Вот и пришло время рассказать о том, что же такого было внутри моей шкатулки, выпиленной лобзиком из фанеры . В основе всего была принципиальная электрическая схема на контроллере, питающаяся от 2 батареек Krona (9+9 В). Музыку я записал на SD-карту объемом 16-32 Мб. Причем шкатулка при каждом открывании проигрывала новую мелодию. Начнем по порядку!
Элементная база содержимого шкатулки
Ядром схемы является микроконтроллер Atmega16, 40-пиновый, который как раз управляет воспроизведением мелодий. Корпус у него DIP, чтобы легко можно было вставлять и вынимать из панельки, расположенной на плате. Картинка Atmega16 следующая:
Другой не менее важной микросхемой служит аудиоусилитель LM4860M на 1 Вт, 16-пиновый, с выходов которого усиленный сигнал идет на 8-Омный динамик. Исполнение данной микросхемы я взял в корпусе SO16.
Также потребуются 2 микросхемы – преобразователя напряжения: 7805 в корпусе TO-220, на выходе которого получается постоянное напряжение +5 В, и IRU1117-33 в корпусе SOT-223, с постоянным выходным напряжением +3,3 В, от которого питается SD-карта. Изображение этих микросхем ниже:
Для запуска контроллера нужен кварцевый генератор на 16 МГц. SD-карта на 16-32 Мб, сейчас такую маленькую по объему флеш-карту сложно достать, а раньше они шли с некоторыми моделями фотоаппаратов в комплекте. Все резисторы и конденсаторы – в SMD исполнении для поверхностного монтажа.
Принципиальная электрическая схема музыкальной шкатулки
Электрическая схема шкатулки выглядит так:
Как видно, из 40 ножек микроконтроллера используются всего лишь 18. Выводы с 5 по 8 – обмен с SD-картой, 9-й – для сброса контроллера, 10 – питание +5В, 11,31 – земля, 33-40 – через делитель на аудиоусилитель. Микроконтроллер Atmega16 нужно прошить, но не на самой плате, а на специальном устройстве, подключенном к компьютеру через RS-232. Обмен с компьютером идет через SPI интерфейс контроллера (выводы 5-8). Прошивка закачивается с помощью компьютерной программы PonyProg. Сама прошивка (Music_box_16.hex) и скриншот устанавливаемых фьюзов в PonyProg (PonyProg_Mega16_Fuses.bmp) находятся в приложенном архиве. Также в нем найдете технические описания (datasheets) на используемые микросхемы и микроконтроллер.
Схема печатной платы
Разводку дорожек по печатной плате я делал в программе Sprint Layout4. Соответственно файлик shkatulka.lay находится в архиве. Плата размерами 130х70 мм из одностороннего фольгированного гетинакса. Все SMD резисторы и конденсаторы, микросхема LM4860M, IRU1117-33 размещаются на стороне дорожек, а микроконтроллер, слот для SD-карты, электролитические конденсаторы, микросхема 7805 – на другой. Рисунок печатной платы представлен ниже:
Для травления платы я использовал старый “метод утюга” и хлорное железо. Потом припаял все элементы, вне платы остались динамик, кнопка включения и питание от двух 9 В батареек. К сожалению, тогда у меня не было под рукой фотоаппарата, да и цели такой не стояло (запечатлеть свою работу), поэтому полученный мною монтаж показать не имею возможности, а разбирать неразборную шкатулку не буду. Тогда я оставил себе возможность только менять батарейки, и перезаписывать флешку.
Запись мелодий для шкатулки
SD-карту нужно отформатировать в FAT16. Мелодии, которые вы хотите, чтобы они проигрывались шкатулкой, следует подготовить. Общее количество мелодий – до 100. Время проигрывания – 1 минута. Формат аудио – .wav PCM 16 кГц 8 бит моно. Файлы назвать – “ring_00.wav”, “ring_01.wav” и т.д.
Архив.7z для скачивания:
Начинка для шкатулки (5.8 MiB, 281 hits)
Ну вот и все! Собирайте, запускайте и наслаждайтесь!
P.S. Не забудьте подписаться на рассылку (-> справа в сайдбаре)!
У нашей маленькой принцессы, моей любимой племянницы, приближается первый в ее жизни день рождения. На день рождения ее мамы в феврале (моей младшей сестренки) дети разбили любимую музыкальную игрушку нашей крошки, стеклянный шар с мишками. И я не дала выбросить музыкальный механизм из нее с расчетом на то, что я что-нибудь придумаю. И вот я решила сделать шкатулку. Девочки любят шкатулки. Я сама девочка и я знаю:) Пока наша Сонечка маленькая, мама будет собирать любимые девочками сокровища в виде бусиков, колечек и браслетов.
Одно из моих хобби это шкатулки ручной работы, и за много времени, что я занимаюсь этим, у меня уже поднакопилось много всяких материалов.
Итак. Нам понадобиться жестяная банка из-под печенья или конфет. Так же можно купить просто жестяную банку. В магазинах товаров для рукоделия сейчас можно найти любые банки. Я нашла жестяные банки в магазине с чаем и кофе. Просто банки. Но на этот раз мне досталась банка из-под печенья кондитерской фабрики "Спартак". Она большая. В диаметре 22 см, а по высоте 7,5 см.
