Mini batterie électronique arduino

Mini batterie électronique arduino

Tout le monde sait qu’une batterie est un instrument qui prend de la place et qui est compliqué à transporter.
C’est pour cela que j’ai décidé de fabriquer une batterie transportable qui puisse entrer dans un sac à dos.
Ce genre de mini batterie existe déjà dans le commerce mais le fabriquer soi-même est très instructif !

Au début, je souhaitais faire fonctionner cette batterie avec un smartphone connecté en bluetooth.
L’idée était d’avoir une application sur le smartphone qui interagirait avec la batterie.
Si un pad avait été frappé, le smartphone aurait joué le son correspondant.
J’ai donc commencé à tester ce système mais les temps de transfert des informations n’était pas assez rapide pour garantir un bon confort d’utilisation.
Chaque son arrivait avec un temps de latence.

J’ai donc changé d’idée et je suis parti sur un système un peu différent.

Ce sera l’arduino qui jouera le son correspondant lorsque l’un des pads de la batterie sera frappé.
Les fichiers audio seront enregistrés sur sur une carte SD.
Par exemple, quand je taperai sur le pad en haut à gauche, le son de cymbale ride sera joué.

  1. La première étape de la fabrication a été de définir un cahier des charges pour fixer les objectifs et les fonctionnalités importantes que doit comporter la batterie.

    Voici les principales contraintes:
    - Fonctionner de façon autonome (sans ordinateur, auto-alimenté)
    - Jouer des sons réalistes
    - Comporter au moins 8 pads
    - Le boitier doit pouvoir entrer dans un sac à dos

    Voici donc le nécessaire électronique pour ce bricolage:

    - Arduino Uno
    - Shield Velleman KA12
    - Capteurs piezo élecriques
    - Haut parleurs 3W
    - Deux potentiomètres
    - Un amplificateur PAM8403
    - Un interrupteur On/Off
    - Un lecteur de carte micro SD pour Arduino
    - Des PCB de prototypage
    - Une batterie Lithium Ion 18650
    - Un module de charge TP4056
    - Un boost converter (type xl6009)
    - Des gaines thermorétractables
    - Des fils...

    A noter : j'ai mis à jour cette liste de matériel à la fin de la fabrication car je me suis rendu compte que certaines améliorations étaient nécessaires.

    Comme nous avons besoin d'au moins 8 entrées analogiques pour ce projet (8 pads), il va falloir choisir une carte adaptée.
    Conrad m'a fourni une carte arduino UNO qui comporte seulement 6 entrées analogiques.
    C'est là que shield Velleman KA12 joue un rôle très important.
    En effet, c'est cette carte que sera l'interface entre les capteurs piezo et la carte Arduino UNO.
    Elle permet d'ajouter une vingtaine d'entrées analogiques à l'arduino tout en utilisant seulement trois pins numériques (5, 6, 7) et une pin analogique (A0).

  2. II a aussi fallu penser à une boite pour y loger le système.

    Il existe dans le commerce des boîtiers cubiques en ABS qui peuvent être percés sur mesure et qui sont idéals pour certains bricolages.
    Cependant, il est difficile de fixer certains composants comme le lecteur de carte sd dans ce genre de boitier.

    J'ai donc décidé de modéliser un boitier répondant exactement à mes besoins pour ensuite l'imprimer en 3D.
    La modélisation m'a pris environ 2h et j'ai utilisé Fusion 360 de Autodesk.
    C'est un très bon logiciel facile à prendre en main et gratuit.
  3. J'ai ensuite imprimé mes pièces sur mon imprimante 3D CR-10.
    Il y a eu plusieurs ratés au cours de cette étape.
    Au début, je souhaitais imprimer le boitier en ABS car c'est un matériaux robuste et durable.
    Cependant il est très difficile d'imprimer de l'ABS car ce plastique est très sensible aux variations et aux chocs thermiques.
    Concrètement, cela se manifeste par du warping (décollement) ou encore une mauvaise adhésion entre les couches.
    J'ai donc décidé de mettre toutes les chances de mon côté en mettant mon imprimante dans un caisson.
    Malheureusement, l'impression a quand même échoué à deux reprises. Je pense que la taille de la pièce n'a pas facilité la tâche.
    Je vous conseille donc d'utiliser de l'ABS uniquement pour des petites pièces à fortes contraintes mécaniques.

    J'ai donc réimprimé le boitier mais cette fois ci en PLA.
    Il a fallu au total 90 heures pour imprimer toutes les pièces qui composent le boitier, dont 50 heures pour la pièce principale.
  4. Il est temps de passer à la partie électronique.

    Pour cela, j'ai fait un petit schéma pour vous faciliter la tâche si vous souhaitez reproduire un projet similaire.
    Ce schéma est simplifié avec un seul capteur piezo et sans le shield KA12 car ce composant virtuel n'existe pas pour le logiciel Fritzing.

    Velleman a créé une librairie arduino pour utiliser facilement le shield KA12. Cependant, il faut faire attention car les numéros des entrées sur la carte ne sont pas les mêmes que sur la librairie. Il faut donc tester chaque pin que l'on souhaite utiliser pour réellement savoir son numéro.
  5. Maintenant que nous avons tous les éléments nécessaires à ce bricolage, il va falloir passer à l'assemblage.
    J'ai d'abord commencé par la soudure.
    Cette étape est longue et il faut faire les choses proprement.
    J'ai donc utilisé des gaines thermorétractables pour isoler les soudures mais aussi des serre-câbles pour que tout soit bien rangé dans la boite !

