紧凑型卧室媒体中心remake — 扩展篇3

等USB DAC等了几天,这天终于到货了。要感谢淘宝,要是没有什么鸡零狗碎都能找到的淘宝,这个DIY项目是很难进行下去的。只是辛苦了物业的工作人员,每周都要帮忙代收几个包裹。每次去领包裹的时候都看到满满一柜子各家各户的包裹。帮业主代收包裹真的是很琐碎的工作。如果有天物业想对代收包裹的业务收费的话,我想一件一块钱我还是愿意付的。

接在电脑上听了一下,效果还不错。我对Hifi并不十分追求,只要有没杂音的音乐就行了。这个DAC推荐得人很多。淘宝价38块。当然,如果加个铝合金拉丝壳子,接上‘镀金’端口,当成“发烧耳放”,卖得就完全不是这个价了。接上单元以后发现DAC自带放大器,音量稍微调高点就很响了。看来还需要一个电位器调节下功放输入端的电压。

本想接上RPi试一下的,却发现USB HUB的线给我搞断了。赶紧把线的颜色排列拍下来。这两天不想动烙铁,暂时先放那儿了。

周末白天出门去附近的模型店买了模型板。做这个媒体中心在一开始并没有很详细的自顶向下逐渐分割到最细节。而是在完成功能需求后就着手搭建一个子系统,等一个子系统成型后再以此子系统为约束条件搭建相邻的子系统。比如音箱的箱体就是在测试完单元以后再确定款式和设计的。同样的,系统各电路板的摆放位置也是在音箱到货了以后再确定的。而外壳的搭建方案直到确定了模型板的大小厚薄后才真正成型。这样做可以最大限度的利用已有资源。避免了自顶向下设计中底层模块实现有缺陷,导致最终集成测试失败的尴尬。麻烦之处就在于一开始不知道需要哪些部件,没法一次买全,很多时间都花在等待部件到货上面。好在DIY不需要赶工期,本来就只有周末的时间可以利用,正好也不会让DIY占用了全部的业余时间。

切割了三块模型板,比划了一下。”Cyclops”的外壳初见成型了。

接下来就是固定这些板子,话说固定电路板用的铜柱好难找,找了很久才配齐。费了一番功夫以后还是固定好了。

上次那个USB HUB断了线,重新焊的时候把焊盘给弄掉了。好吧我的手艺确实很烂,没办法网上买了个紧凑型的USB Hub,每个端口都自带延长线。

说起来是很小巧的USB HUB,实际装进这个12cmx20cmx5cm的小空间里时就发现很难塞得下,在嵌入式系统中USB是体积很大的东西。我看到树莓派的论坛上有人干脆把USB口元件去掉,把USB线直接焊在树莓派上以减小体积。我对自己的焊接技术实在没信心,还是挤挤吧。

虽然是DIY项目,可是有些细节还是要注意的,给系统做了个电源插座,和一个电源开关,这样系统开关就很方便了。

在音箱螺丝孔位打洞,把单元拧上,装上四块隔板。上电,Cyclops单声道智能音箱毛坯搭好了。接下来的工作主要在软件和外观上了。当然硬件上还会有小小的修改。

听下来,感觉迷宫箱的低频量还是略显不足,可能跟放大器输出 端串联的隔直电容有关,也可能是箱子自己的问题。没有和倒相孔式箱子比较过,没法下结论。不过对三寸的全频单元来说,低频没法要求太高。这个箱子主要还是用来听流行歌曲的。

背面还是可耻的拖了两根小尾巴。USB线实在太大了这两根留在外面用来给手机充电用。

插件

这件事外观看起来是一个社会公平性问题,实质上只需要结合一些常见的现象来看就很明白:某人有体臭,旁人忍受不了而戴了个香囊。某人一想,你戴香囊不就等于告诉大家我有体臭了吗?于是约谈之。当然,谈话过程中是不会说自己有体臭的,只好扯些“戴香囊影响了别人”之类云云。