Шпатлевка по металлу, акриловая грунтовка, акриловый лак, клей ПВА, кисти, декупажная рисовая карта с нотами (рисовую карту можно заменить декупажной салфеткой), ножницы, музыкальный механизм. Так же нам понадобиться клеевой пистолет и клей-карандаш. Мне нравится работать с рисовыми салфетками и картами. Под воздействием клея они не рвутся и не деформируются. И у них приятная на ощупь текстура. Все остальное будет подбираться по ходу работы. Иногда в самом начале я не знаю, что у меня получится в результате. То есть, обычно в самом начале есть некоторая теория, но очень часто в процессе работы что-то меняется.
Но в моей банке есть один существенный минус. Поверхность крышки не гладкая. На ней выдавлены печенюжки. Поэтому я взяла автомобильную шпатлевку по металлу и все это дело выровняла. Фото процесса нет, так как фотографировать было некому, к тому же воняет шпатлевка крайне резко и неприятно. Когда шпатлевка подсохла, ее необходимо ошкурить. Я специально не ошкуривала до идеальной ровности и гладкости.
Затем покрываем всю нашу будущую шкатулку грунтом в один, а лучше в два слоя. Второй слой наносится только после того как первый слой хорошенько высох. Я думаю, не нужно объяснять для чего нужен грунт.
Так все высохло. Пришел черед нашей салфетки. Сначала оклеиваем крышку. Вспоминаем уроки труда в начальной школе. Вырезаем круг диаметром равным диаметру верхней части крышки плюс высота крышки плюс пара сантиметров на всякий случай. Наносим кисточкой клей на крышку и аккуратно прикладываем наш круг на верхнюю часть крышки, разравниваем, чтобы не было складочек. Очень аккуратно, чтобы не порвать. К сожалению, фото процесса нет, так как фотографировать было некому. Разровняли на верхней части, теперь берем в руки крышку и аккуратно, смачивая в клее, кисточкой приклеиваем карту к боковым стенкам крышки. Таким же образом оклеивает нижнюю часть нашей будущей шкатулки. Здесь проще. Нужна полоса высотой от стопорного ободка до дна плюс высота до днища. У меня плюс 5 мм к основной длине. И круг. Ставим нашу шкатулку на карту и обрисовываем ее карандашом. Ставим сохнуть.
У меня сохло несколько часов. Клей должен полностью высохнуть перед нанесением лака. Иначе лак будет липнуть к рукам. Я купила в строительном магазине лак для древесины. Специальные лаки для декупажа подводили меня не один раз. Они дорогие и липнут к рукам в готовом изделии. Поэтому я пошла и купила лак в строительном магазине. Мне не нравится глянец, потому при выборе лака я остановилась на лаке, который имеет матовую поверхность.
Значит, следующим этапом будет нанесение лака. Лак нужно наносить строго по инструкции. В два слоя. Тщательно высушивая каждый слой.
Ну вот. Высушили. Теперь начинается самое интересное. В самом начале я забыла сделать отверстие под музыкальный механизм, поэтому пришлось делать отверстие уже после нанесения лака. Отверстие делайте очень аккуратно. Я пренебрегла техникой безопасности и всадила себе в палец отвертку прямо в венку. Залив дыру перекисью и с трудом остановив кровь, я приступила к креплению музыкального механизма. В виду того, что я была слегка травмирована, я забыла сделать фото данного процесса. Потом оказалось, что ключик, который мне подобрал знакомый часовой мастер очень большой и некрасивый. И тогда я с помощью своего очарования уговорила знакомого токаря сделать мне маленький ключик з латуни. Вот он красавец.
Так. Теперь приступаем к работе над внутренним "убранством". В первую очередь нужно отделать стенки, дно и спрятать механизм. Берем картон и вырезаем детали. Я где-то давно откопала очень классный спрессованный картон толщиной 3 мм. Из него вырезаю детали, которые буду скрывать механизм. Донышко и боковинку вырезала из картона плотностью 300 г/м2. Такие же детали только с припуском вырезаем из бархата. Вот они детали. Берем клей-карандаш и бархат. Мне очень нравится приклеивать ткань к картону именно клеем-карандашом. Я покупаю дорогие карандаши фирм кохинор или эрих краузе. Но сейчас как назло не нашла ни того ни другого и снова купила в строительном магазине самый дорогой клей-карандаш немецкого производителя. Брала на свой страх и риск, но он себя оправдал. Значит, наносим клей на картон и прикладываем бархат. Даем подсохнуть и подклеиваем припуски. Как-то так.
Боковинка
Это короб под механизм
Донышко
При помощи клеевого пистолета, закрепляем бархатные детали внутри шкатулки. Вот уже в готовом виде.
Дальше делаем ящичек для мелочей. Изначально я хотела сделать ящичек, который был бы как бы продолжением короба под механизм. Но когда я все примерила, поняла что получается какая-то фигня и решила ящичек сделать отдельно. Вырезала сектор круга (крышку) и стеночку из толстого картона. Оклеила их вместе на расстоянии 4 мм друг от друга, чтобы конструкция сгибалась. Обрезала бархат по краю. Ниткой с иголкой сшила края бархата. И закрепила все внутри шкатулки. Мне все показалось бледным, и я с помощью клеевого пистолета закрепила по стыкам коричневый атласный шнур. Бусинки в качестве стопора, чтобы крышка не проваливалась.
