Musikalische Pappbilderbücher: Stimmung & Gedächtnis für alle Altersgruppen fördern

Komponenten

Arduino UNO

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Benötigte Werkzeuge & Maschinen

3D-Drucker (beliebig)

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Projektbeschreibung

Musik wirkt positiv: Von Kleinkindern bis Senioren hebt sie die Stimmung, fördert Gesundheit und stimuliert das Gedächtnis. Wir teilten ein musikalisches Kinderbuch mit Annelles Mutter (Alzheimer) – erstaunlich, wie wach und fröhlich sie bei vertrauten Melodien wurde. Warum nicht ein individuelles Buch mit altersgerechter Musik für sie?

Notable Board Books sind anpassbare, interaktive Bücher mit persönlicher Musik und Bildern. Zum Mitsingen gibt es Instrumental- und Gesangsspuren. Keine Tasten oder Schalter: Das Buch geht in „Bereit“-Modus, wenn man es aufnimmt, und spielt die Seite ab, die der Nutzer aufschlägt.

Gehäuse & Lautsprecher montieren

3D-gedruckte Teile „backbase“ und „speakerhousingb“ aneinanderpassen (Löcher prüfen), mit zwei M3-Schrauben verbinden.

Lautsprecher (4 Ω) mit ca. 23 cm Kabeln verlöten, in speakerhousingb mit zwei M3-Schrauben + Muttern befestigen.

Lautsprecherkabel durch großes Loch in das Elektronik-Gehäuse (backbase) führen.

Fotowiderstände (Lichtsensoren) einbauen

Fotowiderstände (5 Stück) nahe am Gehäuse abbiegen, in die runden Öffnungen im Elektronik-Gehäuse stecken. Kleine rechteckige Öffnung für die Anschlüsse.

Kurzes Schrumpfschlauchstück (ca. 1,3 cm) über einen Anschluss schieben – verhindert Kurzschluss zwischen den beiden Beinchen. Für alle 5 Widerstände wiederholen.

Verdrahtung nach Schaltplan

Drahtwickeldraht an ein Beinchen jedes Fotowiderstands löten, Überstand abschneiden, Schrumpfschlauch drüber. Das andere Beinchen aller 5 Widerstände geht gemeinsam auf +5 V.

Neigungsschalter (Kugel-Schalter) für „Aufnahme-Erkennung“

Kugel-Schalter in 3D-gedrucktes Teil „tilt1“ einsetzen (Messingende oben). An beide Enden Kabel löten, Baugruppe mit Klettband im Gehäuse fixieren.

Buch vorbereiten (Lochraster für Lichtsensoren)

3D-gedruckte „punch jig“ an der oberen rechten Ecke des leeren Pappbilderbuchs anlegen. Mit Bohrschablone Markierungen setzen, dann mit Hohlkernbohrer (7 mm) bohren. Vorbohren mit normalem Bohrer verhindert Verrutschen. Bohrständer wäre ideal.

Erstes Loch geht durch 5 Seiten, zweites durch 4, drittes durch 3 … – so fällt Licht nur auf den Sensor der geöffneten Seite.

Seiten gestalten & bekleben

Text & Fotos auswählen, auf steifem, haltbarem Fotopapier drucken. Weißleim großzügig auftragen, gleichmäßig verstreichen (Pinsel/Papiertuch), Foto/Text aufkleben, trocknen lassen bevor nächste Seite bearbeitet wird (Verhindert Verkleben).

Musik aufnehmen & auf Soundboard kopieren

Urheberrechtsfreie Lieder gewählt, selbst eingespielt (Klavier + Gesang). Aufnahme per iPhone: „Diktiergerät“ → Rotknopf → Aufnehmen → „Fertig“ → „Sichern“ → Datei öffnen → Teilen (Pfeil-nach-oben) → „Mail“ → an sich selbst mailen.

Datei kommt als .m4a. Kostenloser Online-Konverter: „m4a to ogg“ suchen. Adafruit Soundboard hat 11 Steuer-Pins (Slots). Datei für Slot 5 → T05.ogg benennen.

Soundboard per Micro-USB an PC anschließen → erscheint als USB-Laufwerk. .ogg-Dateien kopieren, sicher entfernen – fertig.

Endmontage & Test

9-V-Block-Batteriekabel durch großes Loch vom Lautsprecher- in Elektronik-Gehäuse führen. Alles nach Schaltplan verdrahten, Arduino-Sketch hochladen (in Projektdateien enthalten).

System einschalten (Gehäuse kippen → Neigungsschalter), Lautstärke am Verstärker-Poti einstellen (laut, aber nicht verzerrt).

Sensoren kalibrieren

Testdrähte an die Spannungsteiler der Fotowiderstände (Analog-Eingänge) angelötet, beschriftet (1–5). Buch lose auf Gehäuse gelegt, bei normalem Raumlicht jede Seite geöffnet: „Dunkel“-Werte ~2 V, „Seite offen“ ≥ 3,5 V. Tiefere Seiten (kürzerer Lichttunnel) etwas höher. ADC-Werte: 0–5 V → 0–1023. Offen ~700. Schwelle auf 600 gesetzt (Sicherheitsmarge).

Buch final befestigen

1-Zoll-Klettband in 1/2-Zoll-Streifen schneiden, in die Vertiefungen am Gehäuse kleben. Buch so auflegen, dass Löcher exakt über den Fotowiderständen liegen. Batterie-/Lautsprecher-Deckel mit M3-Schrauben verschließen. Fertig!

Stückliste (Bill of Materials)

• 1× Arduino Uno
• 1× Adafruit Audio FX Sound Board (WAV/OGG, 16 MB Flash)
• 1× 2″ 4 Ω 3 W Breitbandlautsprecher (z. B. Gikfun EK1725)
• 1× 3 W DC 5 V Audioverstärker (z. B. DROK Mini)
• 5× Fotowiderstand 5 mm (LDR)
• 1× 5 V Relaismodul für Arduino
• 1× Kugel-Neigungsschalter
• 5× 3,3 kΩ Widerstand ¼ W
• 1× 9-V-Block-Batterieclip + 1× 9-V-Block
• 6× M3×12 mm Schrauben, 2× M3 Muttern
• 1× Steckplatine (ca. 5×9 cm)
• 1× Leeres Pappbilderbuch (15×15 cm)
• 1× Klettband 1″ breit, 25 cm lang
• Zubehör: Lötzinn, Schrumpfschlauch, Kabel
• 3D-Druckteile: Back Base, Speaker housing b, Speaker lid b, tilt1, punch jig

Dateien

Projektdateien auf Hackaday.io

Code (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-Relais
  digitalWrite(3, HIGH); // System eingeschaltet halten
  digitalWrite(2, HIGH); digitalWrite(4, HIGH); digitalWrite(7, HIGH);
  digitalWrite(9, HIGH); digitalWrite(11, HIGH);
  delay(1000); // Warten während Buch aufgenommen wird
}

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); // Zeit zwischen Messungen

  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) { // Gültig: zweimal hintereinander gleich
    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) { 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) { 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) { 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) { digitalWrite(11, LOW); digitalWrite(4, HIGH); digitalWrite(7, HIGH); digitalWrite(9, HIGH); digitalWrite(2, HIGH); digitalWrite(3, HIGH); delay(150); }
    if (t2 == 0) { digitalWrite(11, HIGH); digitalWrite(4, HIGH); digitalWrite(7, HIGH); digitalWrite(9, HIGH); digitalWrite(1, HIGH); digitalWrite(3, LOW); } // Aus
  }
  on=0; a=0; b=0; c=0; d=0; e=0;
}

Schaltplan