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RCDudelTiny

Mittwoch, 07.07.2021 von Marco Stoffers RCDudelTiny

Die Bedienung eines MP3-Players via Fernsteuerung

Will man Modelle – beispielsweise Show-Trucks – mit zusätzlicher Musik oder auch anderen Sounds ausstatten nutzen viele Modellbauer dafür einfache MP3-Player, die es bei Online-Plattformen schon für wenige Euros zu kaufen gibt.

Auf einem Internet-Foren-Treffen kam ein User auf mich zu und fragte, ob man nicht einen MP3-Player im Modell über die Fernsteuerung bedienen könne. Ein Soundmodul käme für ihn nicht in Frage, da er nur Musik oder Durchsagen wiedergeben möchte. Nach einem kurzen Gespräch über die gewünschten Funktionen stimmte ich zu, mir darüber Gedanken zu machen.

 

Erste Überlegungen

Um mir einen Überblick zu verschaffen, was ich alles an Funktionen umsetzen könnte, bestellte ich mir einen dieser einfachen MP3-Player von eBay. Es ist schon erstaunlich, wie günstig diese angeboten werden. Inklusive Versand waren es keine 5,- €. Zuerst wollte ich ausprobieren, wie der Akku des Players geladen wird. Also habe ich mit dem beiliegenden (!) USB-Kabel den Player am PC angeschlossen. Schon leuchtete eine LED im Inneren des Moduls auf und der Windows-PC erkannte ein neues Device. Anscheinend kann man diesen MP3-Player auch für andere Anwendungen verwenden. Doch schon nach kurzer Zeit wurde das Alugehäuse des kleinen Musik-Spielers sehr warm. Ich zog vorsichtshalber das USB-Kabel aus dem PC. Nach dem Öffnen des Gehäuses, dem Verfolgen der Leiterbahnen und etwas Recherche im Internet konnte ich auch schnell die Ursache für die Erwärmung des Gehäuses finden: der eingebaute LiPo-Akku mit 350 mAh war direkt mit dem USB-Anschluss verbunden! Keine Schutzschaltung, keine Ladeschaltung – nichts. Das war kein guter Start. Also habe ich vorsichtig den LiPo-Akku abgelötet und mir die Platine des Players genauer angesehen: ein einziges IC steuert alle Funktionen: das Lesen der Dateien von der Speicherkarte, das Umwandeln der MP3-Daten in analoge Töne und einen kleinen Verstärker für die Kopfhörer. Und ein USB-Device stellt es auch noch zur Verfügung. Wahnsinn. Die Tasten auf der anderen Seite der Platine zur Steuerung der Schaltung waren nur einfache Metallplättchen unter einer Klebefolie, die zwei Leiterbahnen miteinander verbinden, sobald man sie drückt. Also keine einfache Möglichkeit, diese mit einem elektronischen Schalter bzw. Mikrocontroller zu verbinden und anzusteuern.

 

Die Ansteuerung

Um nun den MP3-Player a) mit Strom zu versorgen und b) alle Funktionen zu bedienen bedarf es etwas mehr Logik und daher habe ich mich für den Einsatz eines Mikrocontrollers entschieden. Damit der Nachbau so einfach wie möglich ist, wollte ich nur bedrahtete Bauteile verwenden – kein SMD. Also schieden die modernen Controller schon einmal aus, da diese nicht mehr im alten DIP-Gehäuse gefertigt werden. Auch sollte die Programmierung so einfach wie möglich von jedem Interessierten angepasst werden können. Also kam wieder die Arduino Entwicklungsumgebung zum Einsatz, zusammen mit der Erweiterung von Spence Konde (https://github.com/SpenceKonde/ATTinyCore) und einem Mikrocontroller der Firma Microchip (ehemals Atmel): ein ATtiny84A. Da der Mikrocontroller nicht in der Lage ist, die Tasten des MP3-Players direkt zu schalten, habe ich kleine Reedrelais eingeplant, welche auf Grund ihres geringen Stromverbrauches direkt vom ATtiny geschaltet werden können und auf der anderen Seite jede Spannung bis 50 V und einen Strom bis 500 mA schalten können. Nur an die Schutzdiode zwischen Mikrocontroller und (Reed-)Relais sollte man auf jeden Fall denken. Diese verhindert einen Stromrückfluss in den Controller wenn das Relais abschaltet.

