Музыкальная шкатулка своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 05.10.2024

Меня в свое время очень впечатлил этот пост о создании светомузыкального устройства на микроконтроллере в подарок любимой. И однажды пришло мое время сделать такой подарок. Учитывая отличия от автора упомянутого проекта в навыках и инструментарии; будучи сильно ограничен во времени подготовки (3-4 дня), я пошел другим путем и разработал свое музыкальное устройство для установки в купленную в сувенирном магазине шкатулку. Оно отличается более простой схемой и легкостью изготовления. В статье описываются подробности моего проекта и их мотивация. Осторожно, фотографии (всего около 1Мб).

Схема

Как видите, деталей очень мало. Питание в диапазоне +3..+4.8В от трех батареек типа AAA подходит без применения стабилизаторов как микроконтроллеру D1 (PIC16F753), так и усилителю DA1 (TDA7052A). Данная микросхема усилителя является уникальной в своем роде, потому что среди своих аналогов она требует минимальное количество внешних элементов. Применение усилителя мощности необходимо: при попытке подключить выход микроконтроллера напрямую к динамику, достаточную громкость получить не удастся.

Для работы усилителя необходим конденсатор C1 емкостью 220мкФ. Без конденсатора нельзя: если внутреннее сопротивление источника питания недостаточно мало, то звучать будет тихо и с сильными искажениями. Также необходим конденсатор C4 для развязки аудиосигнала по постоянному току. Подстроечным резистором R2 регулируется громкость. R1 ограничивает диапазон регулировки. Совместно с конденсатором C3 он также образует фильтр низких частот. В принципе C3 можно не ставить. Я поначалу так и хотел сделать, но потом мне показалось, что для уменьшения искажений звука лучше убрать из него ультразвуковые частоты, поставив C3.

TDA7052A (в отличие от TDA7052) имеет отдельный вход управления громкостью путем подачи на него соответствующего напряжения (на схеме не показан). Но попытка использовать его нисколько не упрощает схему и не улучшает ее работу. К счастью, при оставлении этого входа неподключенным нормальная работа усилителя не нарушается.

Для простоты и надежности я также решил не использовать какие-либо схемы управления питанием и энергосбережением. Простой выключатель (на схеме не показан) разрывает цепь батареи, и все.

Сборка

Покупаем подходящих размеров и вида шкатулочку. Я нашел вот такую. К сожалению, прямоугольной шкатулки не нашлось, с ней было бы проще работать.

Печатную плату я не делал. Дома нет для этого условий, а на заводе заказывать — слишком долго и дорого. Поэтому собирал схему на макетной плате. Удалось вырезать лобзиком кусок платы по размерам шкатулки. Размеры и форма предопределили компоновку деталей. Вот фотка на промежуточных стадиях сборки:

Проводами на время написания и отладки прошивки подключен программатор. Микросхемы поставил на панельках, и не зря: из купленных на радиобазаре двух микросхем усилителя одна оказалась битой. Удалось избежать ее перепайки.

Вид с обратной стороны платы. Как видите, длинные или пересекающиеся соединения выполнены проводом МГТФ, а короткие — обрезанными ножками от конденсаторов и резисторов. После проверки работоспособности схемы на тестовой прошивке можно приступать к разработке и отладке основной программы. Подробнее о ней ниже.

После того, как прошивка полностью отлажена, отключаем программатор, перепаиваем динамик и ставим выключатель. Последняя проверка.

После этого нужно смонтировать все в шкатулку и закрыть сверху картонкой для эстетики. Из черного картона по форме шкатулки вырезаем и сгибаем такую конструкцию.

Прорезаем ножиком дырку для выключателя. Шилом протыкаются дырочки над динамиком. Далее приклеиваем выключатель к картонке и динамик на штатное место платы:

Окончательный вид открытой шкатулки:

Программа для PIC и подготовка музыки

1. Синтез звука

Частота дискретизации должна быть дольной от тактовой частоты процессора и достаточно низкой, чтобы процессор успел провести все необходимые вычисления для каждого выходного отсчета. С другой стороны, она должна быть по возможности высокой, чтобы уменьшить фальшь и расширить диапазон воспроизводимых нот. Для работы программы-плеера необходима таблица с периодами каждой ноты. Для расчета этой таблицы и вычисления отклонения получаемых частот сигнала от желаемых была написана

Для каждой ноты программа вычисляет период сигнала в отсчетах на выбранной частоте дискретизации, округляет его до целого и производит обратный пересчет в номер ноты. В этих логарифмических единицах и оценивается отклонение, график которого выводится на экран:

Можно поэкспериментировать, меняя частоту дискретизации, то есть количество тактов процессора, приходящихся на один ее период. Эмпирически я подобрал коэффициент 72, который дает минимально достижимые отклонения нот в заданном диапазоне.