Оклеиваем с обоих сторон. Сгибается.
Сшиваем края
Посмотрела на результат и решила добавить еще одно отделение. А чтобы было интересно (я же делаю шкатулку для девочки) вместо крышки сделала имитацию мешочка, затягивающегося атласным шнуром. Все крепится клеевым пистолетом. Ну вот. Вроде бы ничего так.
Вот уже с мешочком
Теперь нужно декорировать наружную часть шкатулки. Я честно и долго и в разных местах искала тесьму, которая мне была нужна, но не нашла. И потому купила что было, чтобы сделать то, что меня бы устроило. Лента из органзы, атласный шнур и полоска бархата. Я взяла ленту из органзы и утюгом с помощью клеевой тесьмы приклеила на нее бархатную полоску. Всю эту красоту я клеевым пистолетом приклеила к шкатулке. Чего-то не хватает. Бледно. Тогда я клеевым пистолетом приклеила атласный шнур по краю бархатной ленты. Из бархата и ленты из органзы я соорудила бант и прикрепила его рядом с ключиком. Таким образом я скрыла место стыка тесьмы и немножко спрятала ключик.
Ну из-за чего бы еще я захотела купить музыкальную шкатулку? Тут увидела отзыв, там увидела механизм - пазл сошелся и вот она у меня на столе в симпатичной коробочке.
На Алиэкспрессе можно было купить уже готовую конструкцию, но тут проснулась жаба и начала меня душить. Отдавать больше, чем 3 у.е. за музыкальную шкатулочку? Если только она будет из золота с бриллиантами (ну ладно, фианитами )...
Решено было купить музыкальный механизм и самостоятельно сделать коробочку.
Стоимость на момент покупки: 2.9 у.е.
Упакован механизм был так, что я подумала сначала, что продавец ошибся и отправил мне музыкальную шкатулку уже в каком-нибудь корпусе. Но когда я развернула пакет, оказалось, что основной объем составляет упаковочный материал. Для чего? ВНИМАНИЕ: чтобы не помялась картонная коробочка с бантиком.
Сам механизм металлический - ему вряд ли что-то будет, даже если на него наступить. Даже выпирающая часть рукоятки очень прочная.
Все предельно просто. Берем механизм, подбираем или мастерим сами коробочку, устанавливаем механизм в коробочку болтами... СТОП! А где же обещанные болтики?
Про болтики я вспомнила спустя неделю, когда снова полезла смотреть описание товара продавца. У него на фотографиях механизм с 3 болтами для крепления, а мне пришло без них. Где мои болтики???
Пришлось лепить на двусторонний скотч ко дну коробочки. А т.к. у мужа был период под названием: "Что бы еще такого склеить двухфазным клеем? ", то механизм был посажен для надежности на него. Клея осталось много? Не беда... сейчас мы заклеим коробочку наглухо!
На мой вопрос: "Зачем заклеил саму коробочку? " ответа не последовало, муж только плечами пожал и улыбнулся. Пришлось томно вздохнуть, покачать головой и опробовать механизм в действии в новом корпусе от старых часов Ракета.
В коробочке пришлось проделать отверстие для ручки. С этой задачей легко справился китайский Дремель (отзыв будет ). Но зачем мужу понадобилось делать второе отверстие - снова осталось загадкой. Звучание было точно таким же и без него.
ОПИСАНИЕ.
Механизм и корпус металлические за исключением пластиковых шестерней и внутреннего барабана. Ручка вращается в обе стороны, но звучание дает только правильное направление.
Размер механизма 4.4 х 3.4 х 2 см + вращающаяся ручка.
У ручки наконечник подвижный для удобства вращения.
Продавец отправлял заказ в случайном порядке и из 6 мелодий мне достался барабан 002B с музыкой - "Финал Лебединого озера".
Есть вероятность того, что можно продавца попросить прислать конкретный барабан, но для этого необходимо знать все их номера и звучания. Я осталась довольна выбором продавца.
Звучание громкое будет в том случае, если механизм установлен на твердую поверхность. В коробочке звук усиливается вдвое. Если музыкальную шкатулку крутить на кухне, то ее будет слышно даже в комнате.
Мелодия приятная, привирание заметила только одно в конце, но может быть так и надо. Чем быстрее крутишь рукоятку, тем быстрее играет мелодия и наоборот: чем медленнее крутишь - тем медленнее вращается барабан.
ДЛЯ РЕБЕНКА.
Покупала механизм из разных соображений:
- Захотелось.
- Развитие ребенка.
Что может развить механизм музыкальной шкатулки у ребенка:
- Логику и сообразительность - куда и как вращать, чтобы зазвучала мелодия.
- Слух - приятные мелодии с правильными нотами.
- Чувство прекрасного - Лебединое озеро и музыка из него - это классика.
- Мелкую моторику - рукоятка маленькая и держать ее нужно пальчиками крепко.
