Projekt:Klangboxen-Vogellehrpfad
Maße
Außenmaß (HxBxT): 120 x 150 x 80 mm
Projekt: Klangboxen am Vogellehrpfad
Idee: An den Infotafeln des Vogellehrpfades werden verstreut kleine Kästen mit einem Taster in vandalismusgeschütztem Gehäuse angebracht. Diese Kästen spielen Vogellaute beliebiger Länge von einem Audio-Modul über einen kleinen Lautsprecher. Dabei sind Vogellaute in vorgegebener Reihenfolge oder zufälliger Reihenfolge möglich. Die Klangqualität des Moduls ist gut bis sehr gut und entspricht bekanntem mp3-Niveau. (Kein Vergleich zu einfachen Audio-Grußkarten).
Dieses Projekt ließe sich technisch für knapp 60 EUR pro fertiger Box (Gehäuse,Vandalismusgeschützer Taster,Batterien,Player-Modul,Micro-SD-Karte,Fliegengitter,Bitumendecke,Dichtmaterial) realisieren zzgl. dem Aufwand für die Installation. Die Stromversorgung kann über Batterien vom Typ Baby C/LR14 (Austausch alle 6-8 Monate) oder alternativ über ein kleines Solarpanel unter dem Deckel des Kastens erfolgen. Die Wiedergabe erfolgt in Zimmerlautstärke.
Alternativ und (kostengünstiger) können an den Tafeln des Vogellehrpfades einfach QR-Code Aufkleber angebracht werden. Ein Smartphone-Besitzer kann diese einfach abfotografieren und dann werden ihm Audioaufnahmen der zugehörigen Vogellaute aus dem cdn.osterbruecken.de auf seinem Smartphone wiedergegeben. Dies setzt jedoch ein Smartphone und mobiles Internet voraus, wenn ein Wanderer unterwegs ist. Alternativ muss er vorher eine App installieren.
Die Lösung mit den Klangboxen ist intuitiver und weckt die Neugier. z.B. rot gestrichene Klappen-Kästen mit dem Namen des jeweiligen Vogels in Großschrift. Risko des Vandalismus wäre gegeben - ich denke jedoch dass es ein Versuch wert wäre und einen Mehrwert für den Vogellehrpfad bedeuten würde.
Bei Interesse an der Mitarbeit, Fragen oder Anregungen bitte an info@osterbruecken.de schreiben. Danke.
Version 1.0
Version 2.0
Da einige Schautafeln mehrere Vögel illustrieren, wäre es sinnvoll, an der Klangbox mehrere Taster anbringen zu können (z.B. 3-4 Stück). Das bisherige Audiomodul unterstützt jedoch nur einen Taster. Ich habe daher nun ein anderes Modul verwendet, dass zudem auch noch wesentlich kompakter und günstiger ist. Es spielt reine PCM Dateien (RIFF/WAV), was aber für unseren Einsatzzweck ja auch vollkommen ausreichend ist. 16Bit 44kHz werden unterstützt. Perfekt. Auf eine 4GB MicroSD Karte passen so immer noch mind. 4 Stunden Musik oder Tonaufnahme. In CD-Qualität.
Der Entwurf der Schaltung und auch die Software stammt ursprünglich von ELM Chan aus Japan, wurde unter Creative-Commons-Unported Lizenz hier und hier veröffentlicht. Das Projekt ist sehr minimalistisch und elegant mit einem Atmel Atmega Tiny realisiert. Download des Quellcodes als ZIP-Archiv hier und hier. Das komplette Modul wird von der Firma ELV unter der Modellbezeichnung MWP1 inkl. Gehäuse und als Bausatz in abgewandelter Form vertrieben. Die dortige Version ist in Software um Energiesparmodi erweitert, sodass die Leistungsaufnahme im Standby nur noch bei 20 μA, sowie max. 100 mA unter Last liegt. Download des Quellcodes als ZIP-Archiv hier.
Die 4,5 Ah der zwei von mir vorgesehenen C-Zellen können das Modul also sehr lang versorgen. Es müssten in diesem Fall nicht einmal NiMh Akkus sein, da deren Zellspannung bei 1,2V liegt. Die Wiedergabe ist mit Standard Alkaline Batterien besser und ebenso zuverlässig.
