The hand cranked MP3 player


This is a writeup of a recently finished art project that me (Tomas) and MMN-o were involved with.


Some time last year Tryggve Lundberg (assistant professor at Umeå Academy of Fine Arts) approached us for assistance with an art project (Klangvägen). The gist of it was to be able to play random MP3 files from a memory card by cranking a handle, and that this device would be sitting in a box on the side of a cast iron pole in the middle of the woods. This meant no nearby outlets, and that there would have to be some kind of generator inside the box and some way to temporarily store electricity. There would also be two installations, meaning two sets of electronics.

Playing MP3s proved to be the easiest part, as that could be done by an Arduino with an MP3 shield. We ended up going with a Music Shield V2.0, which worked without problems. The real problem was providing power. We tried a few different approaches to this problem, presented below.

Less successful attempts

Some back-of-the-envelope calculations showed that a capacitor bank could do the job, but getting suitable double-layer capacitors (aka supercapacitors) delivered at a reasonable price would take a while. Until then we needed a stop gap solution in the form of a LiPo battery charged by a solar cell. This worked somewhat OK until winter, when the low amount of sunlight meant the battery would run out and need to be charged regularly. Far from ideal, and it proved some kind of generator was required.

Initially we had thought that a stepper motor could be used as a generator since they deliver quite high voltages when turned. Unfortunately they need to be turned quite quickly to generate this voltage, meaning a gearbox would be needed. More problematic was that stepper motors aren’t particularly good at generating usable amounts of current. In the end the steppers could only be used for detecting that the crank was moving (an important feature), with power supplied from the LiPo.

With the LiPo solution in place the order of ten supercapacitors eventually arrived: 500 Farad, with a maximum voltage of 2.7 Volts. We reasoned two or three of these in series would offer plenty of capacity for the project, and would handle 5 V quite well. What we didn’t consider is that 500 F takes quite a bit of current to charge at any reasonable rate – hooking one up to a bench supply with current set to 3 A it takes about five minutes to reach full charge (dV/dt = I/C). Clearly the capacitance was too large, which we hadn’t conceived as something that could ever be a problem. Back to the drawing board.

To remedy the capacitor situation we drank some coffee, took measurements and made further calculations. The Arduino + Music Shield + speaker would draw 70 mA regardless of input voltage, and work down to 3.8 V. One minute of runtime at 5 V works out to 21 Joules of energy. At this point we still reasoned that stepper motors could be used as generators, and that high voltage tolerance was most important. In other words, string a bunch more capacitors together for higher voltage and lower capacitance. So we ordered a batch of 25 Farad caps this time around, which proved much more reasonable. Unfortunately it again became clear the the capacitance was too high, and bringing it down further by stringing more capacitors in series ended up taking too much space.


Twelve 25 F supercaps in series on a 160×100 perfboard. Twenty-four of them (covering the entire board) would bring the capacitance down to almost-OK levels, but still way too bulky. The only upside was high max voltage (64 V).

In the end we realized “smaller is better” and that we could better customize max voltage and capacitance of the energy bank by ordering lots and lots of 1 F caps. One hundred of them to be precise, luckily cheaper than you’d think. The only potential downside would be more soldering (it ended up being less).

The solution

After throwing out the idea of using stepper motors for generators we realized the simplest, most obvious replacement: bicycle hub dynamos. These things are made to turn at low RPMs, removing the need for a gearbox. They also put out roughly 3 W of power which is quite respectable and, more importantly, enough to reach 21 J in seven seconds.

Hub dynamo

Hub dynamo

Playing around with the dynamos we found the following: they put out AC, and the open-circuit voltage is around 30 VAC. Another complication is that the shaft stays stationary while the hub spins. Tryggve was able to build a kind of adaptor that fixed this problem, and the shaft could be screwed into the box and secured with a washer and nut. A bronze crank completed the generator assembly.


Schematic of the power part of the circuit

Schematic of the power part of the circuit

Turning the 30 VAC from the dynamo into 5 V suitable for the electronics works like this: first the AC is rectified with a normal rectifier bridge. Two 3.25 W, 22 V Zener diodes keep the voltage from going too high when the capacitor bank is fully charged. They can also soak up the power of someone cranking away for minutes on end.