- Чувство такта (ритма) - вращая быстрее или медленнее задается темп.
- Фантазию, воображение - если делать корпус вместе.
ВЫВОД.
Механизмом я осталась довольна и ребенку музыкальная шкатулка понравилась. Потраченные деньги не жалко. Была идея сделать музыкальную шкатулку в стиле оформления макаронными изделиями и крупами, кофейными зернами, квиллингом или аппликациями...
Когда утихомирила свою разбушевавшуюся фантазию, я поняла, что ребенок не даст долго прожить оформлению и самым разумным вариантом музыкальной шкатулки будет как раз наглухо заклеенная квадратная коробочка от часов.
Желаю Вам удачных покупок!
AliExpress - оптовый интернет-гипермаркет. Тонкости Али, его плюсы и минусы, наши нескончаемые заказы (аксессуары, микросхемы, техника, игрушки, для себя любимой и др.) в фото-репортаже от шопоголика.
Оплачивать покупки на Али
Люди, которые предпочитают изготавливать памятные вещи и подарки самостоятельно, рано или поздно задумываются о том, как сделать шкатулку своими руками. Для этого вовсе не нужно иметь каких-либо особых навыков в конкретной сфере. Для работы понадобятся набор инструментов и подручные материалы: картон, ткань, фанера, стекло и т. д. Можно использовать и старые открытки или жестяную банку из-под печенья или чая.
Самодельная шкатулка в виде книги из картона
Изготовить шкатулку из картона можно всего за несколько часов . Для этого понадобятся следующие материалы и инструменты:
- переплётный картон;
- отрез хлопковой ткани размером 300 мм х 600 мм;
- тонкий синтепон;
- скрап-бумага 300 мм х 300 мм;
- кружево из хлопка 300 мм длиной и 30 мм шириной, металлическую рамку для декора и т. д.;
- быстросохнущий и не оставляющий следов клей;
- двухсторонний скотч;
- ножницы;
- канцелярский нож;
- карандаш;
- железная линейка.
Вся работа подразделяется на несколько этапов:
- подготовительный;
- изготовление основы;
- создание «обложки»;
- декорирование.
Подготовительные работы
На этом этапе надо сделать все необходимые заготовки из картона, ткани, синтепона и бумаги для внутренней отделки. Из переплётного картона нужно вырезать восемь элементов:
- 170 мм х 115 мм - 2 шт.;
- 170 мм х 30 мм - 1 шт.;
- 160 мм х 110 мм - 1 шт.;
- 160 мм х 40 мм - 2 шт.;
- 108 мм х 40 мм - 2 шт.
Из синтепона заранее сделать заготовки со следующими размерами:
- 400 мм х 40 мм;
- 170 мм х 115 мм;
- 170 мм х 30 мм.
Работа с каркасом
Алгоритм действий:
Изготовление «обложки»
Порядок действий:
Декор
Для украшения будущей шкатулки целесообразно выбрать любые понравившиеся элементы, которые можно пришить или наклеить. В данном случае использовались бирка, металлическая рамка и кружево.
Порядок действий:
Из открыток
Из старых открыток со схожей тематикой можно изготовить «сундучок» для хранения фотографий. Необходимые материалы и инструменты:
- старые открытки;
- нитки (мулине, вязальные, ирис);
- иголка с широким ушком;
- ножницы;
- карандаш;
- линейка.
Для изготовления целесообразно воспользоваться чертежами:
С помощью данных чертежей необходимо создать выкройки. Для этого нужно перенести элементы на открытки и вырезать детали по контуру.
Алгоритм действий:
Классическая из фанеры
Для начинающих мастеров проще всего изготовить шкатулку из фанеры. Необходимые материалы и инструменты:
Подготовительный этап
Прежде чем переходить непосредственно к изготовлению шкатулки необходимо выпилить из фанеры несколько заготовок со следующими размерами:
- 23 см х 14 см - 1 шт. (дно шкатулки);
- 14 х 7 см - 2 шт. (торцевые боковины);
- 25 см х 7 см - 2 шт. (боковины);
- 25 см х 16 см - 1 шт. (крышка);
- 14 см х 4 см - 2 шт. (внешние перегородки);
- 14 см х 9 см - 1 шт. (внешняя крышка №1);
- 14 х 7,5 см - 1 шт. (внешняя крышка №2).
Также нужно заранее сделать детали для сбора малого короба, который будет располагаться внутри шкатулки:
- 4,5 см х 4,5 см - 4 шт.;
- 4,5 см х 6 см - 2 шт.;
- 6 см х 6 см - 1 шт.
При распиле фанеры лобзиком края получаются неровными. Поэтому их необходимо отшлифовать, так же как и поверхность стенок, которые будут находиться внутри шкатулки.
Сборка внешнего каркаса
На этом этапе необходимо собрать основу. Порядок действий:
Изготовление малого короба и большой крышки
Порядок действий:
- Изготовить маленький короб по тому же принципу, что и большой.
Обжиг и покрытие морилкой
Алгоритм действий:
- Слегка обжечь заготовку, чтобы образовались красивые подпалины.
Работать с паяльной лампой нужно очень осторожно. Фанеру необходимо прижигать только слегка, чтобы избежать образования некрасивых жжёных сколов.
