3D Nyomtatott Bluetooth Hangszóró

Volt egy ajándékötletem 2015 karácsonyára, kár, hogy csak így, február végére lett kész… Bocsi Réka <3. Mint az fentebb is olvasható nem ment egyik napról a másikra ez sem, ahogy a fejemből kiötlő tervek legtöbbjénél is szembesülni szoktam ezzel a problémával. Az esetek többségében az időhiány, néha a lustaság, de sokszor a kénytelen várakozás (ebay-es rendelés) hosszabbítja meg a projekt megvalósításának idejét. Viszont lassú víz, partot most szokták volt mondani, és ez most is bejött!  De kezdjünk is bele.

A tervem az volt, hogy karácsonyra meglepem barátnőmet egy általam készített ajándékkal, és mivel rendelkezem egy saját 3D nyomtatóval, valamint az utóbbi évben – ha csak hobbi szinten is – elkezdtem foglalkozni az elektronika nemes „művészetével” (tehát forrasztgatok jobbra-balra, arduino-t programozok, aztán boldog vagyok, ha első bekapcsoláskor nem kap egyből lángra), így ezt a két dolgot próbáltam kombinálni.

Ebből született az-az ötlet, hogy csinálok egy bluetooth hangszórót – most úgyis nagy népszerűségnek örvend – a HC05-ös bluetooth modullal már baráti viszonyban állok, hiszen munkám során sokat kellett használnom, így elkezdtem nézelődni, hogy hogyan volna a legegyszerűbb és leggyorsabb elkészíteni a fentebb említett hangszórót.

Alkatrészek listája

Mint az sejthető volt, nem a korábban említett bluetooth modullal oldottam meg a kommunikációt, hanem egy 3.0+EDR protokollt használó, egy már teljes egészében kész vezérlő elektronikával. Ezzel az ötlettel próbáltam felgyorsítani a hangfal elkészültét, hiszen ha nem nekem kell megterveznem, leprogramoznom a nyákot és a vezérlést, akkor máris egy (száz) gonddal kevesebb.  Így állt össze az alábbi alkatrészlista:

• 140Pcs Square Mixed Color Tactile Button Caps Kit For 12x12x7.3MM Tact Switches 4db mikro nyomógomb 340 HUF (alternatíva)
• 50Pcs Tactile Push Button Switch Momentary Tact & Cap Assorted Kit 12x12x7.3mm KeyCaps 4db fej a nyomógombokhoz 20 HUF (alternatíva)
• 2PCS 2"inch 4Ohm 4Ω 3W Full Range Stereo Audio Woofer Speaker Loudspeaker 50mm hangszóróból csak 1 db kellett 558 HUF
• Portable Bluetooth Wireless Boombox Stereo Speaker For IOS Android Tablet PC 2745 HUF
• PLA Filament a nyomtatáshoz (a kinyomtatott modell tömegéből számolva) 800 HUF

Összesen: 4463 HUF

Igaz, ha a linkeket megnézzük, akkor a végösszeg többre jött ki, viszont a nyomógombok és a kétféle sapka hozzájuk, valamint a plusz hangszóró (nem beszélve arról a kicsiről amit kiveszünk majd a másikból) hosszú távú befektetésnek is tekinthető, és minden elem beszerezhető darabonként is!

Az elektronika fő tulajdonságai az alábbi táblázatban találhatóak:

Tervezés

A Boombox szíve, lelke

Miután szépen lassan minden alkatrész beérkezett, és sikerült időt szakítanom a projekt megvalósítására, nekikezdtem az elektronika feltérképezésének. Mint minden ilyen műveletnél most is hű társam, a tolómérő nyújtott segítséget. Kiszabadítottam fogságából, majd lemértem az elektronika minden méretét, hiszen azok birtokában tudtam csak nekikezdeni a nyomtatandó váz megtervezésének.

A tervezés folyamán figyelmet fordítottam arra, hogy a nyomógombok kivezetése a lehető legegyszerűbben valósulhasson meg, valamint az I/O kapcsolásért felelős tolókapcsoló funkcióját is újragondoltam. A méretek felvétele folyamán – mondanom sem kell – hiba csúszott a gépezetbe, így az ajándéknak szánt első prototípusom gyakorlatilag papírnehezékként végezte. Történt ugyanis, hogy tolómérő uraság rossz méretet mért..., így a nyák lemért magassága nem tartalmazta a belőle kidomborodó, oldalt elhelyezett smd-t, így sikerült a nyáknak tervezett sínbe való betolás közben legyalulni az ott található összes alkatrészt, így esett meg, hogy december 22-én rájöttem, nem leszek kész a személyre szabott ajándékkal.

Az első prototípus

Krokodilkönnyeimet elmorzsolva úgy döntöttem, ha nem is fog működni a hangszóró, akkor is befejezem, hogy ha másért nem, legyen bizonyíték arra, hogy én próbálkoztam! Miután az utolsó simításokat is elvégeztem, és egy halvány pici reménnyel megpróbáltam bekapcsolni a masinát, két haldokló recsegést hallatva jelezte számomra, hogy már pedig ő nem hajlandó működni. Ekkor fogtam magam, és leadtam egy rapid rendelést az ebay-en, majd elgondolkodtam azon, hogy ennél már jobban ismerhettem volna magamat, és egyből rendelhettem volna az említett elektronikából is kettőt. Ezután egy majd két hónapos kihagyás következett a szülővárosomban töltött ünnepek, és az utána kezdődő vizsgaidőszak nyújtotta "szünet" jóvoltából.

