PAB: henkilökohtainen äänilaatikko: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Tämän projektin idea syntyi tarpeesta raaputtaa kolme suurta hifi -järjestelmän osaa, jotka olivat nyt saavuttaneet käyttöikänsä. Lisäksi tarvitsin enemmän tilaa hyllylle muille esineille, joten käytin tilaisuutta aloittaakseni opiskelun Personal Audio Box -laatikossa korvaamaan kaikki kolmen vintage -jättiläisen toiminnot.

Raspberry Pi3B+ näytti olevan paras valinta seuraavista syistä:

• Pieni muoto ja alhainen virrankulutus;
• Hyvä PCM -äänilähtö hyväksyttävällä laadulla;
• Saatavuus mopidy, laajennettava musiikkipalvelin, joka toteuttaa mpd -protokollan;
• Lähteiden korkea integrointi: paikallinen musiikki, CDROM, radiovirrat, Spotify, Tunein jne.

Yhdistämällä sen muutamiin muihin komponentteihin pystyin luomaan täydellisen ja päätön järjestelmän, joka pystyy toistamaan musiikkia CD -levyiltä, paikallisista tiedostoista, online -radiosta, Spotify -soittolistoista ja podcasteista. Käyttöliittymän avulla voin nyt hallita kaikkea sen toimintaa mistä tahansa lähiverkkoon kytketystä laitteesta (älypuhelin, tietokone, tabletti).

Tarvikkeet

• Vadelma PI3B+
• Vanha DVD -kotelo
• CD -ROM -lukija
• 5v-5A virtalähde
• Superkondensaattorit
• Eri komponentit (transistorit, LED, rele, Op-Amp): katso projektin tiedot

Vaihe 1: Kotelo ja komponenttien asettelu

Ensimmäinen ongelmani oli sopivan kotelon valitseminen ja löytäminen. Kun en löytänyt mitään kotona, löysin tämän halvan DVD -soittimen Amazonista muutamalla dollarilla, mutta mikä tahansa vastaava on tarpeeksi hyvä. Kotelon mitat ovat 27 x 20 x 3,5 cm.

Poistin kokonaan kaiken sisällön pitäen vain pienen levyn hallitsemassa etulevyä, virtapainiketta ja USB -tuloa. Sitten suunnittelin uusien komponenttien sisäisen asettelun (katso kuva).

Vaihe 2: Äänen stereotunnistin

Miksi automaattinen äänikytkin? Tarve johtuu siitä, että kuuntelen usein televisiota HiFi -vahvistimen kautta, mutta en halunnut valita vahvistimen lähdekytkintä joka kerta. Tässä piirissä vahvistimen sisääntulo on aina sama ja lähde valitaan automaattisesti äänistereoanturikytkimellä.

Kaavio on suoraviivainen. Kun PAB -soitin ei toista, HiFi -laitteen äänilähde tulee televisiosta. Jos PAB toistaa, rele valitsee äänen Vadelmasta.

Vaihe 3: Superkondensaattorilaatikko

Kuten tiedetään, vadelman virransyötön äkillinen katkeaminen aiheuttaa välittömän virrankatkaisun ilman sammutustoimenpiteen suorittamista ja vaarantaa käyttöjärjestelmän ja siten sen koko toiminnallisuuden. Superkondensaattori eroaa perinteisestä kondensaattorista kahdella olennaisella ominaisuudella: sen levyillä on itse asiassa suurempi pinta -ala ja niiden välinen etäisyys on paljon pienempi, koska välissä oleva eristin toimii eri tavalla kuin tavanomainen dielektrinen. Näillä tekniikoilla voidaan valmistaa erittäin suuren kapasiteetin (useiden kymmenien Faradien luokkaa) kondensaattoreita säilyttäen pienet mitat. Ideana on siis luoda 5 voltin "puskuri" superkondensaattoreiden kautta ja aktivoida sammutus, kun verkkojännitteen puute havaitaan. Tällä tavoin sinun ei enää tarvitse puuttua manuaalisesti sammutuksen käynnistämiseen, vaan yksinkertaisesti irrottaa pistoke (tai aktivoida kytkin) turvallisen sammutuksen varmistamiseksi.