Свадебная из стекла
Стеклянная шкатулка для колец может стать хорошим подарком на свадьбу. Для работы понадобятся следующие инструменты и материалы:
- стекло оконное толщиной 3 мм или витражное;
- стеклорез;
- паяльник;
- шлифовальная машинка;
- перманентный маркер синего цвета;
- линейка;
- медная фольга с чёрной подложкой;
- флюс;
- спирт;
- натуральная губка;
- припой;
- антиоксидант.
Свадебная шкатулка делается в форме открытого икосаэдра, который состоит из правильных треугольников со сторонами, равными 6,5 см и высотой 5,6 см. Чтобы правильно нарезать стекло, понадобится выкройка.
Порядок действий:
1. Накладываем выкройку на стекло, обводим контуры маркером.
2. Вырезаем стеклянный треугольник по контуру с помощью стеклореза и линейки. Нажимать на него нужно достаточно сильно, чтобы края получились более ровными.
3. Перевернуть стекло обратной стороной, положить его на линейку и нажать, чтобы отломать получившуюся деталь.
4. Используя выкройку вырезам все остальные стеклянные элементы шкатулки. Всего должно получиться 15 треугольников.
5. Осмотреть края деталей на предмет сколов и неровностей.
6. Чтобы детали получились идеально ровными, края следует отшлифовать с помощью специальной шлифовальной машинки. При этом глаза нужно прикрыть защитными очками, чтобы мелкие осколки не попали в них.
7. Обработанные куски стекла необходимо ополоснуть водой и высушить естественным путём на бумажном полотенце.
8. Прежде чем переходить к декорированию элементов медной фольгой, нужно каждый кусок стекла протереть спиртом.
9. Чтобы украсить детали шкатулки фольгой аккуратно, стекло надо поместить в середину ленты.
10. Обернуть фольгой края треугольника, плотно прижимая её к поверхности и разглаживая любым плоским предметом.
11. Проделать эту операцию со всеми остальными деталями.
12. Теперь нужно обработать края флюсом. Для этого можно использовать ватную палочку или кисточку.
13. С помощью паяльника наносим припой на края деталей. При этом важно следить, чтобы стекло не треснуло от высокой температуры. В процессе работы паяльник нужно периодически вытирать о губку, чтобы убрать с него пригоревшие олово и нагар.
14. Теперь самое время приступить к сборке шкатулки. Детали выставляются по углу.
15. Чтобы соединить их между собой, надо нанести припой с помощью паяльника в двух точках.
16. Постепенно собрать всю шкатулку.
17. Внутренние швы также нужно запаять, чтобы они были ровными.
18. Внешние швы сделать более объёмными, нанося на них припой в несколько слоёв.
19. Отшлифовать швы металлической ватой до гладкости.
20. Обработать антиоксидантом, чтобы предотвратить окисление и придать блеск.
С музыкальным механизмом
Музыкальная шкатулка может стать отличным подарком на день рождения. И для этого необязательно приобретать её в магазине, проще изготовить своими руками.
Для работы потребуются следующие материалы и инструменты:
- жестяная банка (можно из-под печенья или чая);
- шпатлёвка по металлу;
- акриловая грунтовка;
- клей ПВА;
- матовый лак;
- декупажная карта с нотами (или салфетка);
- спрессованный картон толщиной 3 мм;
- бархат;
- лобзик с ювелирной пилкой;
- ножницы;
- кисти;
- клеевой пистолет;
- клей-карандаш;
- линейка;
карандаш.
Также потребуется готовый музыкальный механизм. Его можно взять из старой игрушки или купить в специализированном магазине.
Вся работа будет подразделяться на следующие этапы:
- Формирование внешнего каркаса.
- Внутренняя отделка.
Основа шкатулки из жестяной банки
Алгоритм действий:
1. Покрыть поверхность банки автомобильной шпатлёвкой. После подсыхания ошкурить и покрыть грунтовкой в 1–2 слоя.
2. Оклеить декупажной салфеткой все части шкатулки. Нужно вырезать круг с таким же диаметром, как и у крышки, при этом учесть высоту и сделать запас 1–2 см. Кисточкой нанести клей на жестяную поверхность, приложить салфетку, разровнять, чтобы не было складок. По такому же принципу оформить и нижнюю часть шкатулки.
3. Проделать отверстие под музыкальный механизм, куда будет вставляться ключик.
4. После того как поверхность высохнет, нужно покрыть её матовым лаком в два слоя. Каркас шкатулки готов.
Внутренняя отделка
Порядок действий:
1. Из картона вырезать дно. Чтобы его обтянуть, нужно сделать из бархата круг с таким же диаметром, но оставить небольшой припуск. Приклеить ткань к картонному основанию с помощью клея-карандаша.
2. Понадобится также короб для музыкального механизма и боковины. Они изготавливаются по тому же принципу, что и днище.
3. Закрепить бархатные детали внутри шкатулки с помощью клеевого пистолета. Под короб предварительно поместить музыкальный механизм.
4. По желанию из картона и бархата можно изготовить дополнительные отделения, например, в виде коробочки с открывающейся крышкой или мешочка на завязках. А внешние боковины отделать бархатной лентой.