2. Архитектура прошивки

По прерываниям работает генерация стационарных сигналов — прямоугольников неизменной частоты, скважности и амплитуды. Эти параметры хранятся в соответствующих ячейках памяти. При работе прошивки прерывания никогда не запрещаются. Это обеспечивает отсутствие в звуке каких-либо неоднородностей и разрывов, за исключением моментов переключения параметров генерации. Получается такой же режим работы, как если бы в системе был звуковой чип, наподобие Atari Pokey или AY-3-8910: эти чипы тоже формируют на каждом канале стационарные сигналы до тех пор, пока процессор не изменит значения параметров во внутренних регистрах этих чипов.

3. Подготовка музыки

Чип-музыку надо в чем-то редактировать, и на сегодняшний день один из наиболее легких путей — это использовать Open Modplug Tracker. Нужно подготовить несколько сэмплов, которые звучат хотя бы приблизительно похоже на звучание чипа, и создать с их помощью музыку в трекере, используя не более 4 каналов. При этом также нельзя пользоваться спецэффектами трекера, кроме тех, которые реализованы в нашем чип-плеере. В результате создается трекерный файл в формате .it. Я также написал программу-конвертор, которая конвертирует ноты из it-файла в формат, распознаваемый моей прошивкой PIC16F753. Конвертор ругается, если встретит в it-файле ноты за пределами диапазона или неподдерживаемые прошивкой команды. Инструменты из it-файла полностью игнорируются конвертором. Они нужны только для контроля звучания музыки во время редактирования.

Сэмплы прямоугольников различной скважности, которые нужны во время редактирования музыки, я сгенерировал специальными программами на Матлабе. Но это было проделано давно в рамках другого проекта — конверсия музыки с ZX Spectrum, так что сейчас я просто взял инструменты из тех старых модулей и сделал на их базе музыку для шкатулки.

В результате работы конвертора создается текстовый файл в формате ассемблера PIC. Его содержимое нужно скопировать в конец исходника прошивки и скомпилировать. В результате получится прошивка в виде hex-файла с нужной музыкой.

К сожалению, у меня нет таланта композитора или аранжировщика, поэтому удалось лишь завести кусок известной вещи В. Моцарта. Часть возможностей плеера при этом даже осталась неиспользованной. Было бы несложно добавить в плеер шумовые эффекты и многое другое, но опять-таки, где взять человека, который сможет на них сделать красивое звучание?

Если среди читателей найдутся желающие и способные создавать красивую чип-музыку для шкатулок и тому подобных музыкальных поделок на микроконтроллерах — буду рад сотрудничеству.

Исходники

Полный исходный текст прошивки, программы-конвертора музыки, а также it-файл с той музыкой, которую я использовал в данной шкатулке, можно скачать с Github.

Что такое музыкальная шкатулка, вы все, наверное, знаете. Это заводной музыкальный инструмент, который чаще всего помещается в красивый ящичек или в футляр старинных стенных часов. Есть довольно много типов механизмов музыкальных шкатулок. Мы познакомим вас с одним из них. Основным элементом этого механизма является барабан с вращающимися колышками, которые при вращении задевают за металлические пластинки, издающие звуки различной высоты. Располагая соответствующим образом колышки, можно закодировать, то есть записать любую мелодию, которую затем исполнит заведенная музыкальная шкатулка.

Для изготовления нашей музыкальной шкатулки понадобятся следующие материалы:

- дощечка или фанера размерами 10 Х 120 X 150 мм и вторая дощечка размерами 5 Х 30 Х 240 мм;
- деревянный брусок размерами 30 Х 30 Х 120 мм;
- деревянный брусок (из него выточим барабан-валик диаметром 80 мм и длиной 100);
- стальной лист размерами 1,5Х10Х 160 мм;
- стальная проволока диаметром 3 мм и длиной 200 мм;
- шурупы для дерева длиной 10 мм (2 шт.> и длиной 50 мм (3 шт.);
- длинные (20 мм) и тонкие гвозди. Их нужно столько, сколько звуков в мелодии. В нашем случае 33;
- пружина от старого будильника размерами 0,2 Х 5 Х 250 мм.