Als Lautsprecher habe ich einen VISATON 28 WP Miniaturlautsprecher mit Kunststoffmembran aus Mylar gewählt, da er auch bei Kälte gemäß EN 60068-2-1/EN 50155 funktionstüchtig bleibt und generell für einen Temperaturbereich von -70°C bis +40°C konzipiert wurde. Weitere Daten des Lautsprechers: 50 Ω, Übertragungsbereich (-10 dB): 300−20000 Hz. Natürlich muss an der Membran noch ein passender Schalltrichter bzw. eine Röhre angebracht werden, um eine hinreichend große Resonanzkammer zu haben. Auch hier habe ich bereits eine Lösung und im Experiment gute Resultate erzielt.
Akkustisch und im Vergleich zur ersten Version ist es die Wiedergabe bisher jedoch noch nicht ganz so sauber und lautstark. Hier gibt es also noch Optimierungspotential. Das Modul der Version 2 ist insgesamt jedoch günstiger. Ggf. findet sich auch noch ein kleineres Gehäuse, sodass sich die Außenmaße der Box weiter schrumpfen lassen und dennoch genügend Resonanzraum vorhanden ist. Der Vorteil, mehrere Taster für mehrere Stimmen mit einem Gerät zu realisieren, ist ebenfalls kostensparend.
Update: Version 3.0
Die neuste Version des Players ist zugleich die kostengünstigste. Die aktuelle Playerplatine kostet - bereits vollständig bestückt, inkl. 2x8 pol. Steckerleiste, Jumperkabeln und 3x AA Batteriefach - weniger als 5.- EUR das Stück. Damit ist zugleich der Montageaufwand reduziert. Es kommt dabei ein spezieller IC zum zum Einsatz, der auch als Massenprodukt in regulären mp3 Playern Verwendung findet. Die benötigte Eingangsspannung liegt >3V, weswegen hier 3x 1,5V AA Zellen eingesetzt werden müssen.
Zur Wiedergabe wird der 50mm Kleinlautsprecher Visaton K 50 WP, Artikel No. 2916 verwendet. (50 Ohm, 2W, 180 Hz - 17 kHz), da dieser auch speziell für den Außenbereich geeignet ist. Auch hier liegt der Preis unter 5.- EUR pro Lautsprecher. Der Player wird nur zur Mono Wiedergabe verwendet und wir benötigen also auch nur einen Lautsprecher pro Box.
Auch die Speicherkarte (üblicherweise 4-8 GB) liegt i.d.R. unter 5.- EUR. Gleiches gilt für den vandalismusgeschützten Taster, sodass für den funktionsfähigen Player ein Gesamtpreis kleiner 20.- EUR (ohne Gehäuse und Batterien) erzielt werden kann. Mit Batterien und abeschließbarem Gehäuse sind wir bei rund 30.- EUR.
Als Steuerleitung zum Anschluss des Tasters werden wir Leoni-Studer BETAtrans® GKW C-flex R, 2x 1,5 mm² (Datei:Betatrans gkw cflex.pdf) verwenden, da diese sehr gute Gute Witterungs-, Ozon-, UV- und Ölbeständigkeit aufweist. Diese Verkabelung wird jedoch nur notwendig, wenn die Klangbox im Kopf der Säule untergebracht wird und das Bedienpanel mit dem Taster davon abgekoppelt montiert wird.
Die Playerplatine wird mit Schutzlack versehen und (ggf. in zusätzlicher Variante) in Vergussmasse in der Geldschale (Inlay Kasse) eingeschlossen, nachdem das Audiomaterial festgelegt und auf der MicroSD-Karte gespeichert wurde. Dies dient dem Schutz vor Witterungseinflüssen. Die Player-Hardware unterstützt zwei Taster für die Direktanwahl zweier MP3-Dateien. In der Basisversion wird jedoch nur ein Taster verbaut und vor der Vogelstimme wird eine Sprecherstimme ertönen, die zunächst kurz über die nachfolgende Vogelstimme informiert. Diese Datei wird auf der Micro-SD Karte in einem Ordner "mp3" abgelegt und muss 0001.mp3 heißen. Die Wiedergabe erfolgt, solange die Taste gedrückt gehalten wird. Der Taster schaltet die Stromversorgung. Damit ist die Einheit komplett stromlos geschaltet und es gibt keinen Standby-Verbraucht. Wird die Taste gedrückt gehalten beginnt die Wiedergabe nach Ende der Datei automatisch erneut.
