Livros de Cartão Musicais: Melhorando Humor e Memória para Todas as Idades

Componentes e Materiais

Componente	Qtd
Arduino UNO	1

Ferramentas e Máquinas Necessárias

Ferramenta
Impressora 3D (genérica)

Sobre o Projeto

A música beneficia a todos. De crianças a idosos, melhora o humor, promove saúde e estimula a memória. Recentemente compartilhamos um livro musical infantil com a mãe da Annelle, que tem Alzheimer. Ficamos surpresos com o quanto ela ficou alerta e feliz ao ouvir músicas familiares. Não seria maravilhoso se ela tivesse seu próprio livro com músicas adequadas à idade?

Notable Board Books são livros interativos personalizáveis com músicas e fotos personalizadas. Para incentivar cantorias, incluem faixa audível com música instrumental e vocal. Eliminamos botões e chaves: o livro entra em modo "pronto" quando pegue e toca a página selecionada pelo usuário.

Montagem da Eletrônica

1. Base e caixa do alto-falante: Pegue as peças 3D impressas "backbase" e "speakerhousingb". Examine pelo lado inferior e alinhe os furos. Prenda com dois parafusos M3.
2. Alto-falante: Solde fios (~23 cm) no alto-falante de 4 ohms. Fixe na caixa do alto-falante com dois parafusos M3 e porcas. Passe os fios pelo furo grande para a caixa eletrônica.
3. Fotoresistores (LDRs): Dobre os terminais perto do corpo. Insira nos furos redondos da caixa eletrônica (abertura retangular para os terminais). Coloque tubo termorretrátil (~1,3 cm) em um terminal de cada LDR para evitar curto. Faça isso para todos.
4. Conexões (conforme esquemático): Solde fio wrap em um terminal de cada LDR, cubra com termorretrátil. Conecte os outros terminais todos juntos ao +5V.
5. Chave de inclinação (tilt switch): Insira chave de bola roladora na peça 3D "tilt1" (lado de latão mais alto que o de prata). Solde fios em cada extremidade e fixe na caixa eletrônica com velcro.

Preparação do Livro

1. Alinhe o gabarito 3D "punch jig" no canto superior direito do livro de cartão em branco.
2. Use punção para marcar os furos.
3. Fure com broca oca (usei 7mm). Pré-fure com broca normal para guiar. Furadeira de coluna evita desvios.
4. O primeiro furo atravessa 5 páginas, o segundo 4, etc.

Impressão e Colagem das Páginas

Após selecionar e dimensionar textos e fotos, imprima em papel fotográfico (rígido e durável para não enrugar na colagem). Use cola branca comum.

1. Espalhe cola generosamente.
2. Com pincel ou papel toalha, espalhe uniformemente. Cole a foto/texto e espere secar antes da próxima página (evita páginas grudadas).

Gravação e Transferência de Músicas

Músicas devem ser transferidas para o Notable Board Book. Para ser o mais open-source possível, usei músicas em domínio público: Annelle tocou teclado e nossa filha Tia fez vocal. Mike gravou e transferiu.

Nota legal: não sou advogado, mas músicas comerciais provavelmente podem ser usadas se (a) você comprou, (b) uso individual, (c) não execução pública, (d) não distribuição/venda.

Sem equipamento profissional, usamos iPhone: Utilitários → Memórias de Voz. Grave, pare, "OK", "Salvar", abra o arquivo, clique na seta para cima, "Mail" e envie para si mesmo.

O arquivo chega como "m4a". Converta para "ogg" (busque "convert m4a to ogg" – há conversores gratuitos).

A placa de som Adafruit tem 11 pinos de controle para 11 "slots" de memória. Se o som gravado deve tocar quando o pino do slot #5 for puxado para LOW, nomeie o arquivo T05.ogg.

Conecte a placa Adafruit via microUSB ao computador – aparece como pen drive. Copie os .ogg, ejete e está pronto.

Finalização

1. Passe o fio da bateria 9V pelo furo grande da caixa do alto-falante para a caixa eletrônica. Conecte tudo conforme esquemático e carregue o sketch (incluído nos arquivos do projeto).
2. Ligue o sistema (incline a caixa) e ajuste o volume (botão no amplificador de áudio) para nível desejado. Mais alto (sem distorção) é melhor.
3. Verifique tensão nos pinos analógicos do Arduino: solde fios wrap nas junções dos resistores que vão aos pinos analógicos, rotule 1 a 5. Com iluminação normal, abra o livro em cada página e meça a tensão. Leituras "escuras" ~2V; "página aberta" ≥3.5V. Páginas mais fundas (menos túnel de luz) dão leituras maiores. No Arduino, 0-5V = 0-1023; página aberta ≈ 700. Usei 600 como limiar.
4. Corte velcro 1" em tiras de 0.5". Cole nas reentrâncias da caixa eletrônica.
5. Retire a proteção do velcro, alinhe o livro para que os furos coincidam com os fotoresistores. Feche a tampa da bateria/alto-falante com parafusos M3.

O livro está pronto para uso!

Lista de Materiais (Bill of Material)

• (1) Arduino Uno
• (1) Adafruit Audio FX Sound Board WAV/OGG 16MB Flash
• (1) Alto-falante 2" 4 ohm 3W (Gikfun EK1725 na Amazon)
• (1) Amplificador de áudio 3W DC 5V (DROK super small 3w+3w na Amazon)
• (5) Fotoresistor sensível à luz 5mm
• (1) Módulo relé 5V para Arduino
• (1) Chave de inclinação, bola roladora
• (5) Resistor 3.3k Ω, ¼ W
• (1) Conector bateria 9V
• (1) Bateria 9V
• (6) Parafusos M3 x 12 mm
• (2) Porcas M3
• (1) Protoboard (2" x 3.5")
• (1) Livro de cartão em branco (6" x 6")
• (1) Velcro 1" largo, 10" comprimento
• Diversos: Solda, tubo termorretrátil, fios
• Peças 3D impressas: Back Base, Speaker housingb, Speaker lidb, tilt1

Arquivos

Arquivos do projeto no Hackaday.io

Código

Notable Board Books Control (Arduino)

int r=200, r1=200, r2=200, r3=200, r4=200;
int a=0, b=0, c=0, d=0, e=0;
int t1=0, t2=0, on=0, td=500;

void setup() {
  pinMode(2, OUTPUT); pinMode(4, OUTPUT); pinMode(7, OUTPUT);
  pinMode(9, OUTPUT); pinMode(11, OUTPUT); pinMode(3, OUTPUT); // bypass relay
  digitalWrite(3, HIGH); // mantém sistema ligado
  digitalWrite(2, HIGH); digitalWrite(4, HIGH); digitalWrite(7, HIGH);
  digitalWrite(9, HIGH); digitalWrite(11, HIGH);
  delay(1000); // aguarda livro ser pego
}

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); // intervalo entre leituras

  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) { // leitura válida duas vezes seguidas
    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);
    }
    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) { // nenhuma página aberta
      digitalWrite(11, HIGH); digitalWrite(4, HIGH);
      digitalWrite(7, HIGH); digitalWrite(9, HIGH);
      digitalWrite(2, HIGH); digitalWrite(3, LOW); // desliga relay bypass
    }
  }
  on = 0; a = 0; b = 0; c = 0; d = 0; e = 0;
}

Esquemático