Проект плеера «firefly»

- Василий Иванович, может на досуге музыку послушаем?

- Не до сук мне, Петька, но музыку послушать можно

(старый советский анекдот)

Продолжаю начатый проект по созданию MP3-плеера с усилителем, о котором уже как-то рассказывал на своей странице в ВК тут – https://vk.com/wall241276459_4522.

Вкратце напомню о том, что тогда хотел получить по итогу проекта:

1) Устройство, способное воспроизводить музыку с USB-флешки и по блютуз;

2) Возможность получить на выходе до 80 ватт на каждый из двух каналов;

3) Возможность автономной работы от встроенного 3S или 4S аккумулятора;

4) Возможность заряжать телефон от встроенного USB-порта;

5) Возможность одновременно заряжать встроенный аккумулятор от 220 вольт и осуществлять воспроизведение музыки в обычном режиме с мощностью до 80 ватт на каждый из двух каналов;

6) Возможность подключать к устройству аудиоколонки как с помощью разъёмов RCA, так и с помощью безвинтовых клеммных колодок;

7) Возможность подключать внешние источники звука с использованием линейного входа с разъёмами RCA.

Посидев и поразмыслив, я внёс корректировки в проект. От некоторых пунктов отказался, а некоторые, наоборот, добавил. В частности, отказался от двойного способа подключения колонок, оставив только подключение с помощью безвинтовых клеммных колодок. Также отказался и от подключения внешнего источника звука с помощью разъёмов RCA. Но в желаемый функционал добавил темброблок и возможность подключать микрофоны в режиме караоке. В финале мыслительного процесса, из разряда «а хочу-ка я вот это и вот это», получился такой список желаний:

1) Воспроизведение музыки с USB-флешки, SD-карты (ну а вдруг) и по Bluetooth;

2) Мощность на выходе до 60 ватт на каждый из двух каналов;

3) Защита подключаемой акустики (колонок) от выхода из строя усилителя;

4) Встроенный темброблок для регулировки высоких и низких частот;

5) Подключение двух микрофонов для режима караоке;

6) Работа устройства от встроенного аккумулятора 4S (14,8 в) и от сети 220 вольт;

7) Автоматическая зарядка встроенного аккумулятора при работе устройства от 220 вольт;

8) Возможность подзарядки телефона от встроенного USB-зарядного как при работе от сети 220 вольт, так и при работе от встроенного аккумулятора;

9) Индикация уровня зарядки встроенного аккумулятора;

10) Подключение внешних колонок с помощью безвинтовых клеммных колодок;

11) Достаточно компактный размер устройства для лёгкой транспортировки.

Ну а раз определение с хотелками завершилось, то прикинул список основных нужных компонентов. Его я приведу со ссылками на АлиЭкспресс, Belchip.by, Chipdip.by и konturs.by для наглядности. Ссылки не реферальные (я с них не имею ничего) и на момент написания статьи полностью рабочие. Итак, поехали:

1) Врезной MP-3 модуль (выбрал вариант на 25 ватт на каждый из двух каналов с питанием DC 6-12 v/ 1-3А) - https://aliexpress.ru/item/1005002855150758.html;

2) Двух канальный усилитель на базе TPA3116D2 - https://aliexpress.ru/item/32807854505.html;

3) Предусилитель с темброблоком GHXAMP UPC1892 в виде набора для самостоятельной сборки - https://aliexpress.ru/item/32960059477.html;

4) Плата караоке для подключения двух динамических микрофонов - https://aliexpress.ru/item/32873664331.html;

5) Модуль защиты акустики с задержкой её включения - https://aliexpress.ru/item/1005001451755444.html;

6) Зарядное устройство для 4S аккумуляторов 18650 - https://aliexpress.ru/item/4000846897519.html;

7) Универсальный индикатор заряда литиевых аккумуляторов 1S-8S - https://aliexpress.ru/item/1005001782155135.html;

8) BMS для 4S аккумуляторов на базе 18650 на 30А - https://aliexpress.ru/item/4000297338202.html;

9) Сдвоенные батарейные отсеки для аккумуляторов 18650 (с обоими подпружиненными контактами) в количестве четырёх штук (в сумме на 8 аккумуляторов, для сборки их в конфигурации 4S2P) - https://belchip.by/product/?selected_product=29559;

10) DC-DC преобразователь B0505S-1WR3 для платы гальванической развязки - https://belchip.by/product/?selected_product=38655;

11) Линейный стабилизатор напряжения L7805CV для платы гальванической развязки - https://belchip.by/product/?selected_product=00464;

12) Разъем для подключения аудиоколонок 10-0030 две штуки - https://belchip.by/product/?selected_product=41729;

