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チップスターの空き箱でAmazon Echoっぽいものを作ってみる -ハードウェア編-

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はじめに

チップスターを知らないという方はあまりいらっしゃらないと思うので細かいことはとばしますが、2016年で40周年をむかえるポテトチップの商品名です。

このチップスターの箱ですが、カンパ箱等に活用されているのをたまに見かけます。

この箱をみて、ある日ふと思いました。

これって、Amazon Echoっぽくないか。(かなり無理矢理)

ならば、作ってみようかと思ってできたものが、これです。

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今回は、これを作成するためのハードウェア構成についてまとめます。


ハードウェアの選定

音声認識・音声合成を行いたいため、メインとなる基板にはRaspberry piを使用することにしました。※JuliusとOpen JTalkを想定

音声入力および音声再生のために、マイクとスピーカーが必要です。スピーカーですが、直結では音量が小さすぎて聞き取れませんので、アンプが必要となります。

あと、クラウドやスマホとの連携を考えて、WifiとBluetoothも搭載したい。となると、USBハブも必要となります。

このあたりの条件を満たしながら、チップスターの箱に収まるようにハードウェアを選定していきます。


メインボードの選定

チップスターの箱に納まる大きさとなると、Raspberry piであればA+(写真左)もしくはZero(写真右)となります。

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パッと見ではZeroを選択するのがよさそうですが、ZeroのUSBはマイクロかつOTGケーブルが必要になるため、USBケーブルの取り回しでスペースのメリットが半減してしまいます。

A+でもサイズ的にはいること(下の写真)と、USB電源のポジションが箱の側面とマッチしててよさげなため、A+を採用することにしました。

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必要なハードウェア

いろいろ検討した結果、以下のハードウェアで構成することになりました。

汎用品をなるだけ使ったので、一番の苦労はUSBケーブルやオーディオケーブルの取り回しでしょうか。USBハブやUSB変換コネクタとかの組み合わせをいろいろ試して、箱に収まる組み合わせを探しました。

項目
型番など

メインボード
Raspberry pi A+

SDカード
8GB

USB電源ケーブル
100均

USBハブ

ELECOM U3H-K304BBK 3口でサイドに1口という形状がハウジングに適していたため

USBオーディオ変換アダプタ
PLANEX PL-US35AP

フラット型PCマイク
SANWA SUPPLY MM-MC23

アンプとスピーカ
LM386メインアンプ基板 + アンプに必要な部品 + 8Ω 0.5Wスピーカ +ボリューム10KΩ(Aカーブ)+ ミニピン(3.5mm)ジャック + 9V電池スナップケーブル + 9V電池 ※メインアンプはこちらのキットを使う手も

ミニプラグケーブル
100均 USBオーディオ変換アダプタとアンプの接続用

Wifiドングル
対応していてあまり大きくなければなんでもよい

Bluetoothドングル
対応していてあまり大きくなければなんでもよい

※マイクのゲインが少し低いために音声認識がうまくいかないようですので、マイクは今後別のものにする可能性あり


スピーカーとアンプの組み立て例

スピーカーとアンプは箱の最下部に配置しますので、スナップケーブルとプラグを箱の上まで引き出せるように配線をしておきます。

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予め、Raspberry piとUSBオーディオ変換アダプタにつないで、ボリュームを調整しておきます。


詰め込み組みたて方


  1. 最初に、箱の底面にスピーカをおいて、その次にアンプを設置します。スナップケーブルとプラグは後で接続するので、引き出しておいてください。

  2. Raspberry pi A+ にUSBハブを接続、各ドングルとUSBオーディオ変換アダプタをつなげます。

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  3. 繋げたものを折りたたんで、箱に詰めます。

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  4. USB電源の部分に穴をあけて、USB電源ケーブルを接続します。

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  5. 箱のふたにを固定して、穴をあけてケーブルを通します。

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  6. USBオーディオ変換アダプタに、マイクとアンプ&スピーカーを接続し、電池を取り付けます。マイクのケーブルが長いので、可能であれば短く加工するのが吉です。


  7. 蓋をしめて、完成です。



最後に

以上で、チップスターの箱に必要なハードウェアを組み込むことに成功しました。

次回では、音声認識・音声合成やクラウド連携のソフトウェアについてまとめようと思います。(というかまだ、ソフトウェアは作成中です)