Durch den Einsatz 3x handelsüblicher AA Alkali-Mangan Zellen (LR6) in Serie haben wir insgesamt nur 2 Ah (2,71 Wh) und der Batteriewechsel muss (je nach Häufigkeit der Wiedergabe) u.U. drei-monatlich erfolgen. Sollte dies problematisch werden, kann aber einfach ein oder zwei weitere solcher Batteriepacks zusätzlich parallelgeschaltet werden, um die Kapazität zu verdoppeln oder zu verdreifachen. Das geplante Gehäuse bietet hierfür genügend Platz. Eine Alternative wäre ggf. der Einsatz von Lithium-Eisensulfid Batterie (FR6), da diese bei gleichem Platzbedarf mit 3 Ah (4,5 Wh) etwas höhere Kapazität liefert, jedoch auch etwas teurer sind.
Update: Geänderte Beschaltung. (Siehe Skizze). Da bei der günstigen Player-Platine im zusätzlich verbaute Microcontroller keine aktiven Schlafmodi konzipiert und beachtet wurden, wird nun Playerplatine vollständig stromlos geschaltet und erst durch Tastendruck bestromt. Wiedergabe erfolgt dann aufgrund der Brücke automatisch in Endlosschleife, solange eine Stromzufuhr durch den gedrückt-gehaltenen Taster gewährleistet ist. Damit ist auch das Problem der erhöhten Leistungsaufnahme entfallen und zudem ergibt sich ein besserer Vandalismus-Schutz, da nicht einfach "zum Spaß" alle Taster gedrückt werden können, sondern man auch vor Ort verweilen muss und aktiv den Taster gedrückt halten muss, um die Vogelstimmen zu hören und weitere Informationen zu erfahren. Wechselt man zum nächsten Taster wird die bestehende Wiedergabe damit automatisch unterbrochen. Es gibt damit pro Box definitiv nur einen Taster und alle Informationen werden in einer einzelnen Audiodatei gebündelt.
Update: Version 4 (Test)
Diese Version ist als "Klangstab" konzipiert. Das Innenleben wird komplett in einem Metallrohr (Innendurchmesser rund 29mm) untergebracht. Der Taster wird auf der linken Seite des Rohres fest eingeklebt. Als Batterien können nun C-Zellen zum Einsatz kommen, die eine noch längere Wiedergabezeit ermöglichen. Der Verschluss des Rohres erfolgt mit einem Mofa-Tankdeckel auf der rechten Seite. Dieser Tankdeckel weist entsprechende Verriegelungs-Bolzen auf, die dann in zwei Bohrungen im Rohr greifen. Der Schlüssel kann nur im Zustand "geschlossen" abgezogen werden. Als Lautsprecher kommt ein VISATON 28 WP Miniaturlautsprecher mit Kunststoffmembran aus Mylar zum Einsatz (gemäß EN 60068-2-1/EN 50155 funktionstüchtig von -70°C bis +40°C).Das Rohr wird links im Bereich des Lautsprechers dann seitlich/längs mit einigen wenigen Bohrungen versehen (Schallöffnung) nach unten. Das Rohr wird später waagerecht montiert.
Der Tankdeckel dient zugleich als Massekontakt. Über die Verriegelung wird der Minuspol auf das Metallrohr übertragen. An der Front ist wiederum ein Pol des Tasters mit dem Metallrohr verbunden. Der zweite Pol wird zur Platine geführt. Der Pluspol der linken Batterie wiederum ist ebenfalls zur Platine geführt. Dies ermöglicht minimalen Materialeinsatz, zugleich vandalismus- und wettergeschützte Unterbringung. Das Rohr kann dann einfach an der Trägerstruktur angeflanscht/verschraubt werden. Skizze folgt.
Audiomaterial / Vogelstimmen unter CC-by-SA
Quelle: Tierstimmenarchiv Naturkundemuseum Berlin
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