13) Ручка приборная GC6M-15X16 четыре штуки для темброблока, т.к. он идёт без них - https://belchip.by/product/?selected_product=10199;

14) Разъем питания 220в AC-014 (вилка на корпус c выключателем и держателем предохранителя), но замечу, что сам предохранитель в комплект не входит - https://belchip.by/product/?selected_product=31383;

15) Предохранитель трубчатый 5x20 10A для разъёма питания 220в AC-014 - https://belchip.by/product/?selected_product=04917;

16) DC-DC преобразователь DCBT3235-ADJ - https://belchip.by/product/?selected_product=10378;

17) DC-DC преобразователь DCDC2405-USB - https://belchip.by/product/?selected_product=33008;

18) Блок питания Mean Well EPS-65-24 - https://www.chipdip.by/product/eps-65-24;

19) Разъем питания низковольтный PHU2 04 (розетка 4pin шаг 3.96) на кабель с контактами для подключения к блоку питания Mean Well EPS-65-24 со стороны выхода низковольтной части - https://belchip.by/product/?selected_product=10532;

20) Разъем питания низковольтный PHU2 03 (розетка 3pin шаг 3.96) на кабель с контактами для подключения к блоку питания Mean Well EPS-65-24 со стороны входа высоковольтной части (ну такой разъём там использован по заводу) - https://belchip.by/product/?selected_product=08135;

21) Аккумулятор 18650 LG HE2 2500mAh 3.7V (высокотоковый) с током разряда 20А (пиковый кратковременный до 35А) в количестве 8 штук для сборки в конфигурацию 4S2P с итоговой ёмкостью в 5000 мАч (5Ач) - https://www.konturs.by/collection/akkumulyatory/product/akkumulyator-18650-lg-he2-2500mah-37v-vysokotokovyy.

Ну что, почти все указанные компоненты благополучно прибыли ко мне (за исключением модуля защиты акустики с задержкой её включения, который ещё в пути), и я для начала сделал тестовое подключение плеера, темброблока и блока караоке на макетке.

После проверки работоспособности основной аудио-электроники, начался длительный процесс подбора корпуса под всё это богатство. Увы, в наличии готовых заводских корпусов (на момент реализации проекта в жизнь) не было, поэтому я решил смоделировать самодельный корпус для последующей его печати. Процесс моделирования был достаточно длительный, но по итогу получился вот такой экземпляр:

Перед печатью я внёс небольшие изменения в лицевую панель – сразу добавил подписи к ручкам. Т.к. печать – дело длительное, то я начал с малого – распечатал на одном из своих ZAV’ов переднюю и заднюю панели. После их печати, я установил в переднюю панель врезной модуль, плату темброблока, плату караоке и получил вот такой результат:

Задняя же панель получила вот такой вид:

На ней я разместил разъём питания на 220 вольт, безвинтовые клеммные колодки для подключения динамиков, индикатор заряда аккумуляторов с кнопкой его включения (кнопка без фиксации) и трёх позиционный выключатель. Этот выключатель даёт возможность выбрать от чего запитывать внутренние модули - от встроенных аккумуляторов или от сети 220 в, а также позволяет полностью отключить питание устройства.

Т.к. плеер получается достаточно компактным, и места внутри него не так чтобы и много, то я разобрал зарядное для аккумуляторов, сняв его родной корпус и оставив только плату, параллельно проведя её ревизию.

И, как оказалось, сделал это не зря – на плате было КЗ в высоковольтной части (избыток припоя замкнул выводы одного из элементов платы). Данные дефект я устранил, но если кто будет покупать подобное устройство – имейте в виду возможность такого косяка в нём, ибо это может привести к чудному фейерверку при включении. Поэтому повторюсь - обязательно проверяйте плату на предмет подобных «сюрпризов». После этакого «оголения» зарядного устройства, я по старинке на бумаге прикинул приблизительное расположение элементов внутри будущего корпуса.

На фото, между блоком питания и темброблоком, поверх платы зарядного устройства, видна плата гальванической развязки. Она была сделана на основе мини DC-DC преобразователя с гальванической развязкой B0505S-1W, и в качестве примера для подражания использовалась схема из этого видео на YouTube - https://www.youtube.com/watch?v=D96ZATMz6nk.

Но вернёмся к плате зарядного устройства. Т.к. она теперь «голая» и не имеет предусмотренных с завода монтажных отверстий, то для облегчения установки, я сделал ей новый пластиковый корпус, который в разы меньше того, что был у неё изначально.