小论家庭太阳能发电的可能性

有人问我太阳能电池板的最大理论效率是多少,我就稍微计算一下。
首先是维基百科上的一些数据。
太阳发光功率 3.846×10^26 W
日地距离:1.496×10^11m
地球轨道的戴森球面积=4*3.14159*(1.496×10^11)*(1.496×10^11)=
2.812*10^23平方米
假设太阳是均匀发光的,地球轨道上每平方米接收到的最大日光能量为1368瓦。
考虑到大气的遮挡以及不是所有地方都是太阳直射的,太阳能电池板的典型最大效率应该为每平方米500~1000瓦左右。考虑到太阳能电池的效率还不高,每平米能输出300瓦应该很不错了,刚好能带动一台台式机。
如果想通过带动汽车可能是不太可能的了,小汽车的功率动则几十千瓦。汽车所有表面能提供的功率连个零头都不够。这就是为何你看到的太阳能原型车都是又轻又小的原因。
那么家庭太阳能发电能否供给家庭需求呢?
如果家住阳光充足的地区,又不是公寓房子,在屋顶全部装上太阳能电池板应该能供应一家白天的电力需求。如果有50平米的屋顶用来作为太阳能发电用,假设一天的日照产生的能量相当于四小时的最大日照。那么一天能够产生60度电,对于一家人来说应该很够用了。问题是太阳下山以后怎么办?
对于晚上的供电问题,使用蓄电池是一种效率不高的方法。但是其它在电厂广泛使用的方法也未必有效。抽水蓄电?如果住的地方足够大,可以考虑抽水蓄电。如果建一个储水量125吨水的水塔(5mx5mx5m),高度为十米,大约能存3.4度电,只够勉强使用,还不考虑到水力发电过程中的损耗。更加高级一些的办法是熔盐储电,不过可能这就不适合DIY了。当然125吨水的水塔大约也不适合DIY吧?其它方法还包括把水加热到一百度,然后在晚上通过加热沸点更低的物质发电。通过提升比水更重的物质(比如铅)来提高储能效率。不过这些东西中哪样听起来都觉得不该出现在你家的院子里。
所以发电并不难,难的是怎么储存住这么多能量。储能是如此的困难。我见过的最佳储能物质就是变形金刚用的能量块。这玩意无时无刻不在提醒人类我们的科技水平还多么的初级。
更合理的办法应该是把白天发的电输往本地的储能厂,然后在晚上储能厂把电送还给你,当然是收取一定费用的。储能厂当然很喜欢这个模式,因为买太阳能电池板绝对是一种赔钱买卖。如果家庭太阳能发电真的普及的话,白天的电能会变得很便宜,便宜到你的邻居都想把电白送给你。而晚上的电还是很贵。当然如果一连十几天阴天的话,你就看着智能电表上的单价蹭蹭往上蹿吧。
所以家庭发电什么的还是算了吧。如果家里有个大天台,种点花花草草的应该是不错的选择。

紧凑型卧室媒体中心remake — 扩展篇2

自己DIY如果想不浪费钱,就不能一次买一堆零件来试。每次都是试验好一个部件以后再思考下一步需要什么,该怎么做。很多时间也用来等待购买的零件到货。不过这也是DIY的乐趣之所在,如果零件没到,或者工作太忙,或者没有好的想法,就可以把DIY的东西放下一阵子。只是如果不想一放下就不想再拿起的话,大概的最终目标还是要的。

上次说到为了通过单个电源给系统供电,还需要一个DC-DC。在淘宝上找了个外观看起来还不错的。12v转5v,这样通过一个12v电源就可以同时为系统提供12v和5v的电压了。

还需要为全频单元找一个音箱。因为3寸单元低频量感会不足,所以我选择了迷宫结构的箱体。所谓迷宫箱,就是在音箱内部折叠了曲折的声线,以达到增加低频谐振,提高低频音量的能力。我对hifi没什么研究,看见有人说这个好,就来尝试一下。

