Создаём умного Били Басса с Alexa, Arduino, L293D и LM386

Компоненты и материалы

• Игрушка Big Mouth Billy Bass — 1 шт.
• Amazon Echo Dot (2-е поколение) — 1 шт.
• Arduino UNO — 1 шт.
• Motor Shield на L293D (Kuman) — 1 шт.
• Усилитель на LM386 — 1 шт.
• Аудиокабель 3.5 мм (джек-джек)
• 4 батареи типа C (или блок питания 6В)

Инструменты

• Паяльник

Описание проекта

Материалы

Разборка Billy Bass проводилась в Toronto Tool Library. Любая версия с тремя моторами подойдёт.

Разборка Billy Bass

1. Выкрутите винты на спинке рыбы, снимите заднюю крышку. Внутри — моторы (голова, рот, хвост) и батарейный отсек.
2. Отпаяйте/отрежьте провода моторов от родной платы, оставляйте запас длины. Пометьте провода (какой мотор). Отпаяйте питание от батарей — оно будет использоваться для питания Arduino через Motor Shield.
3. (Опционально) Переключатель датчика движения можно переключить на питание моторов для удобного включения/выключения.
4. Установите Motor Shield на Arduino. Подключите провода моторов к портам M1, M2, M3. Питание от батарейного отсека — к клеммам EXT_PWR на щите.

Управление моторами

Установите библиотеку Adafruit Motor Shield. Загрузите диагностический скетч, который по очереди вращает M1, M2, M3. Добивайтесь корректного движения головы, рта и хвоста. При необходимости поменяйте назначение пинов в коде или переверните полярность проводов мотора.

Разборка Echo Dot и извлечение аудио

1. Снимите резиновую подкладку снизу Echo Dot, под ней — клейкий слой и 4 торцевых винта. Разберите корпус на две платы, аккуратно с ленточным шлейфом.
2. Отрежьте разъём 3.5 мм от аудиокабеля, очистите контакты: левый, правый, земля (множество тонких жил). Припаяйте провода к L и R (объедините для моно), земли скрутите в один провод. Проверьте звук на портативной колонке.
3. Подключите сигнальный провод к входу IN усилителя LM386, землю — к GND усилителя. Питание усилителя: VCC и GND от Arduino 5V (или от батарей Billy). Выход усилителя — к динамику рыбы.
4. Вставьте джек 3.5 мм в Echo Dot — должен слышться голос Alexa. При необходимости подстройте потенциометр на LM386 (усиление).
5. Для детектирования звука: подключите дополнительный провод к левому выходному контакту динамика усилителя (верхний левый) и к аналоговому входу A0 Arduino (на Motor Shield это контакт A0/A1).

Диагностика аудио

Загрузите тестовый скетч (ссылка в коде). В мониторе порта (9600 бод) должно отображаться воспроизведение музыки, встроенный светодиод Arduino горит при звуке. При неработе — проверьте питание усилителя, контакты джека, настройте порог quietThreshold.

Сборка всего вместе

Соедините сигнальный провод усилителя с A0 на Motor Shield, подключите все моторы. Загрузите итоговый скетч, объединяющий чтение аудио и анимации моторов. Включите Echo Dot, подключите аудиокабель — рыба начинает «петь» под речь Alexa.

Финальная сборка в корпусе

Разместите компоненты внутри корпуса Billy: нижнюю плату Echo Dot приклейте к стенке, верхнюю закрепите винтом. Усилитель приклейте к задней стенке (далее от динамика, иначе щелчки). Arduino закрепите термоклеем. Оставьте разъёмы для перепрограммирования. Пройдите отверстия для микрофона Echo Dot и для USB-кабелей (программатор и питание Echo).

Заключение

Получился забавный гаджет: Billy Bass оживает при ответах Alexa. Использование Echo Dot даёт все нативные функции (Drop In, звонки). Можно развить идею: добавить распознавание голоса на Raspberry Pi для более сложных анимаций. Удачи в творчестве!

Код

Три скетча на Gist:

• Диагностика моторов
• Диагностика аудио
• Итоговый скетч