Livres Cartonnés Musicaux : Améliorer l'Humeur et la Mémoire à Tout Âge

Composants et Fournitures

Composant	Description	Quantité
Arduino UNO	Carte microcontrôleur principale	1

Outils et Machines Nécessaires

Outil	Description
Imprimante 3D (générique)	Pour imprimer les pièces du boîtier

À Propos de ce Projet

La musique profite à tous. Des tout-petits aux seniors, elle améliore l'humeur, favorise la santé et stimule la mémoire. Récemment, nous avons partagé un livre cartonné musical pour enfants avec la mère d'Annelle, qui souffre d'Alzheimer. Nous avons été émerveillés de la voir devenir si alerte et joyeuse en entendant des chansons familières. Ne serait-ce pas merveilleux si Maman pouvait avoir son propre livre avec de la musique adaptée à son âge ?

Les "Notable Board Books" sont des livres interactifs personnalisables contenant de la musique et des images personnalisées. Pour encourager le chant en chœur, ils incluent une piste audio avec musique instrumentale et vocale. Nous essayons d'éliminer tous les boutons et interrupteurs. Le livre passe en mode "prêt" quand on le prend en main et joue la page sélectionnée par l'utilisateur.

Assemblage du Boîtier Électronique et du Haut-parleur

Commencez par assembler le boîtier pour l'électronique et le haut-parleur. Prenez les pièces 3D imprimées "backbase" (base arrière) et "speakerhousingb" (boîtier haut-parleur).

Examinez les deux pièces par l'extrémité et alignez les trous.

Avec deux vis M3, connectez le boîtier du haut-parleur au boîtier électronique.

Soudez des fils (environ 23 cm) au haut-parleur 4 ohms.

Fixez le haut-parleur au boîtier avec deux vis M3 et écrous.

Passez les fils du haut-parleur par le grand trou vers le boîtier électronique.

Installation des Photorésistances

Courbez les pattes des photorésistances près du corps.

Insérez les photorésistances dans les trous ronds du boîtier électronique. Une petite ouverture rectangulaire est prévue pour les pattes.

Préparez un court morceau de gaine thermorétractable (environ 1,3 cm) pour chaque photorésistance.

Glissez-la sur une patte de la photorésistance jusqu'au corps en plastique. Cela évite que les deux pattes ne se touchent accidentellement et ne créent un court-circuit.

Faites de même pour toutes les photorésistances.

Câblage selon le Schéma

Soudez un fil de câblage (wire wrap) sur une patte de photorésistance. Coupez l'excédent de patte.

Ajoutez de la gaine thermorétractable sur la connexion soudée.

Faites de même pour toutes les photorésistances.

Connectez un fil à l'autre patte de chaque photorésistance. Ces pattes seront toutes reliées au +5 volts.

Interrupteur à Bille (Tilt Switch)

Prenez un interrupteur à bille et insérez-le dans la pièce 3D imprimée "tilt1". L'extrémité en laiton doit être plus haute que l'extrémité en argent.

Soudez des fils à chaque extrémité de l'interrupteur et placez l'ensemble dans le conteneur électronique – fixez avec du Velcro.

Préparation du Livre Cartonné

Prenez le gabarit de perçage 3D imprimé "punch jig" et alignez-le avec le coin supérieur droit du livre cartonné vierge.

Utilisez un pointeau pour marquer l'emplacement des trous.

Utilisez une mèche creuse (j'ai utilisé 7 mm) pour percer les trous. J'ai trouvé nécessaire de pré-percer légèrement avec une mèche normale pour éviter que la mèche creuse ne dévie. Une perceuse à colonne pourrait éviter ce problème.

Le premier trou traverse cinq pages, le second quatre, etc.

Impression et Collage des Pages

Après avoir sélectionné et dimensionné le texte et les photos, imprimez les pages sur du papier photo (rigide et durable pour éviter les plis pendant le collage). J'utilise de la colle blanche ordinaire.

Étalez la colle généreusement.

Avec un essuie-tout ou un pinceau, étalez uniformément. Collez la photo ou le texte et attendez que ça sèche avant de travailler sur une autre page (pour éviter que les pages ne collent entre elles).

