WLAN-Lautsprecher von Raspberry Pi - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

In diesem Projekt geht es darum, einen WI-FI-Lautsprecher zu erstellen. Ich hatte einen alten kaputten Computerlautsprecher und einen unbenutzten Raspberry Pi 1B. Meine Grundidee war, den Pi einfach in den alten Lautsprecher zu stecken, um ihn hochzufahren. Altes Zeug wiederverwenden, ohne neuen Abfall zu erzeugen. Es stellte sich heraus, dass der Lautsprecherverstärker nicht mehr funktioniert und ich beschloss, einen einfachen Audioverstärker zu bauen. Schließlich wollte ich einen Spotify Connect-Dienst verwenden, um Musik abzuspielen.

Lieferungen

Schritt 1: Dinge, die für das Projekt verwendet werden

Um den WI-FI-Lautsprecher einzurichten, habe ich folgendes Zubehör verwendet

• Raspberry Pi mindestens Modell 1 B (~15€)
• Alte Computer-Lautsprecherbox
• 3,5-mm-Audioanschluss von alten Kopfhörern
• DC-DC-Wandler (0,39€)
• USB-Audiokarte (10€)
• USB WI-FI Dongle (9€)
• Kabel
• LED

Als Verstärkerplatine habe ich mich für den LM386N-4 entschieden. Dieser IC ist ein einfacher Verstärker mit guten Ergebnissen für Audioanwendungen.

• LM386N-4 (0,81€)
• Widerstände: 5Ω, 2x 1kΩ und 200Ω
• Kondensatoren: 4700µF, 1000µF, 100µF und 100nF
• Leiterplatte

Das summiert sich auf ungefähr 36€. Da ich das meiste schon hatte, musste ich nur noch den DC-DC-Wandler, die USB-Audiokarte und den LM386N kaufen.

Schritt 2: Erstellen Sie die Verstärkerschaltung

Das Herzstück des Verstärkers ist der LM386N-4. Die LM386N-Familie ist ein beliebter Verstärker-IC, der für viele tragbare Musikgeräte wie CD-Player, Bluetooth-Boxen usw. verwendet wird. Es gibt bereits viele Tutorials, die diesen Verstärker beschreiben: https://www.instructables.com /howto/LM386/

Die Schaltung für dieses Projekt wurde hauptsächlich von diesem YouTube-Tutorial inspiriert: https://www.youtube.com/embed/4ObzEft2R_g und einem guten Freund von mir, der mir sehr geholfen hat. Ich habe mich für das LM386N-4 entschieden, weil es mehr Leistung hat als die anderen und ich habe mich entschieden, das Board mit 12V zu betreiben.

Der erste Schritt zum Erstellen der Platine besteht darin, die Schaltung auf einem Steckbrett zu testen. Mein erster Ansatz hatte viele Störungen und Geräusche. Schließlich habe ich mir die folgende Liste von Punkten ausgedacht, die die Klangqualität dramatisch verbessert haben.

• Vermeiden Sie lange und sich kreuzende Drähte. Ich habe Komponenten neu ausgerichtet und Kabel reduziert.
• Die Lautsprecherbox meines Projekts war ein Subwoofer, also sollte der Lautsprecher tiefe Frequenzen wiedergeben. Ich habe einen zweiten Lautsprecher für hohe Frequenzen integriert, der den Klang zu einem schönen Ergebnis abrundet.
• Verwenden Sie eine USB-Audiokarte. Der Himbeer-Pi als sehr schlechte Audioqualität, da der eingebaute Digital-Analog-Wandler nicht für HIFI-Audioanwendungen ausgelegt ist.
• Verbinden Sie Pin 2 nur mit Masse des Audiosignals. Die Masse der 12V und die Masse des USB-Audioboards unterscheiden sich mit etwas Rauschen. Der LM386N verstärkt die Differenz von Pin 2 und Pin 3 und somit wurde auch das Rauschen verstärkt. Ich entschied mich, Pin 2 nicht mit Masse zu verbinden, sondern nur mit der USB-Audio-Masse und schließlich verschwand das Rauschen.

Schritt 3: Integrieren Sie Lautsprecher für hohe Frequenzen

Die Lautsprecherbox, die ich hacken wollte, war ursprünglich ein Subwoofer. Dadurch war der Lautsprecher für hohe Frequenzen sehr schlecht. Um das zu lösen, habe ich einen zweiten Lautsprecher aus einer defekten Bluetooth-Lautsprecherbox hinzugefügt. Die parallele Kombination der beiden Lautsprecher führt zu einem guten Klang sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Frequenzen.

