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ゆりかご日記
2023 年末に向けて、リサイクルおもちゃの準備 [2023年11月09日(Thu)]

そろそろ年末に向けて、おもちゃ病院の患者さまも、クリスマスツリーやお正月飾りなどのおもちゃが多くなってくる頃。
おもちゃドクターとしても、日頃からお世話になっている保育園や育児支援施設へのクリスマスプレゼントを、準備しておきたい。

キャラクター商品が豊富な100均ショップで、
リサイクルおもちゃ制作に使えそうな材料を調達
230928_制作材料.jpg

角型シール容器は、2個セットで110円
CH32V電子オルゴールを組込んでみた
231004_J4M6_BTL3.jpg

ガムボトルをリサイクルして、容器代を節約
「宝石箱」タイプで、光でまほう遊びが可能
SW_J4M6_CdS231018 (3).JPG

タッパー容器は大・小セットで、110円
R8C電子オルゴールでは、30数曲入り
230822_CVD_single.JPG

オルゴール曲のレパートリーは、クラシックから童謡まで幅広く160曲余りあるが、今年はラテン系やハワイアンなどの新曲データを中心に選曲して実装する予定。


【技術情報】

9月の医局会で試作品を披露したら、キャラクター音声を出すことができないかとのご意見アリ。
そこで、PIC用で使った手持ちの音源データを活用して、新マイコンでもSPI音声再生を実装してみた。

私が愛用する電子オルゴールを開発された 「つつじが丘おもちゃ病院」 の大泉院長によれば、
「どのマイコンも何か弱点があって、100%満足なのがありませんね。」
とのこと。最近、「宝石箱」への応用例 も公開された。

しかし、私はマイコン選択の幅が広がり、大変重宝している。
これも、先輩ドクターのご指導の賜物と感謝申し上げる。

PIC おもちゃ修理の既存プロジェクトが豊富
    DIPあり、電源条件もちょうど良い!
    在庫切れ・販売停止・値上がりが弱点

R8C プログラムメモリが大きく安価、DIPあり
    Sleep後の待機時電流は、秀逸!
    低電圧まで使えるが、音質性能が弱点

CH32V コスパが最高に良く、音質も抜群!
    SOP8あり、小スペースにも対応可能
    SPI再生では電源条件がシビアかも?

キャラクター音声の元音源を抜粋(著作権に配慮)して、特徴的な部分のみ紹介。
(mp3は左クリックで自動再生、音量注意、右クリックで保存)

