Altoparlante WI-FI di Raspberry Pi: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Questo progetto riguarda la creazione di un altoparlante WI-FI. Avevo un vecchio altoparlante del computer rotto e un Raspberry Pi 1B inutilizzato. La mia idea di base era semplicemente quella di inserire il pi greco nel vecchio altoparlante per farlo salire di livello. Riutilizza le cose vecchie senza creare nuovi rifiuti. Si è scoperto che l'amplificatore dell'altoparlante non funziona più e ho deciso di creare un semplice amplificatore audio. Infine, volevo utilizzare un servizio di connessione Spotify per riprodurre musica.

Forniture

Passaggio 1: cose utilizzate per il progetto

Per configurare l'altoparlante WI-FI, ho utilizzato i seguenti materiali di consumo

• Raspberry Pi almeno modello 1 B (~15€)
• Vecchio altoparlante per computer
• Connessione audio da 3,5 mm da vecchie cuffie
• Convertitore DC-DC (0,39€)
• Scheda audio USB (10€)
• Chiavetta USB WI-FI (9€)
• cavi
• GUIDATO

Per la scheda dell'amplificatore ho deciso di utilizzare l'LM386N-4. Questo circuito integrato è un semplice amplificatore con buoni risultati per applicazioni audio.

• LM386N-4 (0,81€)
• Resistori: 5Ω, 2x 1kΩ e 200Ω
• Condensatori: 4700µF, 1000µF, 100µF e 100nF
• Scheda di circuito

Ciò equivale a circa 36€. Poiché avevo già la maggior parte delle cose, ho dovuto acquistare solo il convertitore DC-DC, la scheda audio USB e l'LM386N.

Passaggio 2: creare il circuito dell'amplificatore

Il cuore dell'amplificatore è l'LM386N-4. La famiglia LM386N è un popolare IC amplificatore che viene utilizzato per molti dispositivi musicali portatili come lettori CD, Bluetooth-Box, ecc. Esistono già molti tutorial che descrivono questo amplificatore: https://www.instructables.com /howto/LM386/

Il circuito per questo progetto è stato principalmente ispirato da questo tutorial di YouTube: https://www.youtube.com/embed/4ObzEft2R_g e da un mio buon amico che mi ha aiutato molto. Ho scelto l'LM386N-4 perché ha più potenza degli altri e ho deciso di pilotare la scheda con 12V.

Il primo passo per creare la scheda è testare il circuito su una breadboard. Il mio primo approccio ha avuto molte interferenze e rumori. Infine, ho trovato il seguente elenco di punti che hanno migliorato notevolmente la qualità del suono.

• Evitare fili lunghi e incrociati. Ho riallineato i componenti e ridotto il cavo.
• L'altoparlante del mio progetto era un subwoofer, quindi l'altoparlante avrebbe dovuto riprodurre le basse frequenze. Ho integrato un secondo altoparlante per le alte frequenze che completa il suono con un bel risultato.
• Usa una scheda audio USB. Il raspberry pi ha una pessima qualità audio, perché il convertitore digitale-analogico integrato non è stato progettato per applicazioni audio HIFI.
• Collegare il Pin 2 solo alla massa del segnale audio. La massa del 12V e la massa della scheda audio USB differiscono con un po' di rumore. L'LM386N amplifica la differenza tra Pin 2 e Pin 3 e quindi anche il rumore è stato amplificato. Ho deciso di non collegare il Pin 2 con massa, ma solo con la massa audio USB e alla fine il rumore è scomparso.

Passaggio 3: integrazione dell'altoparlante per le alte frequenze

L'altoparlante che volevo hackerare era originariamente un subwoofer. Perché spesso l'altoparlante era pessimo per le alte frequenze. Per risolvere il problema ho aggiunto un secondo altoparlante da una scatola dell'altoparlante Bluetooth rotta. Combinando i due altoparlanti in parallelo si ottiene un buon suono sia per le alte che per le basse frequenze.