我这个箱子的开孔位置跟正常音箱的位置不同,而且只要一个,所以需要订做。大约一个礼拜后收到货了。这个就是箱子的外观。迷宫箱有两种工艺,一个是正常的箱子在内部用板材隔出声线形状。还有一种是将板材用切割机切割成剖面形状,粘合在一起后两边装上侧板。我比较喜欢后面这种工艺,结构看起来比较牢固,声线转弯的地方也可以圆滑很多。当然用料比前者也大大增加了。这样一个12cmx20cmx20cm的空箱子要99元。

这个音箱背板没有留接线盒的位置,而是把接线孔开在了单元仓的正上方,之后功放板会放在音箱上面,这样功放板到单元的线路长度达到最短。音箱内部的声线也少了单元线的干扰。这是我个人认为音箱的最佳开孔位置。

音箱内部的样子,和普通音箱不同,迷宫箱内部是曲折的空间,所以有迷宫的称号。

把单元放上去看了下效果,还挺不错。音箱的外观略显粗糙,还需要慢慢打磨。这个系统我打算给它起名叫”Cyclops”

Cyclops的图片,看看是不是有点像?

把树莓派和外围部件在箱子上边摆放了一下,大致的布局是这样的。布局还需要仔细调整一下,因为将来还有一个灯光效果要加在系统里面。5V DC输出连接在树莓派的USB口上,这样可以同时给树莓派和USB设备供电。实测下来树莓派的供电电压要稳定得多。

把系统接好以后,发现一个问题。Raspberry Pi的模拟输出效果不太好。开始播放的时候喇叭会“砰”一声。挖了论坛后发现树莓派的模拟音频输出精度只有11bit,而且还有输出电平匹配的问题。论坛上的意见都是不要用树莓派的模拟音频。于是我打算入一个usb dac。在比较了现成的usb声卡和usb dac两种方案以后,我决定还是使用基于PCM2704的usb DAC板。于是又进入了下单后的等待期。

BOM小记

Raspberry Pi: 350

无线网卡:69

TF卡:30

遥控器:99

USB电源线:8

开关电源:99

喇叭:56

功放板:21

DC-DC:7

迷宫全频音箱:100

线材:10

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合计:849,眼看就要超过一千大关了,我会尽量控制在一千以内的。

紧凑型卧室媒体中心remake — 扩展篇1

我的目标是紧凑型卧室媒体中心,所以紧凑是核心概念。总的来说,有以下几点要求:

1. 外观紧凑,紧凑不仅是指体积,同时也指外观应当呈现一个唯一的可搬动的物体的状态。不希望像现在这样声卡,网线,喇叭,usb红外等几个部件拖在外面的情况。

2. 没有不必要的连接线,外观上只有一根电源线连接到媒体中心,别的连接线全部没有。

3. 功能部件紧凑,不存在多余的部件。

4. 可以适当扩展增加视觉效果。

综合起来媒体中心的核心应该是综合喇叭,功放,电脑的一体式音响。电脑和音响做成一体,有利于内部走线。同时因为有处理器芯片和Linux操作系统的支持,功能的可扩展性也远远大于市售的插卡式音箱。可配置性也比市售的无线媒体音乐中心要灵活得多。当然,主要还是可以按照自己的需求进行配置,不用局限于市售系统预先搭配好的配置和功能。

首先就要开始搭配核心的音响系统。我选择了单声道输出,因为如果选择双声道的话,要追求音场就得选择分离式双箱体设计,这样结构上的紧凑性就无从谈起。要是采用单箱设计的话,箱体结构就是一门高深的学问,急切间学不来。而且对于卧室音箱的几个常见摆放位置来说,单箱体根本就无法提供合理的声场。不如还是采用单声道输出来得简单一些。

打定主意以后就开始了部件的采购工作,因为采取了单声道输出,所以这部分的成本也就减半了。首先购入了20w数字功放板,3寸15w全频喇叭,和12v4A开关稳压电源。

20w数字功放板。选择D类功放板主要是因为效率高,热损耗小。恰好找到这个单声道的功放板就买下了。这块板本身还支持外部信号控制开关,这样的话也可以在不播放时关闭喇叭防止底噪。效果不详,因为不知道是用什么芯片做的所以也没有资料可查。这个功率级别的功放板都不贵,有兴趣的也可以找一些模拟的功放板来搭建自己的系统。有些功放模块还是颇有口碑的。可惜我这块被磨掉了,看不出来。