Enregistrement et Transfert de la Musique

La musique doit être transférée d'une source vers le Notable Board Book. Pour cet exemple, et pour rester le plus open-source possible, j'ai choisi des chansons dont le copyright a expiré. Annelle a joué au clavier et notre fille Tia a assuré le chant. Mike a enregistré et transféré la musique comme décrit ci-dessous.

Je ne suis pas conseiller juridique, mais de la musique commerciale pourrait probablement être utilisée si : (a) vous l'avez achetée ET (b) vous l'utilisez pour un seul individu ET (c) elle n'est pas jouée publiquement ET (d) elle n'est pas distribuée ou vendue.

Sans équipement d'enregistrement professionnel, nous avons utilisé un iPhone. Sous "Utilitaires", sélectionnez "Mémos vocaux".

Appuyez sur le bouton rouge d'enregistrement quand vous êtes prêt.

Appuyez à nouveau sur le bouton rouge quand la chanson est finie. Appuyez sur "OK".

Appuyez sur "Enregistrer", puis ouvrez le fichier recién enregistré.

À gauche du mot "Modifier", il y une petite boîte avec une flèche vers le haut. Sélectionnez-la.

Sélectionnez "Mail" et envoyez le fichier à votre propre adresse.

Le fichier arrivera au format "m4a". Utilisez votre moteur de recherche préféré pour "convertir m4a en ogg". De nombreux convertisseurs gratuits sont disponibles.

La carte son Adafruit a onze broches de contrôle correspondant à onze "emplacements" en mémoire. Si le son enregistré doit être joué quand la broche de l'emplacement #5 est tirée à LOW, le fichier doit être nommé "T05.ogg".

Branchez la carte son Adafruit sur votre ordinateur (via câble microUSB) – elle apparaît comme une clé USB. Copiez les fichiers .ogg sur la carte. Éjectez-la et elle est prête à jouer.

Connexions Finales et Test

Reprenons le schéma.

Passez le fil de la pile 9V par le grand trou du boîtier haut-parleur vers le boîtier électronique. Connectez tout selon le schéma et chargez le sketch logiciel (inclus dans les fichiers du projet) dans l'Arduino.

Mettez le système sous tension (inclinez le boîtier) et réglez le volume (via le bouton de l'amplificateur audio) au niveau souhaité. Plus fort (sans distorsion) est généralement mieux.

Des trous mal alignés ou pas nets dans le livre peuvent affecter la sortie des photorésistances. Pour vérifier la tension reçue sur l'entrée analogique de l'Arduino, j'ai connecté du fil de câblage à la jonction de résistance qui relie aux broches analogiques. J'ai étiqueté les fils (1 à 5). Je les ai sortis (ainsi qu'une masse) et placé le livre lâchement sur le boîtier électronique. En éclairage normal, j'ai ouvert le livre à chaque page et noté la tension sur chaque broche d'entrée. Les lectures "sombres" étaient d'environ 2 volts. Les lectures "page ouverte" étaient de 3,5 volts ou plus. Les pages plus profondes (moins de tunnel pour la lumière) donnaient des valeurs un peu plus hautes. Si la pièce est plus lumineuse, les lectures seront plus hautes.

Puisque 0 à 5 volts sur l'Arduino donnent des lectures de 0 à 1023, les lectures "page ouverte" correspondent à environ 700. Pour avoir de la marge, j'ai utilisé "600" comme seuil pour indiquer qu'une page reçoit de la lumière.

J'ai découpé le Velcro 2,5 cm de large en bandes de 1,25 cm. Elles se fixent dans les encoches prévues sur le boîtier électronique.

Retirez le film protecteur du Velcro et placez délicatement le livre pour que les trous des pages s'alignent avec les photorésistances. Fermez le couvercle pile/haut-parleur avec des vis M3.

Le livre est maintenant prêt à l'emploi !

