Przeszukaj forum

Z dekady na dekadę pojawiają się nowe rozwiązania w audio, co niejako wymusza na konsumentach zakup nowego sprzętu. Obecnie nie ma co narzekać bo słuchanie muzyki czy innego przekazu audio jest tanie i wygodne. Liczne niegdyś przenośne oraz stacjonarne źródła dźwięku zostały zredukowane do smartfona a interfejs BT wyeliminował przewodowe połączenia z głośnikami czy słuchawkami. Starszy sprzęt stał się niekompatybilny ze współczesnymi standardami, bo np. mało kto używa obecnie kaset magnetofonowych czy nawet płyt CD i niejednokrotnie sprzęt dobrej klasy stoi przez to bezczynnie. Na szczęście elektronika jest w stanie dostarczyć sposobów jak sobie z tym poradzić. Jednym z nich jest użycie transmisji FM jako "adaptera" umożliwiającego połączenie w prawie dowolnego źródła dźwięku. W takim systemie audio po jednej stronie mamy źródło dźwięku oraz nadajnik FM, po drugiej stronie starszy sprzęt wyposażony w radio FM. Projekt elektroniczny, który prezentuję jest takim nadajnikiem, umożliwiającym transmisję stereo. Bazuje on na dosyć wiekowym już układzie scalonym BA1404, który powstał gdzieś na początku lat 90-tych, albo i nawet wcześniej, w japońskiej firmie ROHM. Układy te, choć może już nie oryginalne, obecnie są tanie i łatwo dostępne na chińskich portalach z elektroniką, co powinno zachęcić do poeksperymentowania zainteresowanych z układami radiowymi. Na początek trochę informacji o tym, jak wygląda transmisja stereo w modulacji FM (CCIR). Rysunek poniżej przedstawia schemat blokowy nadajnika FM stereo oraz wykres widma sygnału przed modulatorem radiowym. Na wejściu mamy sygnał audio stereo, czyli rozdzielony na kanał lewy (L) i prawy (R). Następnie oba kanały są sumowane (L+R) i odejmowane (L-R) w wyniku czego powstają dwa sygnały. Są one następnie poddawane preemfazie, czyli technice wzmacniania wyższych częstotliwości, aby poprawić stosunek sygnału do szumu (SNR). Dokonuje się tego w prosty sposób z udziałem filtrów RC, o stałej czasowej różnej dla regionów świata; u nas stała czasowa wynosi 50 mikrosekund. Oba sygnały będące sumą i różnicą L i R wędrują następnie do modulatora FM, z tym, że sygnał różnicowy poddawany jest dodatkowemu zabiegowi w modulatorze DSB-SC (Double-Sideband Suppressed-Carrier). Wskutek tego powstaje sygnał modulowany amplitudowo, ale ze stłumioną (usuniętą) nośną, która nosi nazwę pilota. Pozostają tylko dwie wstęgi boczne (górna i dolna) na niesłyszalnej dla ucha ludzkiego części pasma. Istotna jest tutaj funkcja pilota - sygnału o stałej i stabilnej częstotliwości, którego wytworzenie wymaga zastosowania rezonatora kwarcowego, o czym będzie więcej w dalszej części. Sens tego wszystkiego jest dobrze ukazany na wykresie widmowym (rysunek b), w postaci trzech komponentów. Począwszy od początku wykresu mamy widmo sygnału akustycznego, będącego sumą L i R. Korzystają z niego odbiorniki FM w trybie mono. Następnie, na częstotliwości 19 kHz jest widoczny pik w postaci sygnału pilota. Dalej na prawo widoczne są dwie wstęgi boczne leżące symetrycznie względem f=38 kHz, z których korzystają odbiorniki stereo. Bardzo istotna jest tutaj "strzałka" na częstotliwości 19 kHz, dzięki której modulator DSB-SC jest w stanie wytworzyć dwie wstęgi boczne potrzebne do uzyskania przekazu stereo. Przechodząc do praktyki mamy układ BA1404, którego blokowy schemat wewnętrzny wygląda tak: Porównując oba rysunki, można rozpoznać każdy z