三寸全频喇叭,在淘宝上找了个销量高的就下单了。我对音响远远没到发烧的级别,所以对单元的选择就比较随意了。选择全频喇叭主要是因为单个单元无需分频,连线和设计都很简单。像我这样的音响门外汉,少一个部件就少一个搞砸的机会。3寸15W4欧姆,这个功率不算大,但是对付卧室听一点睡前音乐足够了。全频喇叭的低音比较欠缺,但是可以通过箱体的选择弥补,这个稍后再提。

12v4A开关稳压电源,这个用来做媒体中心的总电源。计划中树莓派,喇叭,照明等都通过这个电源来供电。48W的功率应付这些需求足够有余了。

接下来是组装电路。把一根3.5mm对录线剪断,两个声道合并起来焊接在功放板的输入端。

功放板的喇叭端,电源端各连出引线。测试没有短路和断路以后和电源喇叭分别连接起来,音频接手机,接上电源以后试着播放一个mp3,一次性推响了。喇叭的声音听起来还不错,没有怪声发出。底噪貌似也没有。

下图是测试用的电路,功放板上有两根线未连,那是用来做外部控制的。如果系统装好后发现有底噪,那么不放音乐时就要通过这个端口来控制关闭功放电路。

接下来就要寻找音箱箱体了,同时为了能够通过单个电源给系统供电,还需要一个能输出5V的DC-DC,请等待《紧凑型卧室媒体中心remake — 扩展篇2》

BOM小记:

Raspberry Pi: 350

无线网卡:69

TF卡:30

遥控器:99

USB电源线:8

开关电源:99

喇叭:56

功放板:21

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总和:RMB732

LED光谱研究

最近看到了一种LED中蓝光成分对眼睛有害的说法。说起来这种说法是有一定科学依据的。因为人眼对蓝光相对不敏感,所以对于高亮度蓝色光线相对不容易受到刺激。另外蓝光的波长大约在400-500nm,属于高能量光线,和紫外线一样潜在具有对生物体造成伤害的作用。

但是存在科学依据并不代表在科学上就是正确的,否则科学家发论文就不用拿实验数据,只需要把自己的科学依据讲一下就行了。所以白光LED中的蓝光成份究竟有多大,还是应该通过实验来做一下。

上淘宝搜了一下,能分析光谱的仪器价格基本都超过一千,贵的上万。所以只能找简单的定性工具,至于定量测定,还是只能上网查文献。

这个就是探测用的教学用分光镜,没有电源和刻度,只能做定量分析。

先观察一下白炽灯,连续光谱,蓝色成分特别低。灯光颜色本来就是黄色的。

节能荧光灯,光谱是离散的。蓝色端有一根亮线。红绿成分比蓝色高很多。

白色LED,光谱也是连续的。蓝色端并不特别亮。红绿比蓝色亮一些。

结论,没有确定性的结论,但是以下几点可以参考:

1. 直视光源对眼睛总是潜在有害的,应当避免直视光源。

2. 在室内的照度下,反射光的强度应该不太大。

3. 避免使用纯蓝色的光源,眼睛在自然条件中很少有机会看纯蓝色的光,所以调节保护能力可能有限。

紧凑型卧室媒体中心remake — 复刻篇

前一天下了单买Raspberry PI,第二天傍晚就到货了。魔都的快递还是很快的。当然我也很快,拿出在前一天已经准备好系统的SD卡,插进树莓派的SD卡槽。接上键盘,网线,电源。五分钟不到已经进入archlinux系统那熟悉的界面了。

体积比安卓电视棒略大,整个系统全部在SD卡上。对我来说方便了不少。为了刷安卓电视棒的系统,装驱动找adb连接接口花了我两天的业余时间。给这个树莓派装系统,连下载系统映像大约总共花了一小时的时间。