After rectification/Zeners the power is fed into the capacitor bank – two strings of ten capacitors each (27 V, 200 mF). Finally the voltage is fed into a switching DC/DC converter set to 5 V, the output of which is fed into the 5 V pin on the Arduino. This setup ends up holding around 50-60 J.

Time for some pictures:


From left to right: capacitor strings (one wrapped in plastic and tape), rectifier/Zener board and DC/DC converter


Testing the crank dynamo with the rectifier board and capacitor strings, hooked up to an oscilloscope


Rectifier board, DC/DC regulator and capacitor strings, the latter two wrapped


Test fit. No worries


The device works surprisingly well. Cranking for 3-5 seconds makes MP3s of railway sounds play for around twenty seconds. Cranking ten seconds gives a playback time of around a minute. The maximum seems to be around two minutes.

We expect weather, particularly moisture, will be the thing that is most problematic. This hasn’t turned out to be a problem so far with the battery solution, so we expect the new capacitor solution will work even better. The only thing left to do is build an identical power system and the second installation should be good to go.

Lessons learned

Supercapacitors have enough capacitance that you may need to consider their charge time, similar to batteries. There was also a potential problem from the Zeners putting out up to 24 V and the Arduino’s linear regulator only handling up to 20 V. This means that for this solution the DC/DC converter was mandatory, since it takes up to 28 V. This could have been a problem is space inside the box was a larger issue. Luckily there’s the upside of improved efficiency.


There’s a couple of improvements that could be done. The most obvious is to try to reduce the current draw from the Arduino by suspending the CPU while the Music Shield is working. Another one is to make the code “wall wart friendly” since at the moment it will play samples indefinitely until running out of power.

Source code

The code is not very complicated, but I had to apply some minor fixes to the Music_Player library in order to get it to link. I did not investigate why this problem occurred since a simple hack (moving ctrlState into the MusicPlayer class) fixed the problem.

Download: ljudstolpe-src.tar

Uppmuntrande till kryptering som förstahandsval

Umeå Hackerspace försöker uppmuntra datoranvändare så långt det går att använda sig av säker kommunikation, särskilt när man hanterar personuppgifter. Detta innebär bland annat krypterade anslutningar mot tjänster man ansluter till genom sin webbläsare. Nyligen nådde vi ut i Västerbottens Kuriren med information relaterat till SOS Alarm AB och kvarglömd, fram tills nyligen inkorrekt, information om sekretessnivån på information i forumulär på deras hemsida.

Video och bild nedan syns om man i sin webbläsare tillåter krypteringscertifikat signerade av den ideella organisationen CAcert vilka vi använder oss av till hackerspacets tjänster. Läser du detta i framtiden använder vi oss sannolikt av EFFs “Let’s Encrypt”-certifikat och då är sannolikheten större att inbäddningen fungerar automagiskt i din webbläsare.


Källa: VKs videoinslag.

Vi upptäckte bland annat att SOS Alarm AB på sin hemsida förklarade att information man fyller i till dem är krypterad¹. Vid närmare blick så gick hemsidan inte överhuvud taget att kommas åt via HTTPS – alltså en enkelt krypterad session mot webbservern. Detta ledde oss till att maila SOS Alarm för att informera om detta, fråga varför de antyder att något skulle vara krypterat och upplysa om att hemsidan inte går att nås via krypterad anslutning ö.h.t.

Källa: Västerbottens Kuriren 2015-03-03.

I samband med att maila SOS Alarm om denna blunder så BCC:ade vi diverse nyhetsredaktioner som kanske skulle tycka att det vore intressant att en verksamhet som ändå sannolikt hanterar känsliga uppgifter dagligen. En av de som nappade var Västerbottens Kuriren vilka gjorde ett kort inslag där vi fick chans att informera kortfattat om säker kommunikation i webbläsaren. Detta är viktigt eftersom att utan kryptering är all information ens dator tar emot och skickar oerhört enkel för “maskiner i mitten”-attacker² att manipulera (eller t.ex. vid trådlös kommunikation enkelt avlyssnad).