bloków funkcjonalnych począwszy od wejść kanałów L i R, poprzez multiplekser, który zawiera modulator DSB, sumatory, generator podnośnej 38 kHz, kończąc na modulatorze FM. Więcej szczegółów można znaleźć w dokumentacji układu. Z istotniejszych parametrów to wyjątkowo niskie napięcie zasilania 1..2 V oraz pobierany prąd około 3 mA, co kwalifikuje go do zasilania bateryjnego (1x 1,5V lub NiMH 1,2V). Układ nadajnika zmontowałem na płytce z laminatu zaprojektowanej w KiCad i wyposażyłem go w złącza wejścia audio Jack 3,5 stereo, złącze zasilania DC, włącznik zasilania oraz diodę LED sygnalizującą podłączenie zasilania. Ponieważ założyłem możliwość zasilania szerokim zakresem napieć, zastosowałem liniowy stabilizator napięcia LM317, obniżający go do około 1,25 V. Przy tak małym prądzie mógłby wystarczyć stabilizator parametryczny na rezystorze i dwóch, trzech szeregowych diodach 1N4148, ale akurat mam dużo LM317 i umożliwia poeksperymentowanie z różnymi wartościami napięcia zasilania. Schemat układu prezentuję poniżej i oprócz obwodu zasilania jest to typowa aplikacja układu BA1404, którą można znaleźć w nocie katalogowej. Opis szczegółowy można podzielić na trzy sekcje: wejście, multiplekser, obwód radiowy (RF). Filtry górnoprzepustowe R1/C4 i R2/C5 pełnią funkcję preemfazy. Bez tych kondensatorów dźwięk w odbiorniku będzie pozbawiony wysokich tonów (stłumiony). Następnie sygnał audio trafia na wejścia (piny 1 i 18) poprzez kondensatory C6/C9 odcinające składową stałą. Koder stereo i generator sygnału pilota (Piny 13, 14, 16, 17) to "serce" układu, które odpowiada za stworzenie sygnału MPX (Multipleksowego). Potencjometr POT1 100k służy do ustalenia balansu pomiędzy kanałami prawym i lewym. Do pinów 5 i 6 podłączony jest rezonator kwarcowy 38 kHz, najistotniejszy element zewnętrzny tej sekcji. Dzięki niemu wbudowany oscylator wytwarza stabilną podnośną 38 kHz (dla sygnału L-R) oraz – po podzieleniu przez 2 – sygnału pilota 19 kHz. Uwaga: Bez tego kwarcu nadajnik będzie pracował, ale tylko w trybie mono. W multiplekserze następuje zmieszanie sygnału pilota 19 kHz z sygnałem różnicowym. Z dostępnością kwarcu o tak nietypowej częstotliwości bywa różnie, ale podobnie jak BA1404 jest do znalezienia na chińskich platformach sprzedażowych. Jest on w obudowie podobnej do znanego rezonatora "zegarkowego" 32768 Hz. W wyniku trudności ze zdobyciem tego rezonatora hobbyści stosowali czasem zamiast niego proste generatory RC, jaka była jego stabilność można się domyślić Na wyjściu sygnału MPX (Pin 14) pojawia się gotowy, złożony sygnał stereofoniczny (L+R, pilot 19 kHz oraz zmodulowany L-R). Sygnał MPX wędruje następnie z pinu 14 do pinu 12 (wejście modulatora) poprzez kondensator sprzęgający. Wartość tego kondensatora wpływa na separację kanałów – zbyt mała pojemność obetnie niskie częstotliwości, co pogorszy efekt stereo. Następnie sekcja Radiowa - Modulator FM i Oscylator (Piny 9, 10, 12). Tutaj sygnał mowy/muzyki zamieniany jest na falę radiową o wysokiej częstotliwości. Obwód LC (Piny 9 i 10) składa się z cewki L2 i kondensatora C21 (często trymera) stanowiących obwód rezonansowy. To one decydują o częstotliwości nadawania (np. 100 MHz). W swojej konstrukcji zrezygnowałem z trymera i zastosowałem cewkę i kondensator o nieregulowanych parametrach. Cewki są najbardziej kłopotliwym elementem, bo bez przyrządów i doświadczenia nie wiadomo jak się do nich zabrać ale tutaj sprawa