DejaVu avagy újratervezés

Februárban újult erővel vettem elő a projektet és kezdtem meg a már jól ismert procedúrát, az elektronika újbóli lemérését, ügyelve arra, hogy egyetlen alkatrész se maradjon ki a folyamatból. Miután papírra vetettem a méreteket, elővettem a 3Ds Max-ban készített modellemet (a cikk kiemelt képét is ebben rendereltem), – amely a szemfüles, Portal rajongók által jól ismert Companion Cube áttervezett modellje, ami így a szívecske mintázatának köszönhetően az ajándékozó és az ajándékot kapó számára is főnyeremény – (igen, ez nem egy mérnöki CAD modell, hanem egy cuki szívecskés, poligonmodellezési eljárással készült tárgy), és elvégeztem a kívánt módosításokat, ezek után kiexportáltam a 3D nyomtató szeletelő programjának megfelelő formátumba (.stl, .obj), majd megkezdtem a 3D nyomtatással járó paraméterek beállítását.

Mivel az első prototípus során már viszonylag kitapasztaltam, hogy a modell milyen paraméterek mellett hozza a kellő minőséget, így időt és energiát nem spórolva egy másfél napos nyomtatásba kezdtem bele, amely már a –  barátnőm által választott – bq PLA Magenta filament-tel történt.

A CraftWare program által szeletelt modell és annak főbb paraméterei

Már jó ideje megfogalmazódott bennem az a gondolat, hogy valamely nyomtatásomat time-lapse videóként fel kéne venni, kapóra jött, hogy lakótársam Já Bor, aki nem mellesleg fotográfus, kölcsönadta a GoPro-ját, valamint mellékelt hozzá egy állványt is. Ennek köszönhetően készítettem is egy videót amely a több mint másfél nap nyomtatását mutatja be.

Miután elkészült a 3D nyomat, az ünnepek alatt beszerzett mini mérlegemmel le is mértem a pontos tömegét, amely a már fentebb említett 800 HUF -os anyagköltséget jelentette. Ez után következett az FDM Technológia legsarkalatosabb pontja, a supportok (támasztékok) eltávolítása. Mivel a nyomtatóm egy egyfejes készülék, így a nyomtatás során a támasztékot is a saját anyagából készíti, ennek hátránya, hogy viszonylag nehéz eltávolítani és sok esetben látható nyomot hagy a nyomtatott modell felületén. Szerencsére az általam nyomtatott modell esetében supportot csak a váz belsejében kellett alkalmazni, így az nem rontott a látványon, igaz kicsit nehézkes volt kiszedni az amúgy is szűk helyen lévő plusz anyagot.

Az elektronika elhelyezése

Miután sikeresen eltávolítottam minden supportot a modellem belsejéből, lehetőségem nyílt megpróbálni behelyezni az új elektronikát. Ujjaimat keresztbe téve, gyomorgörccsel nyúltam az elektronikáért, de a több hónapig érlelődő munka meghozta gyümölcsét, tökéletesen passzolt mind a nyáknak kialakított sínbe, mind pedig a kocka hátoldalán kialakított nyílásokba, a 2 db USB portot (egy USB 2.0 és egy mini-USB) valamint az SD kártyaolvasót tartalmazó elektronika. Szerencsére a hangszóró is jól elfért mindezek mellett.

Miután kipróbáltam, hogy minden befér-e a tervezett módon, a forrasztásé lett a főszerep, és a nyákon a jól látható gombok lábait hosszabbítottam meg, hogy a direkt erre a célra vásárolt mikro-nyomógombokat köthessem a végükre, ezután pedig a számukra kialakított nyílásba pattintottam a gombokat, majd a túloldalról megkapták a nyomógombkupakokat is.

Majd a ragasztópisztolyért nyúltam, hiszen a nyákot a helyére tolva ragasztóval rögzítettem, hogy az USB port használatakor fellépő terhelés ne tudja elmozdítani. Ezután többszöri próbálkozást követően a hangszórót is rögzítettem a ragasztó kötéssel. Nem volt más hátra, mint a nyákon található hangszóró kivezetést összekötni az imént behelyezett alkatrész pozitív és negatív lábával, majd az eredeti BoomBox-hoz mellékelt akkumulátort forrasztottam össze a nyákon található megfelelő pontokkal, közbeiktatva egy 3 állású tolókapcsolót, hogy a ki-be kapcsolás is egyszerű legyen.

Ekkor tudatosult bennem, hogy a hangszórónak még nincs alja, így az akkumulátort és a tolókapcsolót lemérve egy pár órás procedúra alatt elkészítettem, majd a jól tűrésezett tervezésnek köszönhetően szorosan behelyeztem a helyére.

A kész prototípus

S csodák csodájára elkészültem a saját, általam modellezett – majd gyártott –  és módosított elektronikával (kicsit túlzás) rendelkező Bluetooth-os hangszóróval. A legnagyobb tanulsága a projektnek, hogy mindig legyen tartalék alkatrészem, mert az idő már bizonyította, hogy ami elromolhat az el is fog, valamint a mérnökök kliséig koptatott, de való igaz mondása, "egy mérés, nem mérés"!

Alább pedig pár további kép látható az elkészült hangszóróról, és bátorkodtam készíteni egy rövid videót, amely működés közben is szemlélteti az eszközt.

Remélem a cikk olvasása közben senki nem unta halálra magát! Tervezem a folytatást (bocsi), de próbálok a cikk gerjesztette kritikáknak megfelelni és szűkszavúbb lenni a jövőben!