Nya experiment för barn

Med hjälp från Radiostiftelsen har vi utvecklat två nya experiment som absolut borde tilltala
barn. Den ena är riktat till småtjejer – vi har inte så mycket på museet som omedelbart
väcker tjejers intresse för elektronik, vi hoppas att vår nya docka kan göra det!
De två nya experiment är en sjungande docka, baserat på Edisons fonografdocka (dock
med modern elektronik, inte fonograf!) som barnen sätter i gång, och ett ljudexperiment som
består av en in- och avspelningsapparat som barn kan spela in, höra och förvränga sina röster.

  1. Sjungande docka
    Idén till att ha en talande docka på Radiomuseet kom när några av oss från museet besökte
    Radiomuseet i Ringsted i Danmark år 2019.

    Där har de många fina objekt, och bland dem finns denna gammaldags docka som är tänkt att påminna om Edisons fonografdocka. Hon sitter i samma skåp som fonograferna.

    Vi tänkte omedelbart attdet skulle vara bra att ha något liknande i Göteborg, och Ringsteds ledning har inget emot att vi kopierar deras idé.

    Den talande dockan blev dock ingen säljsuccé och tillverkning lades ned efter en kort tid.

    Vår docka har tillverkats särskilt för Radiomuseet av konstnären Ulla Lorén i Onsala.
    Den är inte autentisk – den inbyggda fonografen har ersatts i Radiomuseets version med
    modern elektronik.

    En glasmonter köptes in, elektronik för att spela upp en låt inskaffades, och nu har projektet
    realiserats.

    Vi valde att spela in ”blinka lilla stjärna där”. Och det ledde till att vi vill ha en bakgrund
    med lysande stjärnor, som realiserades med för ändamålet anpassade lysdioder och konduktiv
    tråd som kan sys på tyg.

    Ljudanläggningen ligger under den lilla montern, och sätts i gång med en knapp som besökande barn gärna får trycka på.


    Bild från Radiomuseet i Ringsted (Foto Bjarne Nielsen)

    Den helelektronisk lösning har tagit åtskilliga timmar att konstruera.

    Konstruktionen är baserad på en byggsats från Velleman av typ PMK 195’1. Byggsatsen är
    i sin tur baserad på kretsen ISD1700 (nuvoton) som innehåller allt för att digitalisera ljud, lagra någon minuts ljud samt på kommando spela upp den lagrade informationen antingen till
    en förstärkare eller direkt till en liten högtalare. Byggsatsen innehåller förutom ljudkretsen
    mikrofon, högtalare och tryckknappar för inspelning, avspelning och radering, ungefär
    som på en bandspelare. Dessutom finns komponenter för strömmatning från 9 V batteri. I
    viloläge drar kretsen 5 – 6 mA. Detta bedömde vi vara för mycket med tanke på batteriets livslängd, eftersom det skulle ge en livslängd för batteriet på mindre än en vecka.


    Vår sjungande docka på plats (Foto Lars Lindskog)

    Att driva kretsen från nätet är naturligtvis möjligt, men innebär att sladdar och eluttag
    måste finnas. Ett annat sätt att spara batteri är att helt stänga av kretsen när uppspelningen är
    klar. Att använda ett gammalt hederligt relä i självhållande koppling, som bryts när sången är
    klar är en möjlighet. Den bedömdes dock dra lite väl mycket ström när reläet är aktivt. Jag letade därför på internet efter någon byggsats eller färdig konstruktion baserad på halvledarelä.


    Här är en bild av monterns undersida med elektronik
    (Foto Jeanette Nilsson)

    Jag hittade absolut ingenting annat än en man som haft samma problem som jag och lagt
    ut en liten Youtube-film på en konstruktion med en Arduino som timer och en switch bestående av en N-kanal FET och en P-kanal FET. Jag byggde enligt Youtube filmens principer
    fast med FET-ar som fanns lätt tillgängliga här i Sverige (2N7000 och FQP11P06). Den
    använda transistorn klarar upp till 10 A kontinuerlig ström.