jest wyjątkowo prosta - wystarczy kawałek drutu emaliowanego o średnicy 0,5 mm. Na średnicy około 5 mm nawinąłem 5 zwojów, i to wszystko. Z kondensatorem 10 pF dało to częstotliwość około 106 MHz. Obwód wyjściowy układu BA1404 posiada generator RF w układzie Collpitsa i posiada on niewielką moc wyjściową, wystarczającą jednak do zagłuszenia lokalnie ewentualnej stacji nadającej akurat na tej samej częstotliwości (spokojnie, wszystko legalnie, to "zagłuszanie" odbywa się w promieniu maks kilku metrów od anteny nadajnika). Do wyjścia obwodu RF (pin 7) poprzez C25 podłączona jest antena. Wystarczy kawałek drutu o długości ok. 75 cm dla pasma 100 MHz. Przykładowe elementy wykorzystane w projekcie do nabycia w Botland: LM317 Gniazdo DC Laminat jednostronny FR4 Jak widać, zaletą układu BA1404, pomimo że jest to układ radiowy analogowy, jest minimalna liczba elementów wymagana do jego uruchomienia. Z tej prostoty niestety wynika spora wada, jaką jest nieduża stabilność częstotliwości. Ponieważ w nadajniku użyty jest oscylator LC, każda zmiana temperatury lub dotknięcie cewki powoduje "płynięcie" stacji. Nowoczesne układy radiowe (jak te w smartfonach) używają syntezy PLL, która wytwarza częstotliwość cyfrowo. Efekty działania układu widoczne są na materiałach filmowych, które zamieszczam poniżej. Oprócz demonstracji samej transmisji FM, jest test stereo a także demonstracja lokalnego "zagłuszenia" stacji FM. Konfiguracja układu testowego: - część nadawcza: laptop (jako źródło audio) > nadajnik > antena - część odbiorcza: odbiornik FM stereo (cyfrowy) > wzmacniacz mocy stereo > głośniki stereo. Test stereo Demonstracja lokalnego "zagłuszenia" stacji (pomimo bardzo niskiej mocy układu) Demonstacja audio

SŁOWEM WSTĘPU Geneza powstania tego projektu jest niezwykle prosta i prozaiczna - po prostu potrzebowałem na szybko nadajnik do obsługi odbiorników z modułem nrf24l01. Wiele moich projektów i robotów opiera swoją komunikację właśnie na tych popularnych i dobrze znanych układach. Jednak do tej pory nie miałem opracowanego żadnego kompaktowego rozwiązania do tego celu. Nadeszła jednak chwila, w której potrzebowałem rozwiązania przydającego się poza moim warsztatem - czyli w terenie. Projekt ten miał 3 główne założenia: Wykonać projekt w maksymalnie jak najkrótszym czasie. Do produkcji urządzenia wykonać ogólnodostępne komponenty walające się po moim warsztacie. Zostawić w projekcie miejsce na dalsze usprawnienia. Tym sposobem po dwóch dniach powstał pilot, którym bardzo bym chciał się podzielić ze społecznością tego forum, a także każdym, kto lubi tworzyć i będzie w potrzebie stworzenia takiego urządzenia. Udało się spełnić wszystkie postawione wymagania. Czas produkcji prototypu zamyka się w niecałych 7 godzinach. W czas ten wliczony jest wydruk elementów na drukarce 3D, wytrawienie PCB oraz końcowy montaż całej elektroniki. Pilot posiada bardzo prosty i surowy styl, który w połączeniu z wyczuwalnym ciężarem 420 gramów daje odczucie solidnego i wytrzymałego produktu. Choć kształt pilota był tworzony w czysto improwizowanym procesie, bardzo dobrze układa się w dłoniach i zapewnia pewny chwyt całego urządzenia. Jeżeli więc potrzebny jest pilot RC a brak jest czasu, to do wykonania tego będziesz potrzebować: 2x Moduł Joystick z przyciskiem 1x Potencjometr montażowy 10k 1x gałka do potencjometru (nie jest konieczna ale to miły dodatek) 1x Arduino Nano - U3 2x przełącznik