Notable Board Books

Liste du Matériel (Bill of Material)

• (1) Arduino Uno
• (1) Carte son Adafruit Audio FX Sound Board WAV/OGG 16MB Flash
• (1) Haut-parleur 2" 4 ohms 3 watts full range (Gikfun EK1725 sur Amazon.com)
• (1) Amplificateur audio 3W DC 5V (DROK super small 3w+3w.. sur Amazon.com)
• (5) Photorésistances 5mm sensibles à la lumière
• (1) Module relais 5V pour Arduino
• (1) Interrupteur à bille (tilt switch, roller ball)
• (5) Résistances 3,3 kΩ, ¼ watt
• (1) Connecteur pile 9V
• (1) Pile 9V
• (6) Vis M3 x 12 mm
• (2) Écrous M3
• (1) Plaque d'essai (breadboard) 2" x 3,5"
• (1) Livre cartonné vierge (6" x 6")
• (1) Velcro 2,5 cm large, 25 cm long
• Divers : Soudure, gaine thermorétractable, fils
• Pièces 3D imprimées : (1) Back Base, (1) Speaker housingb, (1) Speaker lidb, (1) tilt1

Fichiers

https://hackaday.io/project/96972/files

Code

Contrôle Notable Board Books (Arduino) – C/C++

int r=200; int r1=200; int r2=200; int r3=200; int r4=200;
int a=0;//first read
int b=0; int c=0; int d=0; int e=0;
int t1=0;//tally one
int t2=0;//tally two
int on=0;
int td=500;//time delay

void setup() {
  pinMode (2,OUTPUT);
  pinMode (4,OUTPUT);
  pinMode (7,OUTPUT);
  pinMode (9,OUTPUT);
  pinMode (11,OUTPUT);
  pinMode (3,OUTPUT);//set bypass relay
  digitalWrite(3,HIGH);//hold system on
  digitalWrite (2,HIGH);
  digitalWrite(4,HIGH);
  digitalWrite(7,HIGH);
  digitalWrite(9,HIGH);
  digitalWrite(11,HIGH);
  delay(1000);//wait while book is being picked up
}

void loop() {
  r4=analogRead(A4);
  r3=analogRead(A3);
  r2=analogRead(A2);
  r1=analogRead(A1);
  r=analogRead(A0);
  
  if (r4>600) { a=1; }
  if (r3>600) { b=2; }
  if (r2>600) { c=4; }
  if (r1>600) { d=8; }
  if (r>600) { e=16; }
  
  t1= a+b+c+d+e;
  delay(600);//time between reads
  
  r4=analogRead(A4);
  r3=analogRead(A3);
  r2=analogRead(A2);
  r1=analogRead(A1);
  r=analogRead(A0);
  
  if (r4>600) { a=1; }
  if (r3>600) { b=2; }
  if (r2>600) { c=4; }
  if (r1>600) { d=8; }
  if (r>600) { e=16; }
  
  t2= a+b+c+d+e;
  
  if (t1==t2) {//valid read twice in a row
    if (a==1) {
      digitalWrite(2,LOW); on=1;
      digitalWrite(4,HIGH); digitalWrite(7,HIGH); digitalWrite(9,HIGH); digitalWrite(11,HIGH); digitalWrite(3,HIGH);
      delay(150);//keep pin low for sound fx board
    }
    if ((b==2) && (on==0)){
      digitalWrite(4,LOW); digitalWrite(2,HIGH); digitalWrite(7,HIGH); digitalWrite(9,HIGH); digitalWrite(11,HIGH); digitalWrite(3,HIGH);
      on=1; delay(150);
    }
    if ((c==4) && (on==0)) {
      digitalWrite(7,LOW); digitalWrite(4,HIGH); digitalWrite(2,HIGH); digitalWrite(9,HIGH); digitalWrite(11,HIGH); digitalWrite(3,HIGH);
      on=1; delay(150);
    }
    if ((d==8) && (on==0)){
      digitalWrite(9,LOW); digitalWrite(4,HIGH); digitalWrite(7,HIGH); digitalWrite(2,HIGH); digitalWrite(11,HIGH); digitalWrite(3,HIGH);
      on=1; delay(150);
    }
    if ((e==16) && (on==0)) {
      digitalWrite(11,LOW); digitalWrite(4,HIGH); digitalWrite(7,HIGH); digitalWrite(9,HIGH); digitalWrite(2,HIGH); digitalWrite(3,HIGH);
      delay(150);
    }
    if(t2==0) {
      digitalWrite(11,HIGH); digitalWrite(4,HIGH); digitalWrite(7,HIGH); digitalWrite(9,HIGH); digitalWrite(1,HIGH); digitalWrite(3,LOW);//turn off bypass relay
    }
  }
  on=0; a=0; b=0; c=0; d=0; e=0;
}

Schémas