我选择了Arch Linux ARM版。这个发布用了很久已经很熟了。

花时间配置了一下sshd,接下来就可以拔掉HDMI线进入headless mode了。我并不需要这块板的视频输出,至少现在不需要。通过ssh连接系统进行配置也方便查资料。

网上有不少用raspberry pi搭建音乐媒体中心的文章,不过这些文章我都不想参考。Linux的音乐媒体中心方案基本都差不多,核心都是music player daemon,外围加上一些手机控制什么的。我的第一阶段目标是复刻原来卧室音乐媒体中心的功能。所以只需要把原本的系统配置都拿过来用就行了。

软件方面,第一步是配置声音,安装MPD。第二步是安装一些声音播放小工具,配合我自己写的脚本实现语音报时,天气预报等功能。

等音乐文件都复制过来以后,就可以通过mpd播放,音乐播放器的核心基本就成型了。

接下来是配置samba,共享一个音乐文件目录出来,方便往里面加音乐。

然后是复刻原本的红外遥控器,把红外遥控器从原来的媒体播放器上拔下来接上。配置好驱动以后把原本的控制脚本拷贝过来就能通过遥控器操作了。这个媒体中心设计为通过遥控器进行操作,毕竟软件方案修改设计要方便得多。

然后是无线网卡,树莓派本身是有一个有线网口的。但是要插网线的话就限制了系统的移动,所以无线网络功能在复刻阶段就准备加进去。

安装无线网卡遇到了一点小问题,linux现在还没有这个网卡的驱动。我只好把网卡外壳拆开(买来还没几个小时啊),直接看网卡的芯片。发觉是RTL8188cus的。但是vendorID和productID没有被辨认出来。上Realtek网站下载了驱动源码,找到vendorID相关部分,把这块网卡加进去。重新编译驱动并安装,无线网卡很快被认出来了。

配置wireless连接和红外遥控器花了我更多时间。虽然Archlinux跟我是老朋友了。可是Arch认识了systemd这个新朋友。说实话systemd比起rc.*来说真心难配置,特别对需要自己写启动脚本的人来说。搞了整整两晚上终于弄好了。

配好这两样以后复刻媒体播放器的软硬件配置就完成了。拔掉已经没有用的HDMI和网线,插上耳机线,一个可用的系统就成型了。以下是成品,当然还需要找一个壳子装起来。但是现在还不着急,因为复刻的目的是为了对现有的功能进行扩展。请期待下篇《扩展篇》

PS: 一不小心插错根线,意外的发现树莓派可以通过USB口直接供电,这样就多一种方法突破200ma电流限制了。不过现在还不着急弄,因为下一步的重点是GPIO…

 

BOM小记:

Raspberry Pi: 350

无线网卡:69

TF卡:30

遥控器:99

USB电源线:8

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复刻成本:RMB556

紧凑型卧室媒体中心remake — 谋划篇2(一个意外)

项目刚开始就遇到了一些小小的挫折,安卓电视棒买回来了。但是买之前没有好好做调查,买了RK3066的系统。买回来之后才发现Linux对这个硬件平台的支持才刚刚开始出到pre-alpha版。而且只有一位热心的开发者在维护。到现在连板载wifi还没有完全搞定。进入Linux也需要先进Android再通过adb命令进入Linux。按照这位好心人的指引安装了Ubuntu Linux, 确实还不太稳定。在我的系统(MK806)上连桌面都进不了。对于希望能够让这个系统稳定的跑在Linux上的我来说,这样的社区支持是远远不够的。本想回头看看Allwinner 10的系统,可是转念一想,也许raspberry pi平台更符合我的需求:

优点

1. 社区很成熟,现在已经有debian和archlinux版本。社区讨论以linux平台为基础,比较容易获得帮助

2. 单一硬件标准,反过来电视棒市面上不同品牌五花八门,硬件也有微小的不同。我试过刷MK808的固件就会出现wifi认不出的问题。说明硬件是有一些区别的。

3. 平台不自带flash,完全通过SD card扩充。也不预装系统。本来这应该算缺点,但是对于需要频繁刷机的人来说,整个系统可以拔下来插PC上备份是相当的具有诱惑力,试验不同系统也十分的方便,多准备几块SD card就行了。更换SD卡也比重刷系统要方便得多。