Kaavion perusteella virtalähde syötetään vasempaan liittimeen ja Schottky -diodi estää virran palautumisen virtalähteeseen. Kaksi 1,2 Ω 5 W: n tehovastusta rajoittavat superkondensaattorien latausvirtaa suojaamaan virtalähdettä. Ilman näitä vastuksia kahden purkautuneen superkondensaattorin vaatima huippuvirta voisi melkein varmasti vahingoittaa virtalähdettä. Tehodiodin on välttämättä oltava Schottky -tyyppistä, jotta jännitehäviö voidaan lisätä sarjaan 5 V: n baarin kanssa.

Kaksi superkondensaattoria on kytketty sarjaan, jotta niiden päissä on enintään 5,4 voltin jännite (kukin superkondensaattori on 10 F, 2,7 V), ja kaksi kapasitanssin rinnalla olevaa vastusta tasapainotavat latausvirrat ja takaavat hitaan purkauksen vadelman kääntämisen yhteydessä vinossa. Tulon kanssa yhdensuuntaiset kaksi 1 KΩ: n vastusta jakavat virtalähteen 5 V: n puoliksi ottaakseen tarvittavan signaalin sähkökatkon havaitsemiseksi (kytketty Raspberry GPIO 7: een). Toisin kuin nykyaikaiset litiumkennot, superkondensaattorit takaavat lähes loputtoman määrän lataus- ja purkausjaksoja menettämättä mitään ominaisuuksia.

Piiri pystyy näin ollen pitämään Vadelma virralla ja toiminnassa säännöllisen sammutuksen aikana tarvittavan ajan. Sammutusprosessin alkamisen havaitsee Raspberry -ohjelmassa käynnissä oleva ohjelma, joka valvoo sen GPIO 7: n tilaa, johon tehotaso on kytketty. Kun virta katkaistaan, GPIO -nasta 7 kulkee matalalla tasolla ja käynnistää sammutuksen. Tämä on koodi:

#!/usr/bin/env python

tuoda RPi. GPIO GPIO -muotoon tuoda aliprosessi GPIO.setmode (GPIO. BCM) # käytä GPIO -numerointia GPIO.setwarnings (False) GPIO. IN, pull_up_down = GPIO. PUD_UP) def main (): kun True: # aseta keskeytys putoavalle reunalle ja odota sen tapahtuvan GPIO.wait_for_edge (INT, GPIO. FALLING) # tarkista nastataso uudelleen, jos GPIO.input (INT) == 0: # edelleen alhainen, sammuta Pi -aliprosessi.call (['poweroff'], shell = True, / stdout = aliprosessi. PIPE, stderr = aliprosessi. PIPE), jos _name_ == '_main_': pää ()

Ohjelma on tallennettava kansioon/usr/local/bin/.py ja määritettävä toimimaan, kun Vadelma käynnistyy. Suoritettujen testien perusteella kahden superkondensaattorin kapasiteetit ovat osoittautuneet riittäviksi varmistamaan Vadelman sammutusajan. Jos aikaa tarvitaan enemmän, riittää, että otetaan käyttöön kaksi muuta superkondensaattoria rinnakkain olemassa olevien kanssa tai korvataan ne kahdella suuremman kapasiteetin omaavalla.

Vaihe 4: USB -porttien kokoaminen ja käyttö

Lohkokaaviossa näytetään, kuinka useat PAB -laitteet liitetään 3 pääväylään (+5 V, USB ja stereo).

Huomaa, että CD -lukijan virtalähde on kytketty suoraan päävirtalähteeseen "Y" -kaapelilla, kun taas äänitulo menee Raspberrylle. Neljää USB -vadelmaporttia on käytetty seuraaviin tarkoituksiin:

• CD -lukija;
• 250 Gt: n pendrive paikallisten musiikkitiedostojen (mp3, m4a, wma, flac jne.) tallentamiseen;
• 16 Gt: n mikro-SD-kortti (USB-sovittimella) Raspi-päämuistin täydellisen varmuuskopion tallentamiseksi (katso alla);
• liitäntä kotelon ulkoiseen USB -porttiin.

