PAB: صندوق صوت شخصي: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

ولدت فكرة هذا المشروع من الحاجة إلى التخلص من المكونات الثلاثة الكبيرة لنظام HiFi ، والتي وصلت الآن إلى نهاية حياتها. بالإضافة إلى ذلك ، كنت بحاجة إلى مساحة أكبر في الرف لأشياء أخرى ، لذلك انتهزت الفرصة لبدء الدراسة في صندوق الصوت الشخصي لاستبدال جميع وظائف "العمالقة" الثلاثة القديمة.

يبدو أن Raspberry Pi3B + هو الخيار الأفضل لهذه الأسباب:

• عامل الشكل الصغير واستهلاك الطاقة المنخفض ؛
• إخراج صوت PCM بجودة مقبولة ؛
• توافر mopidy ، خادم موسيقى موسع يطبق بروتوكول mpd ؛
• تكامل عالي للمصادر: الموسيقى المحلية ، CDROM ، تدفقات الراديو ، Spotify ، Tunein ، إلخ.

بدمجها مع عدد قليل من المكونات الأخرى ، تمكنت من إنشاء نظام كامل وبدون رأس ، قادر على تشغيل الموسيقى من الأقراص المضغوطة والملفات المحلية والراديو عبر الإنترنت وقوائم تشغيل Spotify والبودكاست. ومن خلال استخدام الواجهة الأمامية ، يمكنني الآن إدارة جميع عملياتها من أي جهاز متصل بالشبكة المحلية (هاتف ذكي ، كمبيوتر ، كمبيوتر لوحي).

اللوازم

• توت العليق PI3B +
• علبة DVD قديمة
• قارئ الأقراص المدمجة
• 5v-5A امدادات الطاقة
• المكثفات الفائقة
• مكونات مختلفة (ترانزستورات ، LED ، مرحل ، Op-Amp): انظر تفاصيل المشروع

الخطوة 1: حالة وتخطيط المكونات

كانت المشكلة الأولى التي واجهتها هي اختيار وإيجاد حالة مناسبة. لم أجد أي شيء في المنزل ، وجدت مشغل DVD الرخيص هذا على أمازون مقابل بضعة دولارات ، ولكن أي شيء مشابه سيكون جيدًا بما فيه الكفاية. أبعاد العلبة: 27 سم × 20 سم × 3.5 سم.

لقد قمت بإزالة كل المحتوى تمامًا ، واحتفظت فقط باللوحة الصغيرة لإدارة مؤشر LED الأمامي وزر الطاقة ومدخل USB. ثم خططت للتخطيط الداخلي للمكونات الجديدة (انظر الصورة).

الخطوة 2: مفتاح استشعار الصوت المجسم

لماذا مفتاح تلقائي للصوت؟ تنشأ الحاجة من حقيقة أنني غالبًا ما أستمع إلى التلفزيون من خلال مكبر الصوت HiFi ، لكنني لم أرغب في تحديد مفتاح المصدر في مكبر الصوت في كل مرة. مع هذه الدائرة ، يكون إدخال مكبر الصوت هو نفسه دائمًا ، ويتم تحديد المصدر تلقائيًا بواسطة مفتاح استشعار الصوت المجسم.

التخطيطي هو مستقيم للأمام. عندما لا يتم تشغيل PAB ، يأتي مصدر الصوت إلى HiFi من التلفزيون. إذا تم تشغيل PAB ، فإن المرحل يختار الصوت من Raspberry.

الخطوة الثالثة: صندوق المكثفات الفائقة

كما هو معروف ، يؤدي الانقطاع المفاجئ لإمداد الطاقة إلى Raspberry إلى انقطاع التيار الكهربائي الفوري دون تنفيذ إجراء الإغلاق ، مما يعرض نظام التشغيل للخطر وبالتالي وظيفته الإجمالية. يختلف المكثف الفائق عن المكثف التقليدي في خاصيتين أساسيتين: لوحاته في الواقع لها مساحة أكبر والمسافة بينهما أصغر بكثير ، حيث يعمل العازل المتداخل بشكل مختلف عن العازل التقليدي. باستخدام هذه التقنيات ، يمكن تصنيع مكثفات ذات سعة عالية جدًا (بترتيب عدة عشرات من الفاراد) مع الحفاظ على أبعاد صغيرة. لذا فإن الفكرة هي إنشاء "عازلة" 5 فولت عبر المكثفات الفائقة وتفعيل الإغلاق عند اكتشاف غياب جهد الإمداد. بهذه الطريقة ، لن يكون من الضروري بعد الآن التدخل يدويًا لبدء إيقاف التشغيل ، ولكن ببساطة قم بإزالة القابس (أو تنشيط مفتاح) لضمان الإغلاق الآمن.