以下、回路図と部品配置図 は、ご参考までに。


PIC電子オルゴールでSPI音声再生
yurikagoプロジェクトではLED点滅
yurikago_SW_15325.png

エレクトリカル・パレードなどの音声再生で
華やかさを演出、3.3V昇圧コンバータ付き
yurikago_SW_15325_pb.png

BTL=3(ブレーキ出力)、Ver7_6 対応
SW・CdS・CVDは、必要に応じて実装
yurikago_SW_15325_BTL.png

楽曲演奏を高音質でSPI音声再生する
LED点滅は3個まで付けられる豪華版
yurikago_SW_15325_BTL_PB.png

R8C電子オルゴールでSPI音声再生
シングル出力、SW・CdS・CVD付
orgel_SW_M11_SPI.png

部品配置図は、左右反転したものを並べた
(今まで配線ミスの失敗が多かったので)
orgel_SW_M11_SPI_pb.png

BTL=3(ブレーキ出力)で、電力効率UP
スピーカと直列に抵抗を入れると、適度な音量
orgel_SW_M11_SPI_BTL.png

ユニバーサル基板は、56.5×32mm
単3×2本用の電池ボックスと同一サイズ
orgel_SW_M11_SPI_BTL_pb.png

CH32V003電子オルゴールでも音声再生
BTL=0(シングル出力)、SW・CdS付
CH32V_SW_J4M6.png

CH32Vは電源に要注意、単4では厳しい
基板に余裕があるので、レギュレータ搭載可
CH32V_SW_J4M6_pb.png

BTL=3(ブレーキ出力)で、電力効率UP
ハンダ付けが苦手な私も、J4M6なら何とか
CH32V_SW_J4M6_BTL.png

ピンタイプの電池BOXを使う場合、極性に注意
逆接続でJ4M6から煙が出て、大失敗した教訓
CH32V_SW_J4M6_BTL_pb.png

CH32Vでも待望のタッチセンスのモデルが登場
早速SPI音声再生にて試作、操作感が素晴らしい
CH32V_SW_J4M6_CVD.png

タッチパッドはタッパー容器などが介在しても
内側のアルミテープ貼り等に、軽快に反応する
CH32V_SW_J4M6_CVD_pb.png

タッチセンサをタイマーモードで実装すると
短タッチで次の再生を開始、長タッチで停止
CH32V_SW_J4M6_CVD_BTL.png

BTL=3(ブレーキ出力)は、電力効率が良い
ほかに周辺回路がなければ単3電池2本で運用可
CH32V_SW_J4M6_CVD_BTL_pb.png


【ダウンロード】

試作実装した今回のプロジェクトは、私の共有フォルダで公開する。

圧縮ファイルにはSPI音声再生の 8ksps_8bit の音源データを、「voice_CARS」「voice_ToyStory」のフォルダで同梱している。
R8CでのSPI音声再生では 8ksps という制約がある。

一方、CH32Vではその制約がなく 16ksps_8bit の音源データでストレスなく再生でき、音質が抜群!
ただしその分、SPIフラッシュの容量サイズが倍増するので、高音質の音源データは同梱せずに、別途に3つの圧縮ファイルで提供する。
(音源データはサイズが大きく画面プレビューできないが、ダウンロードは可能)

//「音声目覚し」の音声データ(voice_Alarm\W25Q16_16ksps.hex)を使う
//「小鳥の時計」の音声データ(voice_BIRDS\W25Q16_16ksps.hex)を使う
//「カーズ」の音声データ(voice_CARS\W25Q16.hex)を使う
//「シナモロール」の音声データ(voice_cinnamoroll\W25Q32.hex)を使う
//「お早うキティ」の音声データ(voice_kitty\W25Q16.hex)を使う
//「ミニーマウス」の音声データ(voice_Minie\W25Q16.hex)を使う
//「マイメロディ」の音声データ(voice_myMelody\W25Q32.hex)を使う
//「トイストーリー」の音声データ(voice_ToyStory\W25Q32_8ksps.hex)を使う


//「オルゴール風クラシック」の音声データ(voice_animeClassic\W25Q64.hex)を使う
//「アンパンマンキーボードDEMO演奏」の音声データ(voice_anpanDEMO\W25Q64.hex)を使う
//「ヨサコイ風MIDI」の音声データ(voice_yosakoi\W25Q16.hex)を使う


//「ディズニー目覚し」の音声データ(voice_DisnyUp\W25Q128_16ksps.hex)を使う
//「ダンス練習1」の音声データ(voice_DODONga\W25Q32_split.hex)を使う
//「ダンス練習2」の音声データ(voice_doraemon\W25Q32_16ksps.hex)を使う
//「ダンス練習3」の音声データ(voice_ebikani\W25Q32_split.hex)を使う
//「糸魚川市チャイム」の音声データ(voice_Itoigawa\W25Q32_16ksps.hex)を使う
//「鬼滅の刃」の音声データ(voice_kimetsu\W25Q32_16ksps.hex)を使う


//「ハーモニカ演奏」の音声データ(voice_Harmonica\W25Q128_16ksps.hex)を使う
//「フルート演奏」の音声データ(voice_YURIKAGO\W25Q128_16ksps.hex)を使う


【参考情報】

初心者的には、半田付けが容易なDIPタイプのR8Cが作りやすかった。
大容量メモリで、ワンチップで電子オルゴール+短時間の音声再生も実装可能。

おもちゃに使われるスピーカと言えば、直径27〜29mmの8オームが定番だが、8ksps16kspsとでは、ハッキリと音質が改善される。

従ってSPI音声再生では、できるだけ(電源条件を確保し)CH32Vを採用したい。
なので私は、昇圧型の3.3Vコンバータ基板も、発注済み。
これなら電源条件を気にすることなく、廃棄寸前の中古電池でも安心して遊べる。


おもちゃリサイクルの活動報告は、コチラを ご参照ください。
https://blog.canpan.info/yurikago/category_6/

おもちゃクリニックゆりかごは、
 糸魚川市・糸魚川市教育委員会後援の 「おもちゃリサイクル普及啓発事業」です。

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