Ну а раз я взялся за печать корпусов, то не грех отправить на печать и нижнюю часть корпуса моего плеера. А она будет очень длительной. А пока идет эта печать, я занялся сборкой батарейного отсека и подключением к нему платы BMS. Как я уже упоминал выше – сборка аккумуляторов будет в конфигурации 4S2P. По итогу всех действий я получил вот такой достаточно компактный «кирпичик».

Эх, всё-таки, большой стол у 3D-принтера имеет свои плюсы – можно печатать довольно крупные детали. Одним из примеров этого как раз и является нижняя часть основного корпуса моего плеера.

Размер её составляет 237х193,8х38 мм. И да, как я и говорил выше - печать была долгой, действительно долгой:

Т.к. деталь не маленькая, и есть шанс снять её вместе с кусками стекла от зеркала, которое я использую в качестве покрытия для стола 3D-принтера, то было принято решение прибегнуть к помощи воды. Она прекрасно растворяет используемый мною клей для улучшения адгезии пластика к стеклу. Вместо воды можно использовать и изопропиловый спирт, налив немного его на стык детали и стола.

Теперь, имея на руках нижнюю часть корпуса, можно более точно разместить элементы, а также приклеить в нужных местах крепёжные стойки с гайками м3.

После высыхания клея, все электронные компоненты прикручиваются на свои места. А спереди и сзади в нижнюю часть корпуса устанавливаются передняя и задняя панели, которые были распечатаны ранее.

При осмотре получившегося результата, меня не устроило то, что плата темброблока крепится только к передней стенке корпуса с помощью гаек на потенциометрах, а основной своей частью висит в воздухе. Я решил это исправить, и добавил для неё крепление к расположенной ниже плате караоке, которая фиксируется не только к передней стенке, но и к нижней части корпуса.

Немного фото нижней части корпуса с электроникой с разных ракурсов:

Итак, электронные компоненты установлены, теперь пришла пора заняться проводкой. Т.к. запитываемых компонентов много, то я спаял распределительную плату, а также плату для коммутации зарядного устройства с BMS.

Сделав и для них небольшие корпуса, я разместил эти платы внутри плеера. После чего установил на свои места аккумуляторы и завершил подключение электронных компонентов друг к другу, постаравшись аккуратно разместить все провода, минимизировав хаос от них.

Между собой акустические компоненты я подключил в такой последовательности:

А это блок-схема подключения компонентов в плане их электропитания:

Ну и внешне вся эта красота выглядит так:

При тестовом включении я заметил, что линейный стабилизатор на плате гальванической развязки, не смотря на не сильно маленький радиатор, всё-таки знатно «кипятится», а мне это не по нраву. Поэтому я добавил понижающий DC-DC преобразователь между коммутационной платой и платой гальванической развязки (он есть на блок-схеме и виден на фото выше), настроив его на выходное напряжение в 8 вольт, что позволило избежать «кипячения».

Также от этого преобразователя в будущем будет запитываться модуль защиты акустики, который пока ещё в пути.

После сборки и подключения электроники, а точнее параллельно ей, были запущены очередная долгая (почти на 15 часов) печать верхней части корпуса плеера, а также печать ручки для переноски устройства, держателя для пульта и прочих косметических мелочей. Благо у меня несколько 3D-принтеров, и это знатно экономит время, затрачиваемое на печать. В итоге получился вот такой агрегат:

Кстати, ручка тут используется не только для переноски устройства, но является ещё и подставкой для телефона. А чтобы он не соскальзывал и не падал, спереди предусмотрен небольшой упор.

Итого, мой плеер может:

1) Воспроизводить музыку с USB-флешки, SD-карты и устройств, подключённых по Bluetooth;

2) «Раскачивать» достаточно мощные колонки, что актуально для выезда на природу;

3) Благодаря встроенному темброблоку позволяет регулировать высокие и низкие частоты при воспроизведении музыки;

4) Позволяет петь караоке с использованием одного или двух одновременно подключённых микрофонов;

5) Автономно работать от встроенного 4S аккумулятора ёмкостью в 5000 мАч (5Ач);

6) Работать от сети 220 вольт с возможностью одновременной зарядки встроенного аккумулятора;

7) Заряжать телефон от встроенного USB-зарядного как при работе от сети 220 вольт, так и при работе от встроенного аккумулятора;

8) С помощью специального индикатора позволяет отслеживать уровень заряда встроенного аккумулятора;

9) Позволяет удобно расположить на себе телефон или планшет для просмотра видео или воспроизведения караоке, с возможностью зарядки этого телефона или планшета (см п.7);

10) Имеет достаточно компактный размер для лёгкой транспортировки.

Получившимся устройством я доволен. Мне удалось реализовать в нём всё то, что было задумано.

С уважением, Кергет Руслан

Минск, 2022г.