Schritt 4: Verbinden Sie alle Komponenten

Ich beschloss, den Verstärker mit 12 Volt zu betreiben. Die Box hatte bereits einen Netzschalter, also habe ich ihn wiederverwendet. Der Raspberry Pi selbst benötigt 5 Volt und 700-1000mA und ich schließe einen USB WI-FI Stick und eine USB Soundkarte an. Die Herausforderung bestand nun darin, von 12 V auf 5 V zu kommen. Mein erster Versuch war, den L7805 zu verwenden, das ist ein 5V-Regler. Hier ist eine sehr gute Beschreibung des Reglers: https://www.instructables.com/id/5v-Regulator/. Die Leistung von Linearreglern ist jedoch sehr schlecht. Die Regelung von 12 V auf 5 V brennt (12 V – 5 V) * 1000 mA = 7 Watt in nur einer Komponente. Das wäre eine massive Energieverschwendung.

Schließlich habe ich mich für einen DC-DC-Wandler entschieden. Auf dem DaoRier LM2596 LM2596S habe ich das Board so eingestellt, dass es 5V erzeugt. Der Konverter macht einen tollen Job und ich habe keine Wärmeentwicklung auf dem Board festgestellt.

Eine Status-LED sollte den Status des Raspberry Pi anzeigen. Die Lautsprecherbox hatte bereits eine LED, also habe ich diese wiederverwendet. Die LED benötigt 1,7V und 20mA. Ein Widerstand muss also 3,3-1,7 V bei 20 mA brennen:

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

Ich habe die LED an die Raspberry Pi GPIOs angeschlossen. Masse an Pin 9 und die positive Versorgung an Pin 11 (GPIO 17). Dadurch kann der Pi den Status (Power, WI-FI, Playing) durch verschiedene Blinkmodi anzeigen.

Schritt 5: Einrichten des Raspberry Pi

Das Betriebssystem Raspbian Buster Lite ist völlig ausreichend. Ich habe den Pi an einen Monitor und eine Tastatur angeschlossen, um ihn zu konfigurieren. Mit dem Befehl raspi-config können Sie die WI-FI-Anmeldeinformationen einfach konfigurieren.

Ein einfaches Startskript sollte einen Startsound abspielen. Ein Python-Skript sollte die Internetverbindung überprüfen. Wenn der Pi Internetzugang hat, sollte die Status-LED leuchten, ansonsten sollte die LED blinken. Daher habe ich in init.d ein Bash-Skript erstellt

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

Mit folgendem Inhalt

#!/bin/bash

### BEGIN INIT INFO # Liefert: startsound # Erforderlicher-Start: $local_fs $network $remote_fs # Erforderlicher-Stopp: $local_fs $network $remote_fs # Standard-Start: 2 3 4 5 # Standard-Stop: 0 1 6 # Kurzbeschreibung: Startsound abspielen # Beschreibung: Startsound abspielen ### END INIT INFO # Internetzugang Watchdog starten python /home/pi/access_status.py &#Startsound abspielen mpg123 /home/pi/startup.mp3 &> / home/pi/mpg123.log

Machen Sie das Skript ausführbar

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

Um das Skript beim Start auszuführen habe ich das Skript den folgenden Befehl registriert

sudo update-rc.d troubadix.sh Standardwerte

Legen Sie den angehängten Python-Watchdog in das Home-Verzeichnis /home/pi/access_status.py Das Python-Skript muss Schleifen. Die erste Schleife überprüft die Internetverbindung, indem alle 2 Sekunden ein Ping auf www.google.com durchgeführt wird. Die zweite Schleife lässt den GPIO Pin 17 blinken, je nach aktuellem Internetstatus.

Die Installation des Spotify Connect Dienstes ist sehr einfach. Hier ist ein Repository, das ein Installationsskript hostet: https://github.com/dtcooper/raspotify Die Installation ist also schließlich nur ein einziger Befehl.

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

Schritt 6: Fazit

Während des Projekts habe ich viel gelernt. Die Verwendung eines 5-V-Reglers anstelle des DC-DC-Wandlers in einem frühen Prototyp war eine schlechte Idee. Aber dieser Fehler ließ mich darüber nachdenken, was der Regulator wirklich tut. Auch die Verbesserungen der Audioqualität waren ein enormer Lernprozess. Es gibt einen Grund, warum professionelle Audioverstärkung wie Raketenwissenschaft ist:-)