    En första tanke var att styra halvledarreläet med en timer av typ 555 eller liknande, men jag
    insåg snabbt att detta skulle leda till en hel del långdraget experimenterande, så jag valde en
    lösning med Aduino i stället (en lågeffekt variant). Ett fungerande program gick att få fram
    på mindre än en timme. Dessutom får man med Aduino möjlighet till extrafunktioner t.ex.
    styrning av lysdioderna, som inte ingick i den ursprungliga designen utan tillkom senare.


    Kopplingschema för styrning av uppspelning med timerreläet

    N-kanaltransistorn för hållkretsen kan ha mindre strömkrav än relätransistorn P-kanal
    (200 mA resp.10 A). Arduinokretsen håller i gång strömmatningen tills dess timer går ut
    efter att man startat det hela med tryckknappen.

    Jag har gjort ett försök att mäta läckströmmen i avstängt läge. Läckströmmen är mindre
    än 100 nA enligt mitt mätinstrument (har inte provat med känsligare instrument). Troligtvis
    är transistorernas läckström i avstängt läge mindre än batteriets egen läckström.

    För tydlighets skull bifogar jag nedan även det enkla Arduinoprogrammet för uppspelning,
    dock utan funktionen för styrning av stjärnorna (lysdioderna) som utnyttjar överblivna
    portar på Arduinokortet.

    Frågan är om detta blev en enklare konstruktion än Edisons?


    Ljudexperiment (Foto Lennart Nilsson)
  2. Ljudexperiment
    När vi hittade ljudkretsen till dockan väcktes en ny idé. Varför inte låta barn spela in själva?
    Visst måste man kunna göra något med kretsen!

    Nu har vi ljudkretsen och mikrofonen monterat på en snygg bräda, men tydliga knappar
    och instruktioner.

    Man ser att det är samma modell av ljudkrets, högtalare och batteri som används i dockans
    elektronik, dock utan timern. Det har tillkommit fler barnvänliga knappar.

    Hastighetskontrollfunktionen kommer säkert att uppskattas av barn – den förvränger
    rösten från mycket djupt till falsett som låter som Kalle Anka.

    Vår förhoppning är att barn blir intresserad av att se alla delar som ingår, och tråden som
    kopplar dem. Schemat kommer att läggas fram, det blir en utmaning för äldre barn att försöka
    förstå hur det hela hänger ihop.

    Det kan noteras att detta experiment tog mycket mindre timmar än dockan. Ett ganska
    enkelt men mycket effektivt experiment.

    Schemat hittas här: http://www.velleman.eu/images/tmp/mk159.jpg
    Program utan lysdiodstyrning.
    // Public definitions
    int SingPin = 7;
    int PowerPin = 5;
    // the setup function runs once when you press reset or power the board
    Ljudexperiment (Foto Lennart Nilsson)
    Audionen nr 3 2021 13
    void setup() {
    // initialize digital pins as an output.
    pinMode(SingPin, OUTPUT);
    pinMode(PowerPin, OUTPUT);
    // initialize SingPin High and PowerPin High
    digitalWrite(SingPin, HIGH); // Sing switch is off
    digitalWrite(PowerPin, HIGH); //Power is on
    }
    // the loop function runs over and over until power is switched off void loop() {
    digitalWrite(PowerPin, HIGH); // turn on FET to keep power on)
    delay(1000); // wait for a second
    digitalWrite(SingPin, LOW); // activate stored message (sing) by making the voltage LOW
    delay(1000); // wait for a second
    digitalWrite(SingPin, HIGH); // dactivate selection by setting voltage high
    delay(120000); // wait for 120 s
    digitalWrite(PowerPin, LOW); // turn off FET to switch power off)
    delay(1000); // Wait 1 s for power to switch off – program ends itself here
    Lennart Nilsson

Det här inlägget postades i Radioinfomation och har märkts med etiketterna . Bokmärk permalänken.