Radijo imtuvo su dažnio jutikliu surinkimo pamoka
Radijas išlieka žaviu elektroniniu prietaisu, kurį verta išmokti, ypač pradedantiesiems, norintiems suprasti grandinių, elektromagnetinių bangų ir garso signalo apdorojimo pagrindus. Skaitmeniniame amžiuje radijo imtuvo surinkimas yra ne tik „transliacijų gaudymas“, bet ir gali būti patobulintas naudojant papildomas funkcijas, tokias kaip dažnio jutiklis, skirtas stebėti arba nuskaityti priimamą dažnį. Šiame straipsnyje pateikiama pamoka, kaip surinkti paprastą radijo imtuvą su dažnio jutikliu – nuo koncepcijos ir komponentų sąrašo iki surinkimo ir bandymo etapų.
-
1. Supraskite koncepciją: radijas + dažnio jutiklis
Paprastai radijo imtuvas veikia taip: per anteną fiksuoja RF (radijo dažnių) signalus, pasirenka konkretų dažnį (derina) ir paverčia jį garso signalu, kurį galima girdėti per garsiakalbius arba ausines. Šiuolaikiniuose radijo imtuvuose dažnio pasirinkimo procesą dažnai padeda derintuvo integrinė grandinė.
Tuo tarpu radijo projekto kontekste „dažnio jutiklis“ paprastai reiškia modulį/IC, kuris gali nuskaityti arba apskaičiuoti laikrodžio signalo arba vietinio osciliatoriaus (LO) dažnį. FM radijuje „gaunamas“ dažnis yra glaudžiai susijęs su vietinio osciliatoriaus dažniu. Matuodami LO arba etaloninį signalą iš imtuvo modulio, galime ekrane parodyti dažnį (pvz., 88.1 MHz, 101.7 MHz).
Norint įgyvendinti realistišką ir paprastą „pasidaryk pats“ projektą, praktiškiausias būdas yra:
– Naudojant paruoštą FM radijo modulį (pvz., RDA5807, TEA5767 arba Si4703) kaip imtuvą.
– Naudojant mikrovaldiklį („Arduino“) dažnio informacijai nuskaityti iš modulio per I2C (šis metodas dažnai vadinamas „dažnio jutikliu“, nes sistema gali aptikti / žinoti aktyvųjį dažnį).
– Rodo dažnį LCD/OLED ekrane.
Šis metodas yra stabilesnis ir lengvesnis nei visiškai analoginio RF priekinio skydelio kūrimas nuo nulio.
-
2. Reikalingi įrankiai ir komponentai
FM radijo imtuvui su dažnio rodmenimis surinkti dažniausiai naudojami šie komponentai:
Pagrindiniai komponentai
1. Arduino Nano/Uno (pasirinkite vieną)
2. FM radijo modulis RDA5807 (alternatyva: TEA5767)
3. OLED 0.96 colio I2C (SSD1306) arba LCD 16×2 I2C
4. Garso stiprintuvo modulis (pvz., PAM8403) garsesniam garsui
5. 4Ω–8Ω garsiakalbio arba ausinių išvestis
6. Antena (FM radijo bangoms pakanka 75 cm–1 m kabelio)
Valdymo komponentai (nebūtini, bet rekomenduojami)
7. Sukamasis kodavimo įrenginys arba potenciometras + rankenėlė derinimui
8. Paspauskite mygtuką, kad nuskaitytumėte / ieškotumėte
Rėmėjai
9. Maišymo plokštė / PCB su skylėmis
10. Užvedimo laidai
11. Lydmetalis ir alavas (jei pagaminti nuolatiniai)
12. 5 V maitinimo šaltinis (USB arba adapteris)
-
3. Pagrindinė prijungimo schema (santrauka)
Kadangi ir imtuvo, ir OLED moduliai yra I2C, jie gali dalytis SDA ir SCL linijomis.
I2C jungtis (dažnai naudojama „Arduino Uno/Nano“)
– Gamtos ištekliai: A4
– SCL: A5
– VCC: 3.3 V arba 5 V (vadovaukitės modulio specifikacijomis)
– Įžeminimas: Įžeminimas
Svarbi pastaba: daugelis RDA5807 modulių veikia esant 3.3 V įtampai, tačiau kai kurios plokštės turi reguliatorius, kurie leidžia jiems saugiai veikti esant 5 V įtampai. Patikrinkite modulio etiketę. Kilus abejonių, naudokite 3.3 V.
Garso
– Radijo modulio garso išvestis → PAM8403 įvestis → garsiakalbis
Derinimo valdymas
– Sukamasis kodavimo įrenginys: A ir B kontaktai prie Arduino skaitmeninių kontaktų (pvz., D2, D3), kodavimo įrenginys – prie D4
– Nuskaitymo mygtukas: į kitą skaitmeninį kaištį, naudokite vidinį ištraukiklį
-
4. Aparatūros surinkimo žingsniai
1 veiksmas: radijo modulio ir OLED įdiegimas
1. Prijunkite radijo modulio VCC ir GND.
2. Prijunkite SDA ir SCL prie „Arduino I2C“ linijų.
3. Įdiekite OLED/LCD su tais pačiais VCC, GND, SDA, SCL.