Doch welche Funktionen sollten jetzt umgesetzt werden? Nun, sobald man diese Art von MP3-Player einschaltet oder mit Spannung versorgt, fangen diese direkt an, den ersten Titel auf der SD-Karte abzuspielen. Also 1. Funktion: Einschalten (Play) / Ausschalten. Dann möchte man ja auch andere Titel auswählen. Funktion 2 und 3: Titel vor / Titel zurück. Eine Pausenfunktion wäre klasse. Funktion 4: Pause / Play. Und was ist mit der Lautstärke? Da es mich selber schon auf Schaufahren genervt hat, dass ein Soundmodul anscheinend nur mit voller Lautstärke ein Geräusch alle 30s von sich gibt, war mir diese Funktion auch wichtig. Funktion 5 und 6: Lauter / Leiser.

Wie schaltet man sechs Funktionen nur mit vorhandenen Gebern (Schalter oder Hebel) am Sender? Diese Frage hat mich Abend für Abend nicht losgelassen. Ich kenne von einigen Schaltmodulen die Funktion „Hebel kurz nach oben“ oder „Hebel lange nach oben“ bzw. die andere Richtung. Doch das ergibt nur vier Funktionen. Beim Suchen nach einer Lösung im Internet kam mir dann die Idee: als Windows-Benutzer muss man oft einen „Doppel-Klick“ ausführen, um etwas zu starten. Warum nicht eine „Hebel 2× kurz nach oben“- bzw. „Hebel 2× kurz nach unten“-Funktion nutzen? Es sollte aber doch noch ein paar Stunden der Programmierung dauern, bis ich meine Idee umsetzen konnte. Aber es funktionierte und so ungewohnt war die Bedienung gar nicht. Der RCDudelTiny, wie ich das Projekt in der Zwischenzeit getauft hatte, wird wie ein Servo direkt am Empfänger angeschlossen. Da die Stromaufnahme von der Steuerung sowie vom MP3-Player mit 40 bis 50 mA eher gering ist, braucht es keine zusätzliche Stromversorgung außer für den Verstärker.

 

Die Befehle

Die Steuerung ist dann wie folgt (ich gehe hier davon aus, dass die Platine an einem Ausgang des Empfängers hängt, der über einen Stick am Sender in vertikaler Richtung bedient wird):

  • Stick kurz nach oben schaltet den MP3-Player ein und die erste Datei auf der Speicherkarte wird abgespielt.
  • Stick lange nach oben erhöht die Lautstärke in Schritten von 1sec.
  • Stick lange nach unten verringert die Lautstärke in Schritten von 1sec.
  • Stick kurz nach unten springt zum nächsten Titel auf der Speicherkarte.
  • Stick 2× kurz nach unten spielt den vorherigen Titel auf der Speicherkarte ab.
  • Stick kurz nach oben pausiert die Widergabe bzw. nimmt die Widergabe wieder auf.
  • Stick 2× kurz nach oben schaltet den MP3-Player wieder ab.

Wer sich das gerne einmal anschauen möchte, kann sich mein kurzes Youtube-Video mit meinem ersten Prototypen dazu ansehen: https://youtu.be/fYEXbu7Ohzc.

 

Lauter!

Um die Musik aus dem MP3-Player, der ja nur für einen Kopfhörer ausgelegt ist, lauter und für einen ordentlichen Lautsprecher aufzubereiten, kann man fertige Verstärkermodule verwenden. Je nach verwendetem Lautsprecher (Größe) gibt es 1 W, 10 W, 50 W oder noch größere Module bei eBay und Co. Diese arbeiten meist mit einer Spannung von 12 bis 15 V – also ideal für einen 12-V-Akku oder einen 3S-LiPo. Angeschlossen an den Stereo-Kopfhöreranschluss der MP3-Player-Platine ist der Klang ordentlich und mit einem Gehäuse für den Lautsprecher im Modell kommt auch ein kraftvoller Klang ans Ufer.