4. 平台自带GPIO,所以简单的电子扩充可以不通过arduino。(我希望能够通过GPIO控制媒体中心的一些外设,比如按钮,led,液晶屏,音箱电源等)

缺点

1. 不自带wifi,所以如果需要wifi需要自己买usb wifi来扩展。而RK3066的系统本身就是带wifi的,这也是我一开始选择RK3066的原因。

2. 缺省频率为700MHz单核,性能略差一些。这对我来说不是太大问题。对于音乐相关的应用来说这个频率远远够了。原本的媒体中心是400MHz的MIPS,连浮点硬件都没有,也够用了。

3. 体积跟信用卡一样大小,比RK3066电视棒大一点。这不算是太大的问题,如果能够省下arduino,系统能做得更加紧凑。

这里有个链接比较了Raspberry PI和MK802,可以作为参考。当然RK3066的性能比MK802更高一些,如果对性能有需求也许会有不同的想法。

Raspberry Pi and the MK802 a Side-by-Side Comparison

下单买了raspberry pi,等到手以后再继续这个项目了。

RASPBERRY PI的部件图。

 

买回来的MK806电视棒。插在电视HDMI口上可以当一台小电脑用。

接上去就是一个android系统,用来当电视媒体播放器是一个不错的选择,但是得选择HD类的应用。

紧凑型卧室媒体中心remake — 谋划篇

原本卧室有一个linkstation NAS改的卧室媒体中心,实现音乐播放,闹钟,语音报时,天气预报,网络收音机的功能。这个媒体中心已经用了六年多的时间了,六年来伴随着我每一天的入睡和起来。但是随着时间的流逝,这个系统的缺点也悄悄显露出来:

1. 内核版本老化,能烧的kernel最高到2.6版,严重影响扩展能力。很多新的硬件需要高版本的内核,比如想自己扩展个无线网卡或者收音机模块什么的就不太方便。

2. 扩展能力有限,这个主要受限于内核版本。想要使用网络功能必须接网线。所以只能放在网线铺设到的地方而不能灵活的移动。

3. 依赖于pata硬盘,后来被我换成了笔记本硬盘,消除了噪音,但是机械硬盘噪音仍旧无法消除。

4. 没有显示屏,配置等等都要通过网络。

5. 整个系统为内置3.5“硬盘设计,不够紧凑。

当然这些缺点不是完全无法克服的,比如显示模块可以自己加,硬盘可以换成ssd的等等。这套系统继续使用下去没有任何问题。但是复刻一个新版本的硬件可能是更好的选择,并且带来更多的可能性。

原来的系统,红外遥控接收器在linkstation NAS的上面,后面还有一块USB声卡接着旁边的喇叭。所有外设功能都是通过usb线扩展出来的,所以系统外观显得比较臃肿,只能塞到角落里默默的服务默默的落灰。

 

复刻版的硬件需要有如下功能:

1. 系统紧凑,所有外设能够塞在一个外壳内。理想状况应该连音箱一起塞在外壳内。

2. 复刻原本的所有功能,包括音乐播放,闹钟,语音报时,天气预报,网络收音机等功能。

3. 不需要下载和网络存储功能。

4. 能够增加显示功能,能够在本机进行一些简单的设置。

5. 更多的可能性。

 

对于硬件的核心平台,考虑采用mk802方案。考虑这个方案因为以下几点:

1. 这个平台基于ARM,有更新的内核版本可以选用。

2. 系统高度集成,包括声卡,视频,无线网卡,存储等等,所以需要通过USB扩展的模块就少。

3. 硬件可扩展性相对比较强,有朋友自己增加摄像头或者连接arduino控制舵机等。

4. 性能高,功耗更小。毕竟差了六年,性能高了很多,功耗也一点都不差。

考虑分以下几个步骤:

1. 复刻 — 复刻原本系统的所有功能,实现基础软件平台

2. 扩展 — 扩展出显示,收音机等功能。外壳制作。

3. 可能 — 对一些可能性进行研究。