Ulkoista USB -porttia voidaan käyttää ulkoisen musiikin toistamiseen tai ulkoisten laitteiden virtalähteeksi. Minun tapauksessani käytän ulkoista Bluetooth -lähetintä, koska olen hylännyt Raspin sisäisen lähettimen matalan kantaman ja epävakauden vuoksi. Ulkoisen Bluetoothin avulla ajelen kotona 2 eri stereokaiutinta.

16 Gt: n micro SD -kortilla (USB -sovittimella) on täysi Vadelma -varmuuskopio. Käytän rpi-kloonia, joka on osoittautunut erittäin hyväksi projektiksi, joka mahdollistaa Raspberryn täydellisen toimivan varmuuskopion ilman sisäisen SD: n poistamista. Olen vaihtanut tämän SD: n monta kertaa sisäiseen, ilman ongelmia. Joten olen asentanut cronjobin root -käyttäjälle:

#Backup on sda - joka keskiviikko -ilta

15 2 * * 3/usr/sbin/rpi -klooni sda -u | mail -s "PAB -varmuuskopiointi SD -kortille - valmis"

Olen sitten käyttänyt uudelleen kotelon alkuperäistä virtapainiketta sammuttaakseni ja käynnistääkseni Vadelman uudelleen tämän oppaan mukaisesti:

Vaihe 5: Ohjelmisto ja käyttöjärjestelmä

PAB: n pääkäyttöjärjestelmä on tavallinen Raspbian -minimaali (Debian Buster), johon on lisätty useita lisäyksiä:

• rpi-klooni päävarmuuskopiointia varten;
• ssmtp, yksinkertainen MTA sähköpostin poistamiseksi järjestelmästä;
• udevil, mahdollistaa USB -asemien automaattisen asennuksen;
• abcde, napata CD -kokoelmani ja pakata sen mihin tahansa äänimuotoon;
• mopidy, täysi musiikkisoittimen demoni, jossa on joukko laajennuksia.

Olen sitten kirjoittanut täydellisen PAB Scheduler -palvelinsovelluksen käyttäen python3- ja tornado -ohjelmia, joiden koodi ei kuulu tämän artikkelin soveltamisalaan, mutta voin antaa ohjeita pyynnöstä. Schedulerin avulla voit asettaa soittolistoja mihin tahansa vuorokauden aikaan erottaen arkipäivät viikonloppuista.

Tärkein PAB -ohjelmisto on mopidy. Mopidyn asennuksesta ja konfiguroinnista (melko laaja) saat sen dokumentaatiosta täältä:

Nämä ovat asennettuja laajennuksia:

• Mopidy-Alsamixer
• Mopidy-Internetarchive
• Mopidy-paikallinen-Sqlite
• Mopidy-Podcast
• Mopidy-Scrobbler
• Mopidy-Soundcloud
• Mopidy-Spotify
• Mopidy-Spotify-Tunigo
• Mopidy-Cd
• Mopidy-Iris
• Mopidy-Local-Images
• Mopidy-TuneIn

Saadaksesi täyden hallinnan PAB: stä, olen valinnut Iris -käyttöliittymän laajennuksen (katso kuvat). Tämä on erittäin tehokas verkkosovellus, jolla on seuraavat ominaisuudet:

• Täydet verkkopohjaiset käyttöliittymän ohjaimet Mopidylle
• Parempi tuki paikallisille kirjastoille (powered by Mopidy-Local-Sqlite)
• Selaa ja hallinnoi soittolistoja ja kappaleita
• Löydä uutta, suosittua ja siihen liittyvää musiikkia (powered by Spotify)
• Vapaasti isännöity

• Integrointi:

  • Spotify
  • LastFM
  • Nero
  • Snapcast
  • Icecast

Tällä tavalla voin vapaasti hallita musiikkia melkein mistä tahansa (tietokone, tabletti, älypuhelin).