Denna aktion från vår sida är ett bra exempel på den typ av upplysningsverksamhet Umeå Hackerspace pysslar med på ideell basis för att förbättra grundsäkerheten på internet. Dels uppmuntrar vi tjänsteleverantörer att alltid erbjuda kryptering som förstahandsval men vi informerar även slutanvändare om hur man dubbelkollar sina anslutningar.

SOS Alarm AB har besvarat detta ärende genom att aktivera HTTPS på sin webbserver och sagt att de sannolikt kommer att välja att ställa in sina webbservrar så att man alltid kommer åt sidan krypterat. Bravo! Applåder till dem! :)

Det ironiska med denna artikel är att inga länkar till är angivna med HTTPS eftersom de inte erbjuder kryptering till sin webbserver.


¹ på web archive
² “machine in the middle” är en könsneutral version av det ursprungliga begreppet “man in the middle” och bättre eftersom det sällan faktiskt är en människa som behandlar informationen

Post cleaning update

Just a quick update on two nice things after that latest cleaning. First, we now have space for a whiteboard and meetings in the lab:

Lab with whiteboard and tables for meetings and coarses

Lab with whiteboard and tables for meetings and courses

Second and finally, the outside/entrance area is considerably less cluttered:

De-cluttered outside area

De-cluttered outside area

Improving fire safety

First some information about Saturday’s space cleaning: we (me and Sebastian) have taken a trailer’s worth of junk to the recycling centre already, meaning there’s considerably less stuff to take away tomorrow. We’ve mostly gotten rid of all the empty server cases that were thrown in a big pile in the lab, and also the old broken mini-fridge and a broken office chair.

Now onto the subject of this post:

Yesterday Umeå Teknikresurs took the first steps to improve fire safety in the space. We’ve arranged to hold a studiecirkel about this subject which we invite everyone involved in the space to join. We’ve also bought two more powder extinguishers and a fire blanket to bring the extinguishing capabilities up to standard. We’re also considering a CO2 extinguisher for the workshop, in which we could move the powder one there to the lab.

We also took the opportunity to buy a whiteboard for the lab, which should be very useful for this and future courses.


Powder extinguisher and fire blanket in the workshop

Powder extinguisher and fire blanket in the workshop

Powder extinguisher in the kitchen

Powder extinguisher in the kitchen

Fire blanket in the kitchen

Fire blanket in the kitchen

6 kg powder extinguisher next to the entrance to the common

6 kg powder extinguisher next to the entrance to the common area

Sebastian considering some battery calculations on the new whiteboard (see the S³ blog for more information)

Sebastian considering some battery calculations on the new whiteboard (see the S³ blog for more information)

Music Tech Fest has written about us

Andrew Dubber of Music Tech Fest paid us a visit a few days ago and was given a grand tour. This resulted in a blog post titled “World’s northernmost hackerspace?” – go read it!

In other news, we’re organizing a “trailer to junkyard” day in order to finally get rid of some space hogging junk. More info on that will come in a future post.

Årsmöte för 2014 avklarat

I tisdags höll Umeå Hackerspace årsmöte för att runda av 2014 års aktiviteter med hjälp av en god mängd fika. En ny styrelse valdes och verksamhetsplan för detta år fastställdes. Verksamhetsplanen är att bland annat hålla en mikrokontrollerworkshop, fler kryptoworkshops, bedriva fortsatt lokalutveckling inkl skaffa mer utrustning samt försöka anordna ett antal studiecirklar. Avgiften för medlemmar under 26 år har sänkts från ordinarie 100 kr till 50 kr i syfte att locka yngre förmågor.

Protokoll följer:

§1 Mötet öppnades 2015-02-10 19:00

§2 Mötet ansågs stadgeenligt utlyst

§3 Petter Ericson valdes till mötesordförande

§4 Kim Alvefur valdes till mötessekreterare

§5 Eric Frankel valdes till justerare och 2015-02-10 som justeringsdatum

§6 Dagordningen godkändes

§7 Verksamhetsberättelse lades till handlingarna

§8 Ekonomisk berättelse lades till handlingarna

§9 Revisorns berättelse lades till handlingarna

§10 Ansvarsfrihet för avgående styrelse

§11 – §14
– Mika Sinclair valdes till ordförande
– Fredrik Sandström valdes till vice ordförande
– Eric Frankel valdes till kassör
– Frank Drotz valdes til sekreterare
– Moz valdes till ledamot

