Placa de control y estructura vertical

Ahora vamos realizar la parte que va a ser la placa de control y la estructura vertical donde fijaremos los elementos visuales y sonoros.

Los elementos principales que estarán en la placa de control son los siguientes:

    • Arduino Nano ver. 3.0.
    • DFPlayer Mini MP3 Player.
    • Adafruit Mono 2.5W Class D Audio Amplifier.
    • Módulo Bluetooth HC-05.

Los elementos que irán en la estructura vertical son los siguientes:

    • Altavoz 4 Ohms y 3W de potencia.
    • Adafruit 1.44″ Color TFT LCD Display con MicroSD – ST7735R.
    • Anillo de 12 LEDs RGB WS2812B 5050.

El módulo lector de tarjetas RFID-RC522 lo tendremos separado tanto de la placa de control como de la estructura vertical con el fin de facilitar el acceso al lector de tarjetas por parte del niño.

Seguidamente veremos cómo realizar la placa de control tanto en protoboard como en una placa PCB de doble cara de 7×9 cm así como la creación de la estructura vertical donde fijaremos el altavoz y los elementos visuales (anillo de LEDS y TFT).

ESQUEMA PROTOBOARD

 

ESQUEMA CON PLACA PCB DE DOBLE CARA DE 7×9 CM

 

ESTRUCTURA VERTICAL (ELEMENTOS VISUALES Y ALTAVOZ)

La estructura vertical que contendrá el altavoz y los elementos visuales (anillo de LEDs y TFT)  la he realizado mediante elementos de la marca Makeblock que tenía de otros proyectos. Son los siguientes:

    • 1  placa 7×9 B (Makeblock).
    • 1  viga 0824 176mm o del tamaño que se quiera (Makeblock).
    • 2  placas de 3×6 (Makeblock).
    • 4  separadores de 20 mm de longitud para tornillería de M4 (métrica 4).
    • Tornilleria (ir a la sección del listado de componentes para el detalle).

Para fijar el altavoz, el anillo de 12 LEDs y la pantalla TFT de 1.44″ a esta estructura he utilizado dos placas de 3×6 de Makeblock.

En el altavoz de 3W de potencia soldaremos 2 pines con el fin de poder conectar fácilmente cables dupont (podéis prescindir de esto y soldar directamente dos cables de unos 20 cm de longitud). Posteriormente pasaremos el anillo de 12 LEDS por el altavoz fijándolo mediante cinta de doble cara en tres puntos. Todo el conjunto lo engancharemos a una placa de 3×6 de Makeblock mediante cinta de doble cara que posteriormente fijaremos a la viga vertical mediante dos tornillos y tuercas de M4.

La placa que contiene el TFT ya dispone de agujeros de M2 con lo que  fijaremos solo uno de sus lados a otra placa de 3×6 de Makeblock mediante 2 tornillos y 2 tuercas de M2 con 2 arandelas. Todo el conjunto también lo fijaremos a la viga vertical mediante dos tornillos y tuercas de M4.

En las siguientes imágenes podéis ver todo el proceso anteriormente descrito:

NOTA: Si queréis que el altavoz encaje con el anillo de 12 LEDs tal y como se muestra en la imagen anterior es necesario que compréis un altavoz con un diámetro exterior de 40 mm y un anillo de 12 LEDs que tenga 35 mm de diámetro interior (Ejemplo: el anillo Neopixel de Adafruit de 12 LEDs posee un diámetro inferior). Si compráis un altavoz o anillo de LEDs con otros diámetros tendréis que ver la mejor manera de acoplarlos o fijarlos de otra manera dentro de la estructura.

MÓDULO LECTOR DE TARJETAS RFID-RC522

Como he comentado anteriormente el módulo RFID-RC522 lo tendremos separado tanto de la placa de control como de la estructura vertical con el fin de facilitar el acceso al lector de tarjetas por parte del niño.

Este módulo posee 4 agujeros de M3 en los cuales fijaremos 4 separadores hembra-hembra de 20 cm de longitud de M3 con el objetivo de hacer un soporte para el RFID-RC522.

Como veremos en la siguiente sección este módulo lo uniremos a placa de control mediante 7 cables dupont de 20 cm de longitud.