بالإشارة إلى التخطيطي ، يتم تطبيق مصدر الطاقة على الطرف الأيسر ويمنع الصمام الثنائي Schottky أي عودة للتيار إلى مصدر الطاقة. تعمل مقاومات الطاقة 1.2 × 5 وات على التوازي على الحد من تيار الشحن للمكثفات الفائقة ، لحماية مصدر الطاقة. بدون هذه المقاومات ، فإن تيار الذروة المطلوب بواسطة المكثفين الفائقين المفرغين سيكون بالتأكيد قادرًا على إتلاف مصدر الطاقة. يجب أن يكون الصمام الثنائي للطاقة بالضرورة من نوع شوتكي من أجل إدخال أدنى انخفاض للجهد في السلسلة مع شريط 5V.

يتم توصيل المكثفين الفائقين في سلسلة لضمان أقصى جهد يبلغ 5.4 فولت في نهايتيهما (كل مكثف فائق 10F ، 2.7 فولت) والمقاومتان بالتوازي مع السعات يوازنان تيارات الشحن ويضمنان تفريغًا بطيئًا عند تدوير التوت. إيقاف. تقسم المقاومات 1KΩ الموازية للإدخال 5 فولت من مصدر الطاقة إلى النصف لأخذ الإشارة اللازمة لاكتشاف انقطاع التيار الكهربائي (متصل بـ Raspberry GPIO 7). على عكس خلايا الليثيوم الحديثة ، تضمن المكثفات الفائقة عددًا لا نهائيًا تقريبًا من دورات الشحن والتفريغ ، دون فقدان أي خصائص.

وبالتالي ، ستكون الدائرة قادرة على الحفاظ على طاقة Raspberry وتشغيلها للوقت اللازم لإجراء إيقاف تشغيل منتظم. سيتم اكتشاف بدء عملية الإغلاق بواسطة برنامج يعمل على Raspberry والذي سيراقب حالة GPIO 7 ، التي يتصل بها مستوى الطاقة. عند فصل الطاقة ، يمر GPIO pin 7 عند مستوى منخفض ويطلق عملية الإغلاق. هذا هو الكود:

#! / usr / bin / env python

استيراد RPi. GPIO كعملية استيراد GPIO للعملية الفرعية GPIO.setmode (GPIO. BCM) # استخدم ترقيم GPIO GPIO.set warnings (False) INT = 7 # pin 26 monitors Power Supply # استخدم pull_up ضعيفًا لإنشاء GPIO.setup مرتفع (INT ، GPIO. IN، pull_up_down = GPIO. PUD_UP) def main (): while True: # اضبط المقاطعة على حافة هبوط وانتظر حدوث ذلك GPIO.wait_for_edge (INT، GPIO. FALLING) # تحقق من مستوى الدبوس مرة أخرى إذا كان GPIO.input (INT) == 0: # لا يزال منخفضًا ، إغلاق Pi subprocess.call (['poweroff']، shell = True، / stdout = subprocess. PIPE، stderr = subprocess. PIPE) إذا _name_ == '_main_': الأساسية()

يجب حفظ البرنامج في / usr / local / bin /.py وتهيئته للتشغيل عند بدء Raspberry. من الاختبارات التي تم إجراؤها ، أثبتت قدرات المكثفين الفائقين أنها كافية لضمان وقت إيقاف تشغيل Raspberry. إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من الوقت ، فسيكون ذلك كافيًا لإدخال مكثفين فائقين آخرين بالتوازي مع المكثفات الحالية ، أو استبدالهما بمكثفتين بسعة أكبر.

الخطوة 4: تجميع واستخدام منافذ USB

يوضح Block Schematic كيفية توصيل العديد من الأجهزة لـ PAB في الناقل الرئيسي 3 (+ 5 فولت و USB وستيريو صوتي).