§15 Mikael Nordfeldth valdes till revisor

§16 Mötet uppdrar åt styrelsen att fastställa en verksamhetsplan efter följande fem huvudområden:
– Microkontrollerworkshop
– Kryptoworkshop
– Lokalutveckling
– Utrustning
– Studiecirklar

§17 Medlemsavgiften fastställdes till 100 kr per år för medlemmar från 26 och uppåt, samt 50 kr för medlemmar under

§18 Mötet uppdrar åt den tillträdande styrelsen att fastställa en budget

§20 Övriga frågor
– Mötet uppdrar åt den tillträdande styrelsen att överföra rättigheter för bankkonto från den gamla till den nya ordföranden
– Mötet uppdrar åt den tillträdande styrelsen att ev avsluta bankgiro
– Mötet tycker att Moz får styra upp mekrummet

§21 Mötet avslutades 19:39

– Petter Ericson
– Kim Alvefur
– Eric Frankel
– Moz
– Umeaboy
– Fredrik Sandström
– Mika Sinclair
– Mikael Nordfeldth
– Tomas Härdin
– Petter Karkea
– Mats

Let there be light!

After a trip to a local thrift store the electronics lab is now equipped with a work light. This should make working with finer things much more comfortable :)

The new light

The new light



Årsmöteskallelse 10 februari 2015, kl. 19.00

Fritt parafraserat från inboxen, ett meddelande från vår stora ledare:

Härmed är samtliga medlemmar och nyfikna kallade till årsmöte för Umeå Hackerspace tisdagen den 10:e februari i vår fina lokal på Fabriksgatan 8b kv. Mötet börjar kl. 19, och det kommer finnas lite snask av något slag (samt kaffe!). Dagordningen bifogas. Vill du lägga till någon punkt så säg i så fall till så ordnar vi det.

Val till styrelse, revisor och så vidare kommer genomföras i sedvanlig ordning.

Är du intresserad av någon av posterna kan du kontakta Mika, som mycket vänligt tagit på sig att agera valberedning. Hen nås bl.a. som “kattsmisk” på vår IRC.

Hjärtligt välkomna!

Serverbortgivningsworkshop 6:e Januari

No English speakers responded to the previous post, so this one will only be in Swedish.

Vi har fått rätt bra respons på förra posten om att ge bort kvarvarande DL145:or och tänker oss att intresserade personer får komma förbi på Fabriksgatan 8b och hämta en server var den 6:e Januari från kl 19. Vi tänker samtidigt hålla en liten workshop och tillhandahålla skärmar, tangentbort och USB-stickor med Debian så ni kan installera operativsystem på burkarna på plats. Dessutom finns vi tillgängliga för att svara på eventuella frågor ni har, om ni vill gå med i föreningen osv.

En grej som kanske inte är helt uppenbart för alla: i och med att dessa är rätt tunna burkar (1U, 44.45 mm) gjorda för att sitta i rack i serverhallar där människor sällan är, så är de troligtvis väldigt högljudda. 40 mm-fläktar av ökända märket Delta vittnar om detta :)

Servrar bortskänkes / server giveaway

English version further down.

Tidigare i år fick Umeå Hackerspace ett antal HP ProLiant DL145-servrar donerade av ACC. Efter att ha funderat lite på vad vi ska göra av dem (bl.a recluster) har vi beslutat att skänka resterande burkar vidare. Vi har även ett gäng lösa moderkort och patchkablar (~2 m) att bli av med. Hör av er (länk till kontaktinfo) om något av detta är av intresse! Bilder syns nedan.

Earlier this year Umeå Hackerspace received a donation of several HP ProLiant DL145 servers from ACC. After having though for a bit what to use them for (recluster etc.) we’ve decided to re-donate the remaining servers. We also have a few loose motherboards and patch cables (~2 m) to get rid of. Get in touch (link with contact info) if any of this is of interest! Pictures below:

DSC_0095 DSC_0097 DSC_0098 DSC_0099

Gott nytt år / happy new year!

Umeå Hackerspace now implements SpaceAPI!