5. На внутреннюю поверхность крышки можно приклеить фото или любую понравившуюся картинку картонным основанием, которую нужно покрыть акриловым лаком. Чтобы спрятать края, по периметру круга стоит прикрепить бархатную ленту и атласный шнур, а место стыка спрятать под бантом.
Изготовить шкатулку своими руками из подручных материалов не так уж и сложно, как кажется на первый взгляд. А придать ей законченный вид поможет подходящий декор: бусины, старая ненужная бижутерия, камни для украшений, пуговицы, ракушки, ленты, этикетки и т. д.
Речь пойдет об устройстве очень простом в изготовлении (даже для начинающего электронщика-любителя), но при этом крайне интересном и полезном - электронной «музыкальной шкатулке». Также, в качестве примера, я покажу и расскажу об одном из возможных воплощений и применений этого девайса - про последний сделанный на его основе подарок своей девушке.
История создания
Тут будет много букв, относящихся к делу достаточно косвенно, и если хотите,Началось все очень давно, несколько лет назад, когда я захотел сделать девушке какой-нибудь интересный, оригинальный и запоминающийся подарок на день рождения. И обязательно своими руками. Времени до праздника оставалось совсем немного, два дня, за которые надо было что-то придумать и, собственно, реализовать. День ушел на раздумья - в голове крутились сотни разнообразных вариантов, от всевозможных светодиодных «мигалок»-сердечек, до разных электро-механических поделок. Но все это было не то: или слишком просто и избито, или наоборот, достаточно сложно (а времени-то уже совсем-совсем не остается!). Внезапно мне пришла в голову простая, но замечательная, как потом выяснилось, идея: почему бы не сделать музыкальную открытку? Причем не простую, а с «фишкой», с оригинальной мелодией. Тем более, у нас была «своя песня», под которую мы познакомились и которая вызывала у нас всевозможные приятные романтические воспоминания и переживания.
Так появился на свет самый первый вариант «музыкальной шкатулки», прародитель, так сказать. Очень простой, собранный на скорую руку навесным монтажом из PIC12F675, пьезодинамика, фотодиода, пары резисторов, трехвольтового элемента 2016 и упакованный в нарисованную в фотошопе открытку. Открытка эта в результате умела при раскрывании (и попадании света на фотодиод) пропискивать прямоугольником ту самую мелодию. Вот так вот незатейливо и просто.
Но идея оказалась архиуспешна, во много раз больше, чем я ожидал. В последствии я сделал еще несколько таких простых открыток по просьбе своих знакомых, для их вторых половинок. И в каждом случае такой подарок вызывал массу эмоций как у самих одаряемых, так и у их родителей, подруг и знакомых:)
Прошло достаточно много времени, все закрутилось, проект подзабылся. Но так получилось, что я снова вспомнил про музыкальную шкатулку. На сей раз это должен был быть подарок на 8 марта. В то время я активно изучал микроконтроллеры Atmel, в частности игрался с ATtiny45, и под это дело решил музыкальный модуль усовершенствовать. Тем более, на этот раз времени было много. Тут то все и началось.
Выискивая разную информацию на просторах интернета я наткнулся на широко известный в узких кругах сайт мистера Чана . А конкретнее, на одну из его конструкций, миниатюрный синтезатор , как раз на любимом МК:) Некоторое время назад я уже почти закончил четырехканальный синтезатор на PIC18, но, увы, наработки в сердцах уничтожил (о чем еще не раз потом пожалел). А конструкция Чана была вполне самодостаточной и законченной. Оставалось добавить к ней только «спусковой механизм» и вперед!
Я немного допилил код, и спусковой механизм был готов. Но дальше все оказалось несколько менее радужно. Основная проблема конструкции была в том, что она слишком тихо звучала. Как я ни пытался, при прямом приводе динамика от пинов МК получалось тихо и все тут! В результате, было принято волевое решение добавить усилитель мощности. Выбор пал на наличествующий тогда в Терраэлектронике LM4900. Опять же, пришлось внести еще некоторые изменения в код мистера Чана, чтобы синтезатор правильно работал с внешним усилителем - сделать управление ногой энергосбережения, чтобы усилок не кушал батарейку при простое и перенастроить ШИМ для правильного вывода сигнала с одного пина. После этих изменений прототип заработал просто идеально. Тогда же я нарисовал первый вариант платы (в который, как потом выяснилось, закрался косяк:) и собрал музыкальную шкатулку по-человечески. Далее, все по проторенной дорожке - самодельная открытка, установка модуля и дарение-вручение.
Конечно, это устройство было на несколько голов выше предыдущих - очень реалистичное звучание «настоящей» шкатулки и полифония давали о себе знать:) Подарок, как и в прошлые разы, еще давно, вызвал фурор. И я также собрал друзьям около десятка таких модулей.