Все размеры строго соответствуют проверенной нами модели.

Наша схема представляет собой запись старинного боевого сигнала, который еще до сих пор исполняет горнист, стоящий на башне Мариацкого костела в Кракове, старой столице Польши. Горнист исполняет эту мелодию 24 раза в сутки, то есть каждый час, а по радио этот сигнал передается для проверки времени в 12 часов дня, подобно московским курантам, звон которых передается в полночь.

--> FISHKINET

Своими руками: музыкальная шкатулка для маленькой принцессы (31 фото)

ЧУДО психоанализа: заработать на модных профессиях не прочь даже бывший священник

Лжец, лжец: что такое эффект Пиноккио и как он помогает найти вруна

Калимба — волшебный музыкальный инструмент из Зимбабве

Замороженные на всю голову: как учёные морозят людей на будущее и сколько это стоит

Красивые даты февраля манят потенциальных молодоженов в ЗАГС

В Польше задержали туристку, отдавшую нацистское приветствие у ворот Аушвица

Redkey W12: пылесос который может одновременно пылесосить, мыть шваброй и самоочищаться

Дворник из Красноярска стал звездой после очистки чужих машин (2 фото + видео)

Идеальные соседи существуют, или когда повезло жить рядом с кладбищем

"Студебеккер" 1931 года - самый большой автомобиль в мире

Протестующие в Киеве штурмуют здание Верховной Рады

"Водка не во вред, мне сегодня тридцать лет": с юмором о самом неоднозначном возрасте

Девочка-маугли из подмосковной Электростали оказалась взрослой

Квартиры для детей: канадец создает игровые домики со всеми удобствами настоящих жилищ

30 оригинальных снежных скульптур, которые могли бы стать экспонатами музея

"День сурка": после съемок Мюррей не разговаривал с режиссером 20 лет

Российский зрительный нейроимплант впервые установлен обезьяне

Чиновники из Минэкологии устроили пьянку на рабочем месте и поплатились

Мать назвала дочь Икеа, а спустя годы та сменила имя из-за издевательств

Бонни и Клайд Подмосковья: 10-летняя криминальная история преступной четы

Студент Гнесинки собирал коллекцию из краденых баянов

15 знаменитостей, чья сообразительность спасла их от досадного провала на публике

Яркие эмоции животных, которые можно понять без слов

Очнулся — в гипсе: что ответит суд по иску о травме на удаленке?

Известные бренды с неизвестными лицами: как выглядели люди, основавшие знаменитые компании

"Рот закрой": в Петербурге кондуктор избила тиктокера валидатором

Легендарный советский конструктор: его оружие превращало в хлам всю американскую технику

Мужчина оставил таксисту маленькую дочь в качестве залога и пропал

Чтобы азартного друга внесли в черный список, девушка устроила погром в зале игровых автоматов

В Австрии мигрант из Армении напал на женщину с ножом

Китайцы открыли кафе, пол в котором выложили плиткой с цитатами из Корана

Вокруг музыкальной шкатулки всегда существовал романтический ореол. Музыкальная шкатулка — это особая вещь, от неё веет чем-то старинным, и даже немного волшебным. Она является и музыкальным инструментом и красивым предметом интерьера. Изготовление музыкальной шкатулки трудоемкий процесс, требующий от её создателя знаний в нескольких областях, утонченного вкуса и музыкального слуха. Для её изготовления требуется произвести около сотни операций вручную.

Размеры для механизма

Для большинства стандартных музыкальных механизмов подойдет коробка, имеющая следующие габариты: не менее 50 миллиметров глубиной, 75 миллиметров длиной и 50 миллиметров по ширине. Это основные габариты для шарманки, остальное же место может быть отдано под размещение различных мелочей. Деревянная коробка — хорошая основа для создания музыкальной шкатулки, но ведь можно поэкспериментировать, размещая механизм в металлической консервной банке или в коробке, созданной из плотного папье-маше.