CONEXIONADO FINAL

Finalmente uniremos los elementos presentes en la estructura vertical (altavoz, anillo de LEDs y TFT)  y el módulo RFID-RC522 a la placa de control mediante cables dupont de 20 cm de longitud. También añadiremos la alimentación la cual será suministrada por 2 pilas Panasonic NCR18650B de Li-Ion recargables ( 3400 mAh, 3.7V)  ubicadas dentro de un portapilas con cable de alimentación.

En los siguientes esquemas veremos como van cada una de las conexiones:

Con protoboard:

 

Con placa PCB de doble cara de 7×9 cm:

NOTA: En el esquema he suprimido expresamente el módulo bluetooth HC-05 con el fin que se vean las conexiones hacia el módulo RFID-RC522 y el TFT de 1.44” (para ver como iría conectado este módulo ir a la sección donde se muestra el diseño de la placa PCB de doble cara)

El resultado final se muestra en las siguientes images (versión placa PCB):

 

Tablas resumen con las conexiones efectuadas:

Conexiones Módulo RFID-RC522 con el Arduino Nano:

RFID-RC522 Arduino Nano
SDA D7
SCK D13
MOSI D11
MISO D12
IRQ SIN CONECTAR
GND GND
RST D6
3,3V +3V3

Conexiones Adafruit 1.44″ Color TFT LCD Display con MicroSD – ST7735R con el Arduino Nano:

Adafruit 1.44″ Color TFT Arduino Nano
VIN +3V3
3V3 SIN CONECTAR
GND GND
SCK D13
SO SIN CONECTAR ( SE PODRÍA DEJAR CONECTADO AL D12 PERO NO ES NECESARIO)
SI D11
TCS D10
RST D9
D/C D8
CSS SIN CONECTAR
LITE SIN CONECTAR

Conexiones DFPlayer Mini MP3 Player con el Arduino Nano y el Adafruit Mono 2.5W Class D Audio Amplifier:

DFPlayer Mini MP3 Player Arduino Nano
VCC +5V
RX D3 (A TRAVÉS DE UNA RESISTENCIA DE 1KΩ)
TX D2
DAC_R SIN CONECTAR
DAC_L SIN CONECTAR
SPK_1 PIN A+ DEL Adafruit Mono 2.5W Class D Audio Amplifier
GND GND
SPK_2 PIN A- DEL Adafruit Mono 2.5W Class D Audio Amplifier
IO_1 SIN CONECTAR
GND SIN CONECTAR
IO_2 SIN CONECTAR
AD_KEY_1 SIN CONECTAR
AD_KEY_2 SIN CONECTAR
USB+ SIN CONECTAR
USB- SIN CONECTAR
BUSY SIN CONECTAR

Conexiones Adafruit Mono 2.5W Class D Audio Amplifier con el DFPlayer Mini MP3 Player:

Adafruit Mono 2.5W Class D Audio Amplifier DFPlayer Mini MP3 Player
A+ SPK_1
A- SPK_2
SD SIN CONECTAR
VIN +5V (DEL ARDUINO NANO)
GND GND

Conexiones Anillo 12 LEDs RGB WS2812B 5050 con el Arduino Nano:

Anillo 12 LEDs RGB WS2812B 5050 Arduino Nano
DIN TX
DOUT SIN CONECTAR
VDD +5V
GND GND

Conexiones Módulo Bluetooth HC-05 con el Arduino Nano:

Módulo Bluetooth HC-05 Arduino Nano
KEY SE CONECTARÁ A UN MINI JUMPER QUE SI SE PUENTEA HARÁ QUE ESTE PIN SE CONECTE A LOS +3V3 DEL ARDUINO POR SI SE QUIERE PONER EL MÓDULO PARA RECIBIR COMANDOS AT. EN UNA OPERATIVA NORMAL ESTE PIN NO ESTARÁ CONECTADO
VCC +5V
GND GND
TXD D4
RXD D5 (A TRAVÉS DE UN DIVISOR DE TENSIÓN ENTRE UNA R1=5,6KΩ Y UNA R2=10KΩ)
STATE SIN CONECTAR

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