Теперь о самом устройстве
Текущая версия модуля, третья по счету, содержит в себе еще несколько изменений и одно интересное нововведение - светомузыкальный канал , к которому можно подключить, например, светодиод. Но обо всем по порядку.Начнем со схемы, она очень простая:
Сердце ее - микроконтроллер ATtiny45/85 . Он занимается, собственно, синтезом музыки, управляет светомузыкальным каналом и энергосбережением усилителя. Второй по значимости элемент - звуковой усилитель мощности TPA301D . К усилителю подключен динамик , который находится за пределами модуля. Еще есть транзистор BC847 , управляющий светомузыкальным каналом и несколько пассивных элементов - резисторов и конденсаторов . Питается все это от 2-3 щелочных элементов (например, AAA), находящихся во внешнем батарейном блоке (самом обычном, китайском). Как видите, схема действительно элементарна.
Принцип работы схемы
Большинство времени устройство находится в «спящем режиме». МК засыпает по команде прошивки сразу после включения, предварительно «усыпляя» и усилитель, устанавливая на его ноге «SHUTDOWN» высокий уровень (путем подключения слабой подтяжки ноги «PB0» к «+» питания внутри МК). Просыпается МК по прерыванию c ноги «PB2/INT0» . Изначально нога тоже подтянута к «+» питания внутри МК и ее надо замкнуть на землю.С ножки «PB1/OC1A» МК звуковой ШИМ сигнал, дабы отфильтровать его от несущей, проходит через простейший RC-фильтр второго порядка (R2-C3 ), который должен быть рассчитан (а в нашем случае может быть и просто «прикинут») на частоту среза, много меньшую (раз в десять) несущей частоты. А отфильтрованный сигнал, через блокировочный конденсатор C2 , уже поступает на вход усилителя.
МК управляет и дополнительным, светомузыкальным каналом. Для этого используется npn-транзистор Q1 в ключевом режиме, база которого подключена к ноге МК «PB4/OC1B» через токоограничивающий резистор R1 . В цепи коллектора тоже может стоять ограничивающий резистор (R3 ) - не будет лишним. Транзистор также управляется ШИМ сигналом. Все выполнено очень просто - в лучших традициях «мигания» светодиодами с «ардуины»:)
По питанию стоит развязочный тантал (С1 ), простейший обвес усилителя, выполняющий как роль развязки (С4 ), так и регулировки коэфициента усиления (громкости), в общем-то, подсмотрен в даташите на усилитель. При необходимости, КУ может быть достаточно точно рассчитан по самой обыкновенной для ОУ методике соотношения сопротивлений входного резистора R4 и резистора обратной связи R5 , так как громкость бывает полезно подкорректировать под конкретно взятый динамик или конструкцию.
Печатная плата
Проста до безобразия, нарисована в DipTrace:
Это уже третья версия, в которой учтены все предыдущие недочеты.
Плата рассчитана под поверхностный монтаж и односторонняя, что сильно упрощает процесс ее домашнего изготовления. Можно применить любой способ: лазерно-утюжный, фотоспособ или даже нарисовать дорожки маркером (на любителя, конечно).
Все элементы - 0805 (включая «нулевые» перемычки), тантал - A или B, транзистор в SOT23 и МК с усилителем в SO-8. Все «периферийные» компоненты - батарейный блок, динамик, светодиоды и кнопка (фоторезистор, геркон) подпаиваются к соответствующим «кружочкам» на плате. Вот и все.
Программная часть
Немного о синтезе звука
О способе синтеза, используемом в девайсе, доходчиво можно почитать в оригинале у мистера Чана . Можно еще загуглить «wavetable synthesis». Если же вы не владеете языком, то вкратце, в памяти МК хранится звуковой сэмпл (отдельно взятый звук), т.н. «wavetable» , который в нашем простейшем случае условно делится на две логические части, в целом образующие «envelope» - «attack» , начало каждого нового звука, и «sustain» , выдержку, постоянно зацикленный на протяжении звучания ноты фрагмент. Есть еще «decay» , «дозвучка», часть, которая звучит после снятия ноты. У нас она реализована просто путем постепенного затухания звучания «sustain"а». В МК работает таймер, который с определенной частотой вызывает прерывание, где в соответствии с текущим положением по «envelope» и высотой звучания ноты выбирается нужное значение из памяти сэмпла. Причем, таким образом можно синтезировать сразу несколько каналов (то есть нот) одновременно, все зависит только от вычислительной мощности МК и частоты дискретизации (качества звучания). Дальше эти значения смешиваются и отправляются «на выход» (у нас - в регистр управления ШИМ). Все это безобразие, как я уже упоминал выше, называется «Wavetable synthesis» или «таблично-волновой синтез».
Ядро синтеза мистера Чана осталось практически неизменным. Немного поменял только метод вывода ШИМ, ввиду отказа от «прямого привода» динамика с МК. Добавил «спусковой механизм», управление энергосбережением МК и усилителя, а также написал код управления светомузыкальным каналом, который работает таким образом: по специальному событию из партитуры в нужных местах «зажигает» светодиод, и затем плавно его «гасит». Ну и «портировал» (сильно, конечно, сказано) код в Студию, для удобства.
Код написан на AVR ассемблере и состоит из нескольких файлов: «mbox.asm» - собственно, сама программа; «notes_pitch.inc» - указание соответствий мнемонических названий нот, используемых в партитуре, коэффициентам приращения позиции указателя в сэмпле (то бишь, в результате, высоте тона); «wavetable.inc» - данные сэмпла («таблицу») и кривую затухания «decay»; а «score.inc» , как вы уже наверное догадались по названию, содержит партитуру исполняемого произведения, «ноты».