Окраска

После того как вы определитесь с ящиком для размещения музыкального механизма, его следует покрасить. Это можно сделать при помощи валика или кисточки. Краску можно взять любую, но удобнее всего использовать для декорирования музыкальной шкатулки акриловую краску — она не имеет резкого запаха, хорошо укрывает поверхности, дает ровный цвет и быстро сохнет. Если коробка для размещения музыкального механизма сделана из дерева, то ее можно не окрашивать краской, а использовать специальные средства — морилку, мебельный воск, лак для древесины, которые или подчеркнут натуральный цвет дерева, или же придадут ему несколько другой оттенок. Естественно, окрашивать коробку следует только в том случае, если она не декорирована. Но если вы выбрали уже красивый ящичек по своему вкусу, то делать ничего не нужно.

Молодожены объездили весь мир и в каждой стране делали свадебное фото

Иногда мы носим бюстгальтер неправильно: способы, которые вредят здоровью

Только по мягкому месту: русский Домострой запрещал иначе наказывать детей

Монтаж опор шкатулки

Следующий этап работы — оформление ножек у шкатулки. Для этого можно использовать крупные бусины от 1,5 до 2,5 сантиметров в диметре. Будет намного удобнее, если они будут иметь форму куба или параллелепипеда. Бусины следует разместить по углам дна шкатулки, отступив от края половину их диаметра плюс 0,5 сантиметра от каждого края. Если это бусины или какие-то предметы, не имеющие места для специального крепежа, то их можно приклеить при помощи горячего пистолета или же универсального клея. Если же вы выбрали специальные детали, предназначенные для этой цели, то их следует закрепить при помощи винтов, входящих в комплект.

Из открыток

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.

Декор крышки шкатулки

При желании вы можете украсить крышку шкатулки, если не устраивает вас в изначальном виде. Если музыкальный механизм вы выбрали с определенной мелодией, вызывающей конкретные воспоминания, то и декор шарманки можно осуществить по тем же мотивам.

Плохо рисуете? Не беда — трафареты, декупаж, наклейки помогут декорировать крышку музыкальной шкатулки. Удобно использовать в этом случае клей-спрей. Дополнить декор можно разными деталями — бусинами, стразами, ракушками, декоративным песком, разместить по центру красивый кабошон, камею. В общем, украшать музыкальную шкатулку можно в любом стиле и технике, в любом дизайне.

Установка музыкального механизма

Для того чтобы музыкальный механизм хорошо работал, его следует надежно закрепить внутри шкатулки. Это легко сделать по следующему алгоритму:

Семь ежедневных привычек счастливых людей

Гладкие подмышки без бритья: способы удаления волос с помощью обычных продуктов

определите, где удобнее всего расположить механизм; если шкатулка будет использоваться по назначению — для хранения чего-либо, то само устройство, воспроизводящее звук, удобнее всего расположить в углу у задней стенки;
определяя место расположения механизма, убедитесь. что крепеж для него не будет попадать на ножки шкатулки;
разметьте расположение крепежа для музыкального механизма, выполнив его на отдельном листе бумаги, отчертив контур дна и отметив отверстия под крепеж;
перенесите всю разметку на дно, для этих целей можно использовать небольшие кусочки скотча, которые не испортят уже окрашенные поверхности шкатулки, закрепив ими бумажный шаблон;
разметьте расположение отверстия под заводной ключ или ручку шарманки на боковой стенке шкатулки, тщательно измерив расстояние от нижней поверхности механизма, и соотношение крепежа и ручки по длине сторон;
сделайте отверстия при помощи ручной дрели с тонким сверлом, подходящим по размеру для крепежа и соответствующее диаметру ручки или ключа;
уберите все опилки и пыль, дно под шарманку должно быть чистым;
аккуратно расположите механизм внутри коробки, сняв с него пластиковый корпус (если он есть);
убедитесь, что все отверстия расположены правильно как на дне, так и на боковой стенке;
закрепите весь крепеж, используя отвертку с тонким жалом, еще раз проконтролируйте правильное расположение бокового отверстия для размещения ключа или ручки шарманки;
наденьте и защелкните защитный корпус;
вставьте ключ или ручку шарманки на место, следуйте инструкции, он должен или защелкнуться в посадочном месте, или же его придется закручивать до упора, пока шарманка не начнет издавать звуки;
проверьте работоспособность механизма.