لاحظ أن مصدر طاقة قارئ الأقراص المضغوطة قد تم توصيله مباشرة بمصدر الطاقة الرئيسي من خلال كابل "Y" ، بينما يذهب إدخال الصوت إلى Raspberry. تم استخدام منافذ USB Raspberry الأربعة من أجل:

• قارئ الأقراص المدمجة
• قرص بندريف بسعة 250 جيجابايت لتخزين ملفات الموسيقى المحلية (mp3 ، m4a ، wma ، flac ، إلخ) ؛
• بطاقة micro SD بسعة 16 جيجا بايت (مع محول USB) لتخزين النسخة الاحتياطية الكاملة لجهاز Raspi SD الرئيسي (انظر أدناه) ؛
• اتصال بمنفذ USB خارجي في العلبة.

يمكن استخدام منفذ USB الخارجي لتشغيل الموسيقى الخارجية أو لتشغيل الأجهزة الخارجية. في حالتي ، أقوم بتشغيل جهاز إرسال Bluetooth خارجي لأنني تخلصت من جهاز Raspi الداخلي بسبب النطاق المنخفض وعدم الاستقرار. باستخدام البلوتوث الخارجي أقود مكبري صوت ستيريو مختلفين في المنزل.

تحتوي بطاقة micro SD سعة 16 جيجا بايت (مع محول USB) على نسخة احتياطية كاملة من Raspberry. أنا أستخدم rpi-clone ، والذي كشف أنه مشروع جيد جدًا يسمح بالحصول على نسخة احتياطية كاملة للعمل من Raspberry دون الحاجة إلى إزالة SD الداخلية. لقد قمت بتبديل SD عدة مرات مع تلك الداخلية ، دون أي مشكلة. لذلك قمت بإعداد cronjob لمستخدم الجذر:

#Backup على sda - كل ليلة أربعاء

15 2 * 3 / usr / sbin / rpi-clone sda -u | بريد "نسخ PAB احتياطي على SD - تم"

ثم أعدت استخدام زر الطاقة الأصلي في العلبة لإغلاق وإعادة تشغيل Raspberry ، باتباع هذا الدليل:

الخطوة 5: البرنامج ونظام التشغيل

نظام التشغيل الرئيسي لـ PAB هو نظام Raspbian البسيط (Debian Buster) مع العديد من الإضافات المحددة:

• استنساخ rpi للنسخ الاحتياطي الرئيسي ؛
• ssmtp ، وهو MTA بسيط لإخراج البريد من النظام ؛
• udevil ، للسماح بالتحميل التلقائي لمحركات أقراص USB ؛
• abcde ، للاستيلاء على مجموعة الأقراص المضغوطة وضغطها على أي تنسيق صوتي ؛
• mopidy ، برنامج خفي لمشغل الموسيقى كامل مع مجموعة من المكونات الإضافية.

قمت بعد ذلك بكتابة تطبيق خادم PAB Scheduler كامل باستخدام python3 و tornado ، والذي يكون رمزه خارج نطاق هذه المقالة ، ولكن يمكنني تقديم إرشادات عند الطلب. باستخدام المجدول ، يمكنك إعداد قوائم التشغيل في أي وقت من يومك ، مع التمييز بين أيام الأسبوع وعطلات نهاية الأسبوع.

البرنامج الرئيسي الذي يقوم بتشغيل PAB هو mopidy. لتثبيت وتكوين mopidy (واسع جدًا) ، يرجى الرجوع إلى وثائقه هنا:

هذه هي المكونات الإضافية المثبتة:

• موبيدي السامكسير
• Mopidy- Internetarchive
• موبيدي-محلي-سكلايت
• موبيدي بودكاست
• موبيدي سكروبلر
• Mopidy-Soundcloud
• موبيدي سبوتيفي
• Mopidy-Spotify-Tunigo
• Mopidy-CD
• موبيدي ايريس
• صور موبيدي المحلية
• Mopidy-TuneIn

من أجل التحكم الكامل في PAB ، اخترت امتداد واجهة Iris الأمامية (انظر الصور). هذا تطبيق ويب قوي للغاية مع الميزات التالية:

• ضوابط كاملة على واجهة الويب لـ Mopidy
• دعم محسّن للمكتبات المحلية (مدعوم من Mopidy-Local-Sqlite)
• تصفح وإدارة قوائم التشغيل والمسارات
• اكتشف موسيقى جديدة وشائعة وذات صلة (مدعومة من Spotify)
• استضافت بحرية

• التكامل مع:

  • سبوتيفي
  • LastFM
  • العبقري
  • سنابكاست
  • آيسكاست

بهذه الطريقة ، أنا حر في التحكم في الموسيقى الخاصة بي من أي مكان تقريبًا (كمبيوتر ، جهاز لوحي ، هاتف ذكي).