Passaggio 4: collegare tutti i componenti

Ho deciso di alimentare l'amplificatore con 12 Volt. La scatola aveva già un interruttore di alimentazione, quindi l'ho riutilizzato. Il Raspberry Pi stesso ha bisogno di 5 Volt e 700-1000 mA e collego una chiavetta USB WI-FI e una scheda audio USB. La sfida ora era scendere a 5v su 12v. Il mio primo tentativo è stato quello di utilizzare l'L7805, che è un regolatore 5v. Ecco un'ottima descrizione del Regolatore: https://www.instructables.com/id/5v-Regulator/. Tuttavia le prestazioni dei regolatori lineari sono pessime. Regolazione da 12v fino a 5v ustioni (12v – 5v) * 1000mA = 7 Watt in un solo componente. Sarebbe un enorme spreco di energia.

Infine, ho deciso di utilizzare un convertitore DC-DC. Sul DaoRier LM2596 LM2596S ho regolato la scheda per creare 5v. Il convertitore fa un ottimo lavoro e non ho riconosciuto alcuna creazione di calore su quella scheda.

Un LED di stato dovrebbe indicare lo stato del Raspberry Pi. La cassa dell'altoparlante aveva già un LED, quindi l'ho riutilizzato. Il LED necessita di 1,7 V e 20 mA. Quindi un resistore deve bruciare 3,3-1,7 V a 20 mA:

R = U / I = (3,3 v - 1,7 v) / 20 mA = 80Ω

Ho collegato il LED ai GPIO Raspberry Pi. Massa al pin 9 e alimentazione positiva al pin 11 (GPIO 17). Ciò consente al Pi di indicare lo stato (Power, WI-FI, Playing) con diverse modalità di lampeggio.

Passaggio 5: configurare il Raspberry Pi

Il sistema operativo Raspbian Buster Lite è assolutamente sufficiente. Ho collegato il Pi a un monitor e una tastiera per configurarlo. Il comando raspi-config consente di configurare facilmente le credenziali WI-FI.

Un semplice script di avvio dovrebbe riprodurre un suono di avvio. Uno script Python dovrebbe controllare la connessione Internet. Se il Pi ha accesso a Internet, il LED di stato dovrebbe essere acceso, altrimenti il LED dovrebbe lampeggiare. Pertanto, ho creato uno script bash in init.d

sudo nano /etc/init.d/troubadix.sh

Con il seguente contenuto

#!/bin/bash

### BEGIN INIT INFO # Fornisce: startsound # Start-richiesto: $fs_local $network $fs_remoto # Stop-richiesto: $fs_local $network $fs_remoto # Start-predefinito: 2 3 4 5 # Stop-predefinito: 0 1 6 # Descrizione breve: riproduci il suono iniziale # Descrizione: riproduci il suono iniziale ### END INIT INFO # Avvia il watchdog dell'accesso a Internet python /home/pi/access_status.py &#Riproduci il suono iniziale mpg123 /home/pi/startup.mp3 &> / home/pi/mpg123.log

Rendi eseguibile lo script

sudo chmod +x /etc/init.d/troubadix.sh

Per eseguire lo script all'avvio ho registrato lo script con il seguente comando

sudo update-rc.d troubadix.sh defaults

Metti il watchdog python allegato nella directory home /home/pi/access_status.py Lo script python deve eseguire dei cicli. Il primo ciclo controlla la connessione Internet eseguendo il ping di www.google.com ogni 2 secondi. Il secondo ciclo fa lampeggiare il pin 17 GPIO, a seconda dello stato Internet corrente.

L'installazione del servizio di connessione Spotify è molto semplice. Ecco un repository che ospita uno script di installazione: https://github.com/dtcooper/raspotify Quindi finalmente l'installazione è solo un singolo comando.

curl -sL https://dtcooper.github.io/raspotify/install.sh | SH

Passaggio 6: conclusione

Durante il progetto ho imparato molto. Usare un regolatore 5v invece del convertitore DC-DC in un primo prototipo era una cattiva idea. Ma quell'errore mi ha fatto pensare a cosa fa veramente il Regolatore. Anche i miglioramenti della qualità audio sono stati un enorme processo di apprendimento. C'è un motivo per cui l'amplificazione audio professionale è come la scienza missilistica:-)