Если музыкальная шарманка воспроизводит мелодию без сбоев, ручка при прокручивании не цепляется за корпус, то шкатулка собрана правильно. Учтите, что не все музыкальные механизмы имеют отверстия для установки крепежа. Если их нет, то шарманка будет держаться по месту только за счет поворотной ручки и прозрачной верхней перегородки.

Когда зубная паста приносит вред детям: допустимые возрастные дозы

Сломанный ноготь — не беда: советы об обработке ногтей в домашних условиях

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.

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.

Последние штрихи

На боковой поверхности шкатулки вокруг ручки можно нанести стрелку, указывающую направление поворота ручки для воспроизведения мелодии. Это стоит сделать, если планируете показывать свою работу посторонним людям.

Из листа плотного картона или же фанеры вырежьте перегородку, которая будет отделять механизм от остальной части. Если шкатулка достаточно большая и для механизма выделен отдельный угол, то перегородок будет две. Они будут составлять прямой угол между собой. По размеру он должны соответствовать габаритам механизма плюс по 5 миллиметров на технологический зазор. В высоту такие перегородки должны быть чуть выше самой высокой точки поверхности шарманки.

Окрасьте эти детали в тон шкатулки. Установите перегородку при помощи универсального клея или горячего пистолета и дайте ей надежно приклеиться к основанию. Затем при помощи линейки или штангенциркуля измерьте размеры получившейся камеры. По этим размерам вырежьте кусочек оргстекла или плотного прозрачного пластика. Приклейте пластик сверху музыкальной камеры в качестве защиты.

Для чего делается прозрачная верхняя перегородка? Для эстетического удовольствия — интересно наблюдать, как рождается мелодия из комплекта пластинок, крючков, борозд, молоточков при повороте ручки шарманки. К тому же так музыкальный механизм будет защищен от всего того, что будет храниться внутри шкатулки. Но если шкатулка имеет прозрачный пластиковый корпус, то устанавливать такую верхнюю крышку совершенно не обязательно.

Как делается углубление в передней стенке

1. Чтобы сделать углубление для ручки крышки I

, изготовьте шаблон такого же размера, как передняя стенка
А
, из 12-миллиметровой фанеры
(рис. 1а).
Выпилите в шаблоне вырез и двухсторонним скотчем прикрепите шаблон к передней стенке
А
, выровняв края.

2. Закрепите в цангу фрезера 6-миллиметровую прямую фрезу. Затем установите 12-миллиметровую копировальную втулку.

Примечание.
Фреза должна быть достаточно длинной, чтобы она выступала на 27 мм из подошвы фрезера.
3. Положите переднюю стенку А

с закрепленным на ней шаблоном на антифрикционный коврик или зафиксируйте на верстаке двухсторонним скотчем. Установите глубину фрезерования равной 1,5 мм и сделайте проход по краю выреза в шаблоне
(фото А).
Острым ножом или стамеской сделайте надрезы по краям получившегося мелкого углубления, чтобы при удалении остального материала на кромке не появились сколы
(фото В).
Подрежьте внутренние уголки углубления стамеской.

Сняв фрезой немного материала, сделайте на краях углубления с верхней стороны детали А надрезы острым ножом. Фрезеруйте дальше до глубины 14 мм, чтобы получилось углубление с вырезом для ручки в верхнем крае стенки А.

4. Для определения размеров дна D

насухо соберите стенки и измерьте внутренние размеры коробки. Добавьте к каждому размеру 5 мм и выпилите дно из 6-миллиметровой фанеры. Отшлифуйте внутренние стороны всех стенок и дна наждачной бумагой № 220.

5. Соберите коробку (фото С).

Не вклеивайте дно
D
в шпунты, чтобы оно могло свободно изменять свои размеры при изменении влажности.

Склейте заднюю стенку С с боковыми стенками В и зажмите сборку струбциной. Вдвиньте в шпунты дно D. Добавьте переднюю стенку А и скрепите угловые соединения на ус полосками малярного скотча.

Расположите пропилы глубиной 16 мм в верхней части стенок. Поднимите диски переверните корпус в приспособлении, чтобы сделать нижние пропилы глубиной 22 мм.

Читайте также: