Bicho falante ativado por movimento baseado no Rpi Pico
Bicho de Halloween que toca sons quando é detectado movimento de pessoas. São necessários apenas alguns componentes externos (fáceis de encontrar e soldar). A placa de uma só face pode ser fabricada em casa. Projeto muito personalizável que envolve múltiplas áreas de conhecimento (STEAM): Eletrônica, programação, marcenaria, artes, etc.
Componente chave: AM312 Mini IR Pyroelectric Infrared Sensor
Conceito:
O projeto é uma pequena modificação do relógio falante , mas neste caso, a energia é ativada por um sensor PIR. Quando uma pessoa se move perto do bicho, um som aleatório é tocado. O Raspberry Pi Pico foi escolhido pelas 3 seguintes razões:
- Não é necessário instalar software para o download inicial do firmware
- A memória onboard de 2 MegaBytes de flash pode armazenar alguma quantidade de sons sem exigir memória externa
- Pode ser alimentado por 2 baterias AA sem componentes adicionais
Rpi Pico consome cerca de 1,6 mA em seu modo de baixo consumo de energia (sono profundo). Parece pouco, mas é muito alto para um circuito alimentado por bateria, pois eles se esgotarão em cerca de dois meses. Por essa razão, um circuito de alimentação externo que pode desligar completamente a placa foi adicionado. Depois disso, o consumo de energia caiu para 70 uA, então as baterias durarão por um ano.
O Rpi Pico atua como armazenador e reproductor de som.
Recursos principais:
- Duas versões da mesma aplicação (quase): Uma desenvolvida em CircuitPython e a outra no C/C++ SDK.
- Compatível com os sistemas operacionais mais comuns.
- Não é necessário instalar aplicativos para o download inicial do firmware.
- Não é necessário recompilar o código (na aplicação desenvolvida em CircuitPython) para mudar os sons.
- Até 3 anos em modo de standby usando uma par de pilhas AA.
- Componentes fáceis de encontrar e soldar.
Software:
Assim que ligado, o Rpi Pico coloca um nível baixo no GPIO que está conectado ao circuito de alimentação para mantê-lo ligado, então decide qual arquivo deve ser tocado e, após o som terminar, é colocado um nível alto no GPIO desligando o Pico. Além disso, é lida uma sensibilidade à luz para não tocar som quando estiver escuro (à noite).
Arquivos de som são reproduzidos aleatoriamente, um por um a cada ligação
Peculiaridades da versão C/C++ SDK
Os sons a serem reproduzidos devem ser convertidos primeiro para o formato WAV de 16 bits mono a 44100 Hz, em seguida convertidos para arrays C[] antes da compilação. A aplicação usa uma PWM via saída digital e interrupções para reproduzir sons.
O programa começa a ser executado logo após a ligação. A principal desvantagem do aplicativo por enquanto é que ele só suporta arquivos .WAV, que são grandes e não podem ser alterados sem recompilar o código.
Peculiaridades da versão CircuitPython:
Sons a serem tocados devem ser convertidos para o formato MP3 mono, o aplicativo usa módulos audiomp3 e audiopwmio para saída de áudio de um pino digital (PWM). Esses arquivos são armazenados no sistema de arquivos fornecido pelo CP, então a sua modificação é simples, basta arrastar e soltar.
Arquivos MP3 podem armazenar cerca de 10 vezes mais tempo de som do que WAV para o mesmo tamanho de arquivo, no entanto, a execução do tempo de execução do CircuitPython leva mais de um segundo após a ligar, então provavelmente não será uma coisa boa para qualquer tipo de aplicação final.
Hardware:
Componentes externos fazem parte de uma das três diferentes funcionalidades:
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On/Off : O circuito é composto por um MOSFET, o terminal de dreno conectado a 3V3_EN e o terminal de fonte conectado a GND. Conectados à porta há 2 elementos: um capacitor para o solo e um resistor para V+. O circuito funciona da seguinte maneira:
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Passo 1: O capacitor é totalmente carregado, ligando o MOSFET e ligando 3V3_EN ao solo, desligando totalmente a placa Rpi Pico.
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Passo 2: O capacitor é rapidamente descarregado pelo breve fechamento dos contatos do movimento do relógio, desligando o MOSFET e ligando a Rpi Pico. A primeira coisa a fazer após a ligar é manter o capacitor descarregado com a ajuda de uma saída GPIO em nível baixo.
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Passo 3: Enquanto o som é reproduzido, o nível baixo na GPIO é mantido. Uma vez que o som termina, a saída GPIO é ligada em nível alto, fazendo com que o MOSFET ligue novamente, desligando a Rpi Pico até o próximo fechamento de Interruptor.
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Amplificador de áudio: amplificador de uma etapa, com um único transistor NPN alimenta um pequeno alto-falante de 8 Ohms. Há também um filtro RC passa-baixa de entrada para suavizar o ruído devido à saída PWM.
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Detecção de dia/noite: Sensor de luz visível para evitar a reprodução de sons à noite. Conectado a um pino ADC.
Montagem da placa:
A Rpi Pico, alto-falante, sensor de luz e contatos de relógio podem ser soldados diretamente à placa para obter um perfil de altura muito pequeno ou adicionar barra de pinos para uma opção mais flexível.
A placa de de camada única pode ser gravada em casa. Há algumas pad GPIO livres para experimentação e também furos de montagem perto das cantos.
Para construir o bicho, escolha uma placa ou disco feito de plástico ou madeira, com diâmetro suficiente para esconder o placa de som. Fixe todos os componentes eletrônicos e, em seguida, acessórios decorativos, como luzes LED. Finalize com a pintura.
Um transistor NPN foi adicionado ao sensor PIR para invertê-lo sinal para mantê-lo compatível com o circuito original.
Lista de materiais
| Componente | Ligação do compra | Folha de dados |
|---|---|---|
| Barra de pinos fêmea 2.54mm | Compre aqui | FHA3-S1XX.pdf |
| Barra de pinos macho 2.54mm | Compre aqui | PHA1-S3XX.pdf |
| 1/4W 1% TH Resistors | Compre aqui | MGR-SERIES.pdf |
| Botão Microchave Push Button 6x6mm | Compre aqui | TS-1301.pdf |
| Raspberry Pi Pico | Compre aqui | pico-datasheet.pdf |
| Suporte Caixa para 2 Pilhas AA para PCB | Compre aqui | Comfortable_Catalog.pdf |
| 8 Ohm Alto-falante 29 mm 0.25W | Compre aqui | DXP29W-A.pdf |
| MOSFET 2N7000 | Compre aqui | NDS7002A-D.pdf |
| TRANSISTOR BIPOLAR NPN 2N2222A | Compre aqui | P2N2222A-D.pdf |
| TH Capacitor eletrolítico radial | Compre aqui | TS13DE-CD110X.pdf |
| TH Capacitor ceramico disco | Compre aqui | TS15.pdf |
| Fotodiodo de luz visível TEPT5700 | Compre aqui | tept5700.pdf |
| AM312 Mini Pir Sensor De Movimento | Compre aqui | AS312.pdf |
Placa de circuito impresso
| Placas de circuito impressas (PCB) | Ligação do compra | Arquivos de origem |
|---|---|---|
| Placa de som (diretório de hardware) | Compre aqui | SINSONTE |
Software
| Software | Arquivos de origem |
|---|---|
| Firmware CircuitPython & SDK C/C++ (diretório de software) | SINSONTE |
Componentes opcionais:
| Componente | Ligação do compra | Folha de dados |
|---|---|---|
| Broca Escalonada bit 3 a 20 mm | Compre aqui | 3_pc_set_3-20mm_drill_bit_incremental_center_punch.pdf |