 

Eine Schaltung für alle

Da ich die gesamte Entwicklung im Forum dokumentiert habe, kamen schnell ein paar User zusammen, die auch gerne eine solche Ansteuerung verwenden wollten. Da ich nicht mehrere Schaltungen auf Lochrasterplatine aufbauen wollte, habe ich eine Platine mit der Software „eagle“ erstellt. Diese hat die Abmessungen 50×50 mm und ist damit sogar größer als die MP3-Player Platine. Aber das ist den großen, bedrahteten Bauteilen geschuldet. Auch habe ich viel Platz zwischen den einzelnen Bauteilen gelassen, sodass man diese leicht löten kann.

Nachdem alle bestellten Bauteile angekommen waren, habe ich den Prototypen aufgebaut. Um die MP3-Player-Platine mit der Ansteuerung zu verbinden, gibt es eine 2×6-polige-Stiftleiste. Hier kann man entweder direkt die Kabel zum Player anlöten oder man verwendet einen Stecker. Um den Player mit Strom zu versorgen, werden an Pin 6 und Pin 6a-Plus und -Minus laut Plan angeschlossen. Auf dem Foto erkennt man gut die Anschlüsse für Plus und Minus auf der MP3-Player-Platine. Die „Tasten“ des Players bestehen aus einem Kreis, umgeben von einer Kreisbahn. Diese beiden müssen einzeln an die entsprechenden Pins der Steuerplatine angeschlossen werden.

Um das Programm auf den Mikrocontroller zu bekommen, gibt es einen Standard-ISP-Anschluss (2×3-polige Stiftleiste). Dort kann man mit einem AVR-Programmer das Programm in den ATtiny84 laden. Wem das zu schwer ist oder Hilfe benötigt, kann über die Redaktion gerne Kontakt mit mir aufnehmen. Ich versuche dann zu unterstützen.

Die Dateien für den RCDudelTiny habe ich in mein GitHub Repository abgelegt (siehe Link am Ende des Artikels). Dort findet man alle Dateien, die für einen Nachbau nötig sind. Auch ein ausführliches Handbuch findet sich dort. Ich habe die Dokumente unter der Creative Common License veröffentlicht. Ich freue mich, wenn andere Modellbauer diese Schaltung nachbauen (auch in Gruppen) oder sogar weiter entwickeln. Eine kommerzielle Nutzung der Schaltung schließe ich aber aus.

 

Alternative

Wer sich scheut, einen MP3-Player zu zerlegen und einen Verstärker daran anzuschließen, kann auf fertige MP3-Boards zurückgreifen. Diese werden inkl. 1-W-Verstärker auf diversen Online-Handelsplattformen angeboten. Der Nachteil hier: es gibt nur eine Stromversorgung! Der gesamte Strom für den Verstärker muss demnach auch durch den Empfänger. Hier ist eine gute Empfängerstromversorgung Pflicht (kein BEC).

 

Fazit

Es gibt sicherlich elegantere Lösungen, Musik auf einem Modellabzuspielen. Doch diese erfordern meist komplexe Programmierung oder strikte Einhaltung von Dateisystemen und Ordnerstrukturen. Die hier beschriebene Variante hat vom ersten Moment an ohne Probleme funktioniert. Mit dem frei verfügbaren Programm und dem Schalten der Funktionen über Relais kann man diese Schaltung an viele andere Gegebenheiten anpassen. Sogar einfache Lichtschaltungen (LED) oder Kleinstmotor-Ansteuerungen sind nach Programmanpassung damit möglich.

 


Web-Links:

  • Youtube Video vom ersten Versuchsaufbau: https://youtu.be/fYEXbu7Ohzc
  • GitHub Repository für den Download der Dateien zum Nachbau: https://github.com/MarcoStoffers/RCDudelTiny
  • Link zum Thread im Modellbauforum: https://bit.ly/2SYFxiK

 

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