As some of you may know, uhck has had an opensign for quite some time that has a simple API and reports the current status on IRC. Additionally I’ve been considering extending the API and have been toying with a simple Android app.

Yesterday zash told me about SpaceAPI which is a simple JSON API for reporting hackerspace statuses. After hearing about it I went and implemented it in spacebot, which doubles as a simple HTTP server on port 12345. After some minor fixes I managed to get our API URL added to the SpaceAPI directory, meaning Umeå Hackerspace is now officially in their list of spaces! This means you can for instance find us in the My Hackerspace app. The SpaceAPI site has a list of other apps and services using their directory, see this link.

Spaces in space – the spacening

Som en fortsättning på det senaste inlägget om hyllor så har jag glada nyheter: vi har köpt in nya stålhyllor till labbet som ersätter de gamla vita hyllorna, med mer än dubbelt så många hyllplan! Vi har även passat på att sortera lite bland grejer i lokalen. Bland annat har alla väggvårtor sorterats efter märkspänning i genomskinliga lådor.

Det har även satts upp en dator+skärm vid elektronikbordet och en förstärkare+högtalare vid 3D-skrivarbordet. Vi har även mer planer för labbet, bland annat att få upp de nya kabelrullarna.

Avslutar med lite bilder:

Nya hyllor i metall

Nya hyllor i metall

Gamla hyllorna står nu vid ingången till labbet

Gamla hyllorna står nu vid ingången till labbet

En Tomas sorterandes väggvårtor

En Tomas sorterandes väggvårtor

Mer donationer

Något fördröjda, glada nyheter: vi fick nya donationer av Ådén Electronics förra fredagen. Det rör sig om labbkabel, en Commodore 64C, en kompositskärm, en bärbar TV/radio/kasettbandspelare, en konsollswitch och två externa USB-enheter (CD/RW och PATA). Vi tackar för dessa! Se bilder i slutet av detta inlägg.

I övrigt vill vi passa på att tipsa om att Umeå Modellraketklubb håller lokalen öppen denna onsdag i och med att ESA:s Rosetta-projekt landar på komet 67P/Churyumov–Gerasimenko. Visning av liveströmmen sker mellan cirka 09:00-18:00 svensk tid.

Nu till de utlovade donationsbilderna som avslutning på detta inlägg:



Konsollswitch och USB-enheter

Konsollswitch och USB-enheter

Bärvar radio/TV, Commodore 64C och kompositskärm

Bärvar radio/TV, Commodore 64C och kompositskärm



En ny uppdaterad variant av vår kattmaskot och flygblad finns tillgänglig nu. Hämta flygblad i spacet eller skriv ut själv. Skriv ut ett ark, vänd på det och skriv ut på baksidan, klipp isär – Klart!


Lådor och elektronikverktyg till folket!

Glada nyheter från senaste styrelsemötet: vi har beslutat att alla medlemmar i spacet får claima en låda att ställa i de nyuppsatta hyllorna i labbet att ha grejor i. Tanken är att få mer ordning i lokalen, så ni som vet med er att ni har grejer som ligger och dräller bör lägga dem där. Vill man ha extra hyllplats tänker vi oss för tillfället en avgift på 20 kr per låda per månad. Märk lådan med namn och när ni senast betalade medlemsavgift.

Hyllor med lådor

Hyllor med lådor

Nya elektronikverktyg

Den andra nyheten är att vi fått lite fler elektronikverktyg + smått & gott av en ny medlem (Anders G). Bland verktygen har vi ett 4-kanals labbaggregat (MC Power RG-303Pro), ett digitalt oscilloskop (Atten ADS1102CAL), en PC-funktionsgenerator och ett PC-osciloskop. Bilder:

Labbaggregat. Nytt 4-kanals (MC Power RG-303Pro) och gamla halvtrasiga 2-kanalsaggregatet

Labbaggregat. Nytt 4-kanals (MC Power RG-303Pro) och gamla halvtrasiga 2-kanalsaggregatet

Atten ADS1102CAL DSO

Atten ADS1102CAL DSO

PC-funktionsgenerator och PC-oscilloskop

PC-funktionsgenerator och PC-oscilloskop