    Malheureusement, j'ai grillé le convertisseur de tension en inversant par erreur les polarités de celui-ci.
    Je n'a donc pas pu alimenter mon système avec un accumulateur comme prévu initialement.
    J'ai donc dû me contenter d'une alimentation externe en attendant d'acheter la pièce de remplacement.

    Pour fixer les hauts-parleurs, j'ai utilisé de simples visses auto-foreuses à tête ronde.
    J'ai fait la même chose pour fixer le couvercle sur la boite.

    Concernant la fixation des capteurs piezo, j'ai juste utilisé de l'adhésif double face.
    On peut apercevoir les 8 pads (en bleu) qui ont été imprimés en filament flexible.
  6. Il est maintenant temps de passer au code.
    Comme j'ai utilisé une carte arduino, le code se fera en C et sera téléversé directement via le logiciel arduino.
    Il ne faut pas oublier d'inclure les quatre librairies: pour lire et jouer les fichiers audio se trouvant sur la carte SD et pour interagir avec la carte shield.
    Voici donc le code simplifié pour un pad et avec un seul potentiomètre pour régler la sensibilité (le seuil) du pad.

  7. C'est bon le code est fait ! Maintenant il faut passer aux fichiers audios.
    Un arduino est une toute petite carte qui a des applications limitées.
    Elle ne peut donc lire que des fichiers audio spécifiques qui ne dépassent pas un certain taux d'échantillonnage.
    La qualité audio de cette mini batterie électronique ne sera donc pas idéale.
    Cependant, si vous souhaitez fabriquer un système avec une très bonne qualité sonore, il existe des shields dédiés à ce genre d'applications.

    Je vous conseille de télécharger des sons de batterie gratuitement sur internet.
    Voici comment compresser vos fichiers audios:
    Pour cela, rendez vous sur le site suivant : http://audio.online-convert.com/convert-to-wav
    Vous pourrez ensuite y insérer vos fichers audios.

    Selectionnez les paramètres suivants:
    - 8 bit
    - 16000Hz
    - mono
    - PCM format : unsigned 8 bit

    Vous pourrez ensuite télécharger votre nouveau fichier compressé et l'enregistrer directement sur la carte SD.

  8. Il ne vous reste plus qu'a insérer la carte dans le lecteur prévu à cet effet et à tester le bon fonctionnement.

    Maintenant que vous savez comment le système fonctionne, vous pouvez bien évidement ajouter d'autres pads.
    Personnellement j'ai prévu deux prises jacks à l'arrière du boitier pour pourvoir ajouter des pédales dans le futur.
  9. En bonus, voici une petite astuce pour plier facilement les pâtes des composants électroniques.
    J'ai imprimé en 3D un petit accessoire qui permet d’insérer des composants de différentes tailles et de replier les pâtes en étant toujours régulier.
    Ainsi, si vous avez beaucoup de composants à souder, vous gagnerez beaucoup de temps et le résultat final sera nickel.
  10. Voici donc ce que ça donne !

    A noter : Comme je l'ai dit précédemment, j'ai eu un soucis avec le boost converter. C'est pour cela que sur la photo suivante l'accumulateur 18650 est absent et l'interrupteur n'est pas branché (j'utilise une alimentation externe 12V).
Réalisé par
Posté le
Univers
Candidats Ambassadeurs IoT 2018
Temps de fabrication
1 semaine
Niveau de difficulté
Avancé
Matériel(s)
1
Arduino UNO
1
Shield Velleman KA12
1
Capteur piezo élecrique
2
Haut Parleur
2
Potentiomètre
1
Amplificateur PAM8403
1
Interrupteur on/off
1
Lecteur de carte SD pour Arduino
2
PCB de prototypage
1
Batterie type 18650
1
Module de charge type TP4056
1
Boost converter type xl6009
1
Gaines thermorétractables
2
Prise jack femelle
1
Bobine PLA 750g (gris ou noir)
1
Bobine filament flexible 750g
Outils
1
Fer à souder
1
Imprimante 3D
1
Pistolet à colle chaude
1
Pince coupante
1
Perceuse, forets, tourne vis...

7 commentaires

  1. f1umo said on mai 24, 2018

    Bon travail il manque juste une petite vidéo pour apprécier le rendu sonore en tenant compte des restrictions imposés par le shields utilisé

  2. dad35 said on mai 26, 2018

    C’est une superbe idée de fabrication utile avec des explications claires sur la réalisation.

  3. gibson said on mai 29, 2018

    Très beau projet ! BRAVO !!!

  4. silvia said on mai 29, 2018

    Bravo! We are proud of you!

  5. papyjo said on mai 29, 2018

    Très bon projet et bravo pour la qualité de la réalisation.

  6. waou c’est impressionnant !

  7. jyb2008 said on juin 7, 2018

    T’es un chef, on sent le plaisir de partager ta technique et ta passion.
    Merci j’attends la demo vidéo ?!

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