Изначально, в «wavetable.inc» самим Чаном «забит» звук шкатулки. Но при необходимости и желании его можно изменить на любой другой, используя вспомогательный скрипт «wav2asm.pl» , или же просто руками.
Сложнее же дело обстояло с партитурой. Изначально предполагалось писать их вручную, что, несомненно, доставит массу удовольствия человекам-мазохистам, особенно если партитура совсем непростая.
Для человека, собирающегося использовать свою партитуру и, предположительно, по этому поводу хоть сколь-нибудь знакомому с музыкой и нотной грамотой, проще было бы нарисовать партитуру в любом доступном нотном редакторе и каким-то образом использовать ее. Для этого я написал специальную программку-конвертер , которая принимает «на вход» миди-файл формата 0, а «на выходе» отдает готовый файл «score.inc». Она же может самостоятельно расставлять события зажигания светодиода для всех встречающихся в первом канале нот, то есть, если мелодию изначально логически отделить от аккомпанемента и вынести в первый канал миди-файла, то мы получим партитуру, которая будет зажигать светодиод в такт с мелодией, если захотим и поставим галку. На самом деле, это, пожалуй, один из самых красивых вариантов работы дополнительного канала.
Еще программа умеет транспонировать результирующую партитуру на одну или две октавы вверх/вниз, что в определенных случаях может сильно облегчить работу по написанию партитуры.
Интерфейс программки выглядит просто, понятно и незатейливо, а исходники на Delphi прилагаются в комплекте:
К стати, как мне подсказали в свое время (почему-то я об этом совсем не подумал), в интернете есть куча ресурсов, откуда можно взять уже готовые мидишки с желаемыми мелодиями. Их нужно будет лишь немного доработать для использования в моем конвертере. А некоторые, возможно, даже и не придется дорабатывать.
Что еще может понадобиться?
Допустим, вы купили/достали все необходимые компоненты, тем или иным образом изготовили плату или, как вариант, просто спаяли все навесным монтажом. Что понадобится еще? Понадобится программатор. Если вы уже имели или имеете дело с AVR, то у вас он, скорее всего, уже есть. А так, подойдет, например, «USBasp» в сотнях воплощений или любой другой . Здесь нет ничего сверхъестественного. В архиве со всем-всем есть уже скомпилированный бинарник, который можно сразу заливать в контроллер и использовать, если нет намерений что-то править и пересобирать.Применение
А теперь, как и обещал, расскажу и покажу одно из сотни возможных применений модуля, музыкальную розу Кавасаки.Роза Кавасаки , один из шедевров оригами, вообще отдельная большая тема, ознакомиться с которой в полной мере можно на просторах интернета.
Конструктивно же, сама вещица выполнена из двух частей:
Первая, роза , сложена из цветного листа бумаги и приклеена на скрученный стебелек с листиками (тоже сложенными из цветной бумажки). Внутри стебля проходит толстая медная проволока (для прочности) а в самом низу спрятан небольшой неодимовый магнитик.
Вторая часть, ваза , выкроена и склеена из толстого белого картона. Внутри нее установлен сам модуль, динамик (приклеенный на резонирующий объем, заполненный ватой), сверхъяркие белые широкоугольные светодиоды, заматованные мелкой наждачкой и батарейный блок, закрепленный снизу вазы для удобства доступа к батарейкам. Ну и, конечно же, геркон - «спусковой механизм», работающий в паре с магнитиком в стебле. Он установлен таким образом, что модуль активируется при вынимании розы из вазы.
Схематично это выглядит примерно так:
А вот пара фотографий прототипа:
И видео работы. На видео играет композиция «Нежность», которую я переложил для шкатулки, и которая включена в архив как исходником (набирал в Sibelius) и мидишкой, так и готовой сгенерированной партитурой:
Как водится, дает о себе знать вечная моя проблема с нормальным звуком в видео. Тысяча извинений. Если интересно послушать в нормальном качестве как звучит конструкция, то можете скачать эмпэтришку вот отсюда .
Это - лишь одно из возможных применений конструкции. Как вы используете свой модуль будет зависеть от вашей фантазии;)
Мне остается только пожелать вам успехов в этом нелегком творческом деле.
Дарите радость своим близким и любимым!
Дисклеймер и благодарности:)
P.S. Это мой первый пост здесь, так что, пожалуйста, сильно не пинайте, если в чем-то или как-то я оказался не прав.
P.P.S. Данный материал частично и в разрозненном виде я уже публиковал у себя в ЖЖ, более для себя, подметить какие-то моменты и оставить памятку, но так как устройство оказалось очень интересным и успешным, и уже несколько модификаций этого девайса в почти паре десятков воплощений с лихвой выполнили (и продолжают выполнять) свое предназначение - радуют слух и глаз девушек - то я решил рассказать о нем и вам.
P.P.P.S. Также на рассказ о нижеследующем девайсе тут, на Хабре, меня уже давно сподвигал товарищ , и вот, наконец, я собрался с силами, подбил материал и решил-таки написать этот пост, за что Длинному огромное спасибо!