kołyskowy złącza goldpin męskie raster 2,54mm - J3, J4, J5, J6, J7, J8, J9, J10, J11, D1 złącza goldpin żeńskie raster 2,54mm przewody męsko-męskie 10cm przewody męsko-męskie 20cm 1x moduł nrf24L01+PA+LNA (można użyć standardowego modułu) - U4 1x dioda LED THT 5mm 1x stabilizator 5V LM7805 - U1 1x stabilizator 3,3V LF33CV - U2 1x rezystor 1k - R1 4x kondensator 100uF/16V (ważne by wysokość kondensatora nie była większa niż 7mm) - C2, C3, C4, C5 1x kondensator 100nF/50V - C5 2x złącze śrubowe ARK raster 5mm - J1, J2 1x pojemnik na baterie 6xAA 1x laminat jednostronny FR4 śruby do drewna fi3 12mm ELEKTRONIKA: Projekt płytki powstał w programie KiCAD. Nie ma w tym projekcie niczego wartego szerszego wyjaśniania. PCB ma za zadanie wyprowadzić złącza pod Arduino Nano, moduł radiowy oraz złącza sygnałowe goldpin. Arduino pełni rolę głównej jednostki obliczeniowej, obsługującej nasze radio. Szereg złącz sygnałowych jest podpiętych pod porty analogowe A0-A5, co umożliwia podłączenie sygnałów analogowych oraz modułów z interfejscem I2C (furtka na przyszłe modernizacje). Projekt PCB został wykonany z myślą o metodzie termotransferu, dlatego ułożenie oraz grubość ścieżek wygląda w taki a nie inny sposób. Priorytetem było stworzenie PCB łatwej i szybkiej w domowej produkcji. W załączniku umieściłem plik PCB.PDF zawierający layout niezbędny do wykonania płytki. Co do komponentów pasywnych potrzebnych do montażu PCB, domyślne wartości zostały wymienione wyżej w liście. Kondensatory C1,C2,C3,C4 mogą mieć inne wartości (np. 22uF-220uF). Ważne jest by zachować minimalnie napięcie 16V oraz wysokość kondensatorów maksymalnie 7mm. Rezystor R1 jest jedynie ogranicznikiem prądu i jego wartość jest w pełni zależna od decyzji montera. Na renderze widać diodę D1 wlutowaną w PCB. Ostatecznie zamontowałem tam złącze goldpin, aby doprowadzić zasilanie do diody statusowej umieszczonej w innym miejscu obudowy pilota. KONSTRUKCJA PILOTA: Konstrukcja została zaprojektowana w programie Fusion360. Posiadając modele 3D stworzonej PCB a także wszystkich niezbędnych komponentów, wykonałem stosowną obudowę. Starałem się, by pilot przypominał dostępne na rynku aparatury RC, aby finalny produkt mógł godnie prezentować się poza garażem np. w trakcie trwania różnych imprez lub zlotów. Finalny model składa się z 4 elementów: bazy, pokrywy frontu, pokrywy baterii oraz mocowania anteny. Do wydrukowania tych elementów skorzystałem z czarnego PLA. Części zostały wydrukowane na Bambulab A1 z użyciem supportów drzewnych, z wypełnieniem gyroidalnym 5%. Wszystkie pliki w formacie STL umieściłem w folderze 3Dfiles.zip. MONTAŻ ELEKTRONIKI: Montaż najlepiej zacząć od podłączenia przewodów10cm Ż-Ż do modułów joystick. Przewody podwinąłem tak, aby przechodziły pod modułem i wówczas przykręciłem je śrubami 3mm do bazy pilota. Do potencjometru oraz diody statusowej LED przylutowałem przewody Ż-Ż, aby ułatwić ich podłączenie do PCB. W przypadku potencjometru, zastosowałem przewody 10cm a diody 20cm. Potencjometr posiada w bazie miejsce, gdzie można zamontować go na "wcisk", bez konieczności przykręcania. Należy pamiętać o usunięcia kombinerkami wystającej blokadki, która służy do unieruchamiania potencjometru na panelu. Dioda LED posiada również miejsce do jej umieszczenia. Zalecam poprowadzenie przewodów diody LED pod modułem prawego joysticka. Pilot posiada 2 przełączniki - "1" oraz "ON/OFF". Do przełącznika "1" można przylutować przewody 10cm Ż-Ż w celu podłączenia go do PCB. Do przełącznika "ON/OFF" można przylutować zwykłe przewody, ponieważ jest on podłączany do złącza ARK. Do zasilania pilota wykorzystano 6 baterii AA, przez wzgląd na ich powszechne występowanie w sklepach. Przewody koszyka baterii AA można zarobić i również wpiąć w dedykowane złącze ARK na PCB. Koszyk baterii montowany jest śrubkami stożkowymi fi3 x 8mm. W przypadku ich braku wystarczy cienka taśma dwustronna lub po prostu zamknięcie obudowy tylną klapą. W bazie znajdują się dedykowane miejsca pod umieszczenie małych opasek zaciskowych, które pomogą w organizacji przewodów. Sygnały należy podłączyć w sposób następujący: Potencjometr - A0 Joystick lewy oś X - A1 Joystick lewy oś Y - A2 Joystick prawy oś X - A4 Joystick prawy oś Y - A5 Przełącznik "1" - A3 Po podłączeniu wszystkich przewodów, można podłączyć moduł radiowy nrf24L01. Jeżeli mamy model z dodatkową anteną, należy umieścić ją ostrożnie w dedykowanym kanale i przymocować za pomocą wydrukowanego mocowania. NIE WKŁADAMY JESZCZE ARDUINO NANO! PROGRAM: Przed zamknięciem obudowy pilota, należy wgrać program na Arduino. Pilot nie ma niestety żadnego wyprowadzenia pod złącze USB, dlatego wszystkie zmiany w oprogramowaniu wymagają otwarcia pilota. Poniżej załączam prosty kod do działania tego pilota. Umożliwia on wysyłanie informacji za pomocą 6 kanałów. 5 kanałów obsługuje wyprowadzenia analogowe, mapując je na zakres 0-255 i wysyłając w takiej formie. Kanał 6 odpowiada za wysyłanie stanu logicznego przełącznika. Po zaprogramowaniu Arduino, można podłączyć je do PCB i zamknąć bazę pilota za pomocą frontu. Front przytwierdzany jest za pomocą śrubek fi3. Na potencjometr można założyć gałkę bez konieczności przykręcania jego wału. Pozostaje uruchomić pilot przełącznikiem ON/OFF i sprawdzić, czy elektronika uruchamia się poprawnie. Jeżeli Arduino daje nam lekką czerwoną poświatę a dioda statusowa mieni się na froncie, nasz pilot jest gotowy do działania. #include <SPI.h> #include <nRF24L01.h> #include <RF24.h> const uint64_t my_radio_pipe = 0xE8E8F0F0E1LL; //Adres RF24 radio(9, 10); struct Data_to_be_sent { byte ch1; byte ch2; byte ch3; byte ch4; byte ch5; byte ch6; }; Data_to_be_sent sent_data; void setup() { radio.begin(); radio.setAutoAck(false); radio.setDataRate(RF24_250KBPS); radio.openWritingPipe(my_radio_pipe); sent_data.ch1 = 127; sent_data.ch2 = 127; sent_data.ch3 = 127; sent_data.ch4 = 127; sent_data.ch5 = 127; sent_data.ch6 = 0; } void loop() { sent_data.ch1 = map( analogRead(A0), 0, 1024, 0, 255); //pot sent_data.ch2 = map( analogRead(A1), 0, 1024, 0, 255); //joy1 X sent_data.ch3 = map( analogRead(A2), 0, 1024, 0, 255); //joy1 Y sent_data.ch4 = map( analogRead(A4), 0, 1024, 0, 255); //joy2 X sent_data.ch5 = map( analogRead(A5), 0, 1024, 0, 255); //joy2 Y sent_data.ch6 = digitalRead(A3); radio.write(&sent_data, sizeof(Data_to_be_sent)); } PODSUMOWANIE: Projekt ten okazał się dla mnie całkiem przyjemnym ale także angażującym zadaniem, w którym mogłem przetestować swoje umiejętności wobec bardzo krótkiego czasu oraz ograniczonych zasobów. Mam nadzieję, że okaże się on dla kogoś równie przydatny jak dla mnie. Liczę także na dalszy rozwój tego projektu, dodając do niego nowe funkcje oraz poprawiając design. PCB.pdf 3Dfiles.zip

Nie wiem jak dobrać kamerę i nadajnik do 100zł, dacie radę pomóc a i ja mam jako odbiornik dwa google fpv:)