2 veiksmas: įdiekite garso išvestį
1. Prijunkite radijo modulio (arba vieno garso išėjimo) L/R garso kontaktus prie PAM8403 stiprintuvo įvesties.
2. Prijunkite PAM8403 išvestį prie garsiakalbio.
3. Įsitikinkite, kad garso įžeminimas yra prijungtas prie sistemos įžeminimo.
3 veiksmas: įdiekite anteną
1. Prijunkite antenos kabelį prie radijo modulio antenos kaiščio (paprastai pažymėto „ANT“).
2. FM radijo ryšiui naudokite vieną 75 cm–1 metro ilgio kabelį.
4 veiksmas: Įdiekite derinimo valdiklius
1. Prie „Arduino“ pritvirtintas sukamasis kodavimo įrenginys arba mygtukas.
2. Įjunkite vidinius mygtukų įėjimų ištraukimo mechanizmus, kad supaprastintumėte laidų prijungimą.
-
5. „Dažnio jutiklio“ logika šiame projekte
Šiame projekte dažnis nuskaitomas / žinomas per:
– Duomenų registras RDA5807/TEA5767 modulyje (modulis nurodo dabartinį derinimo dažnį) arba
– „Arduino“ apskaičiuoja dažnį pagal kanalo žingsnio nustatymą (pvz., 100 kHz / 50 kHz).
Nors tai nėra „jutiklis“ atskiro komponento, pavyzdžiui, radijo dažnių skaitiklio, pavidalu, galutinis rezultatas yra tas pats: sistema gali aptikti ir rodyti dažnius realiuoju laiku.
-
6. Programos srauto pavyzdys (apžvalga)
Konceptualiai „Arduino“ programa atliks šiuos veiksmus:
1. I2C inicializavimas
2. Radijo modulio inicijavimas (FM režimas, garsumas, akcentų mažinimas ir kt.)
3. OLED/LCD inicijavimas
4. Nustatykite pradinį dažnį (pvz., 99.9 MHz)
5. Nuskaitykite kodavimo įrenginio / mygtuko įvestį, kad padidintumėte arba sumažintumėte dažnį.
6. Atnaujinkite dažnio rodymą ir signalo būseną (jei yra)
Jei naudojate RDA5807, paprastai yra „Arduino“ biblioteka, kuri supaprastina konfigūravimą. SSD1306 OLED galite naudoti „Adafruit_SSD1306“ arba „U8g2“ bibliotekas.
-
7. Testavimas ir kalibravimas
Pagrindinis testavimas
1. Įjunkite grandinę per USB.
2. Įsitikinkite, kad OLED ekrane rodomas pradinis dažnis.
3. Pasukite kodavimo įrenginį, kad pakeistumėte dažnį.
4. Jei garso nėra:
– Patikrinkite garso kelią į stiprintuvą
– Patikrinkite garsiakalbį
– Padidinkite programos garsumą
– Patikrinkite anteną ir nustatykite stiprią stotį.
Dažnio žingsnio kalibravimas
FM paprastai naudoja 100 kHz arba 50 kHz žingsnius, priklausomai nuo regiono ir modulio. Jei dažnis atrodo netinkamai „šokinėjantis“, pakoreguokite derinimo žingsnį kode.
Priėmimo kokybės testas
– Pabandykite prie lango, kad pagerintumėte signalą.
– Antenos ilgis ir kabelio padėtis turi didelę įtaką.
– Venkite laidų per arti stiprintuvo modulio (gali sukelti triukšmą).
-
8. Patarimai, kaip gauti tvarkingesnį ir stabilesnį rezultatą
1. Naudokite švarų maitinimo šaltinį: kokybišką adapterį arba stabilų išorinį akumuliatorių.
2. Atskirkite garso kelią nuo skaitmeninio: garso kabelis neturėtų būti arti SCL/SDA kabelio, kad sumažėtų triukšmas.
3. Pritvirtinkite atjungimo kondensatorius (100 nF ir 10 µF) prie radijo ir stiprintuvo modulių.
4. Naudokite dėžutę / dėklą, kad sumažintumėte blaškymą ir sukurtumėte profesionalesnę išvaizdą.
5. Jei norite daugiau funkcijų, pridėkite:
– Iš anksto nustatytos stotys
– Automatinis nuskaitymas ir atminties išsaugojimas
– Signalo lygio rodymas (RSSI), jei modulis jį palaiko
-
9. Pennutup
Radijo imtuvo su dažnio jutikliu kūrimas yra puikus projektas, norint išmokti derinti analoginę (garso) ir skaitmeninę elektroniką (I2C, mikrovaldiklis, ekranas). Naudodami FM imtuvo modulį, pvz., RDA5807 arba TEA5767, galite sukurti kompaktišką, bet funkcionalų radijo imtuvą, galintį derinti, leisti garsą ir tiksliai rodyti dažnius. Įdiegę pagrindinę versiją, galite išplėsti projektą, pridėdami iš anksto nustatytų stočių, automatinio nuskaitymo ir netgi sukurdami patrauklesnę sąsają.
Jei norite, galiu padėti jums sukurti: išsamesnę pasirinkto modulio laidų schemą, pilną „Arduino“ kodo pavyzdį (RDA5807 + OLED + sukamasis kodavimo įrenginys) arba versiją, kuri iš tikrųjų naudoja „dažnio skaitiklį“ osciliatoriaus matavimui aparatinėje įrangoje.
