
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。
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。
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。
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
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。
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
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。
5曲選曲できる小型電子オルゴールの製作
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。
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。
目次
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。
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。
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。
素材リスト
最後に、素材リストを貼ります。
- メロディIC
- スピーカー
- 抵抗
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
- 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
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
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。
こんなふうに動きます
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。
目次
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。
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。
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。
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。
自動生成なので解りづらい・・・・。
実際の写真がこちら。
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。
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。
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自作ベランダ水やり機（Arduino電子工作）
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。
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。
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。
目次
自動水やり機のシステム概要
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。。
目次
2020年のソースコード書き初め
2020年のお正月休みは自宅や近所でゆっくり過ごしています。
自宅で過ごすお正月といえば新年の書き初めということで、自作アンパンマンメロディボックスのソースコードを書いてGitHubに公開しました。
作ったきっかけ
曲データは奥さんがコーディングを担当。
奥さんの会社の同僚の方のお子さんがアンパンマンの大ファンということがきっかけでプレゼント用に作りましたが、なかなか楽しめました。中のスイッチは3ビットの音楽セレクタになっていて、8曲の中からメロディーを選択できます。これは2進数の数え方の勉強になります。また、LEDは3ビットのスイッチそれぞれRGBが割り当てられていて、三原色の勉強にもなるという一石三鳥ぐらいを狙った知育玩具の完成です。
実際の動作ムービーはこちら。
アンパンマンメロディボックスの回路図
さて、制御ボードの組み立てです。
以前、安いという理由で1個400円ぐらいのArduino互換ボードを5個セットで買っていましたので、これを制御用ボードとして利用。
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
小型でケースに入りやすく、こうしたメロディボックスの制御ぐらいには十分な性能です。
このArduino互換ボードにLED、スイッチ、スピーカーを接続します。
回路図はこちら。
この互換ボードですが、入力電圧を3V～12Vまで許容しており、単3電池2個で駆動してくれます。これをRAWに接続。
VCC出力は5Vなので、状態表示用のLEDに適切な抵抗を接続してあげます。
スイッチはArduinoがプルアップ付きの入力をサポートしているため、GNDに落ちるスイッチを接続。ONのときにLOWになるよう、スイッチを接続してやります。
スピーカーは秋月で2個100円の圧電スピーカーを使用しました。
ブレッドボードに実装して確かめます。
ブレッドボードに接続したら、下記ソフトを焼いてテストします。
曲をカスタマイズしても良いですし、スイッチの挙動を変えても面白い動きをすると思います。
機構設計
アンパンマンのお菓子入り缶にスイッチ、LED、スピーカー、Arduino、電池をうまく収められるよう、次のような設計を行いました。って言っても、アンパンマンの缶にちょうど入る小型のお茶缶が家に置いてあったので、それを工夫していい感じに収めました。
ブレッドボードで動作確認をしたら、実装します。
LEDは操作部にLEDを固定させるため、別基板に実装し、お茶缶に穴を開けたところに飛び出させました。
お茶缶の裏にドリルで穴を開け、トグルスイッチと電源スイッチ、LED基板を固定します。
Arduino互換ボードにLED基板、スイッチ、圧電スピーカーを接続します。
電源は電池2個を電池ボックスに入れて接続します。
缶に収め、予め底にネジ止めしておいたお茶缶の蓋と接合し、固定します。
動作確認
組み上がったら、電源を入れてテストしましょう。
全スイッチがOFFの状態では、緑LEDが点滅して入力を促します。
スイッチが3ビットになっていて、LEDの色の変化、メロディーの選択を楽しむことができます。
次の動画は、GitHubのソースコードをそのまま動かした様子です。
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した。
活用方法、まとめ
良い入れ物があれば、同じ仕組みで作ることができますし、曲をカスタマイズすることで、いろんなメロディーボックスを作成することができます。
ぜひ、面白い箱が見つかったら組み換えにチャレンジしてみてください！
新しい取り組み
ご縁がありまして、4月から芝浦工業大学・工学マネジメント研究科で非常勤講師を担当することになりました。
エレクトロニクス産業ビジネス論 - 芝浦工業大学 工学マネジメント研究科
もちろん現職の会社での業務もしっかりとやらないといけないので、益々みなさんからご支援・ご協力をいただきながらもがんばっていきたいと思います。担当講義のタイトルにもあるエレクトロニクス産業に18年関わってきた経験を整理し、これからこの業界を担っていく方の研究に少しでもお役に立てればと思います。
写真用ブログ
Fotosammlung - mnishikawaの写真記録
家のすぐ前に鶴見川がありゆっくり散歩しているといろいろな鳥に出会います。鳥の名前や生態を調べているととても奥が深いことがわかり、出会った鳥、見つけた鳥を残しておきたいなあと思うようになりました。というわけで撮った写真や写真について調べたことを少しずつですが新しいブログに残していきたいと思います。
本職（ソフトウェア開発）にかかわる技術的な内容や読書内容は今まで通りこちらに残していきたいと思います。
