Kā izveidot radio ar regulējamu frekvenci
Radioaparāti ir viena no aizraujošākajām elektroniskajām ierīcēm, ko var uzbūvēt mājās, apvienojot elektrības, elektromagnētisko viļņu un audio shēmu pamatprincipus. Izgatavojot regulējamu radioaparātu, jūs ne tikai iemācīsities uztvert raidījumus, bet arī iemācīsities izvēlēties vienu staciju no daudzajiem ēterā izkliedētajiem signāliem. Šajā rakstā tiks apspriests, kā uzbūvēt vienkāršu regulējamu radioaparātu, koncentrējoties uz FM radioaparātiem, jo komponenti un moduļi ir samērā viegli pieejami, un rezultāti ir tūlītēji.
Sākot no
1. Izprotiet regulējamā radio koncepciju
Noskaņojamie radio darbojas, atlasot noteiktas frekvences no antenas, pēc tam tās pastiprinot un pārveidojot audio signālā skaļruņiem vai austiņām. Mūsdienu radioaparātos šo procesu parasti veic uztvērēja integrālā shēma vai integrēts uztvērēja modulis.
FM radio apraides frekvenču diapazons parasti ir 88–108 MHz. Lai pielāgotu frekvenci, mums ir nepieciešams regulēšanas mehānisms, piemēram:
1. Analogā regulēšana, izmantojot maināmus kondensatorus un LC rezonanses shēmas (sarežģītāk).
2. Digitālā regulēšana, izmantojot IC radio moduli (vienkāršāka, stabilāka un ieteicama iesācējiem).
Šajā rakstā mēs izvēlamies digitālo skaņošanu ar FM moduli, ko parasti izmanto “dari pats” projektos.
Sākot no
2. Nepieciešamie instrumenti un materiāli
Šeit ir saraksts ar komponentiem, kurus ir relatīvi viegli atrast elektronikas veikalos un tirdzniecības vietās:
Galvenās sastāvdaļas
– Noskaņojams FM radio modulis (piemēram, TEA5767 vai RDA5807). Abi ir populāri, atbalstot digitālo noskaņošanu, izmantojot I2C.
– Mikrokontrolleris (Arduino Uno/Nano ir vieglāk lietojams iesācējiem).
– Audio pastiprinātāja modulis (piemērs: PAM8403 3W vai LM386).
– Mazi 4–8 omu skaļruņi (vai arī izmantojiet austiņu ligzdu, ja vēlaties vienkāršību).
Atbalsta komponenti
– Antena: testēšanai pietiek ar 60–100 cm garu kabeli.
– Potenciometrs (pēc izvēles, skaļumam, ja pastiprinātājs atbalsta potenciometra ieeju).
– 2 spiedpogas (frekvences palielināšanai/samazināšanai) vai rotācijas kodētājs (ērtāk).
– Mazs LCD/OLED displejs (pēc izvēles, lai parādītu izvēlēto frekvenci).
– Maizes plate un adaptera kabeļi.
– Barošanas avots: 5 V no USB vai akumulatora + strāvas palielināšana/samazināšana pēc moduļa nepieciešamības.
Sākot no
3. Vienkārša sistēmas konstrukcija
Pašdarināto noskaņojamo radio sistēmu var apkopot šādi:
1. Antena uztver FM signālu
2. FM radio modulis izvēlas frekvenci (skaņošanu) un izvada audio (L/R)
3. Pastiprinātājs pastiprina audio
4. Skaļrunis rada skaņu
5. Mikrokontrolleris iestata frekvenci, pamatojoties uz pogu/kodētāju, un (pēc izvēles) parāda frekvenci ekrānā.
Šāda veida shēma ir praktiska, jo nav nepieciešams izstrādāt sarežģītu RF filtru, pietiek ar uztvērēja moduli, kas ir īpaši paredzēts radiosignālu apstrādei.
Sākot no
4. Savienojuma shēma (izklāsts)
A. TEA5767/RDA5807 moduļa pieslēgšana Arduino (I2C)
Parasti modulis izmanto I2C komunikāciju:
– VCC → 5 V (vai 3.3 V atkarībā no moduļa)
– Zemējums → Zemējums
- SDA → Arduino SDA (A4 uz Uno/Nano)
– SCL → SCL Arduino (A5 uz Uno/Nano)
B. Audio pieslēgšana pastiprinātājam
– Kreisās/labās puses audio izeja no moduļa → pastiprinātāja ieeja (var miksēt uz mono, ja pastiprinātājs ir mono)
– Pastiprinātāja izeja → skaļrunis
C. Regulēšanas poga
– Poga “UP” → viena no Arduino digitālajām tapām (izmantojiet iekšējo uzvilkšanas pogu)
– Poga “UZ LEJU” → vēl viens digitālais piespraudes elements
Ja vēlaties būt smalkāks, rotācijas kodētāju var aizstāt ar pogu, lai pagriežot pulksteņrādītāja virzienā, frekvence palielinātos un otrādi.
Sākot no
5. Programmas loģikas piemērs (koncepcija)
TEA5767 vai RDA5807 var izmantot radio bibliotēku (pieejamas daudzas). Programmas būtība ir šāda:
1. Nosakiet sākuma frekvenci (piemēram, 99.9 MHz)
2. Nospiežot pogu AUGŠUP, frekvence palielinās (piemēram, +0.1 MHz).
3. Nospiežot pogu UZ LEJU, frekvence samazinās (-0.1 MHz).
4. Nosūtiet frekvences vērtību modulim, izmantojot I2C
5. (Pēc izvēles) displeja frekvence LCD/OLED displejā
Svarīgi padomi:
– Daudzviet FM izmanto 100 kHz (0.1 MHz) vai 50 kHz kanāla soli. Vienkāršības labad izmantojiet 0.1 MHz.
– Iestatiet ierobežojumus tā, lai tie nepārsniegtu 88.0 vai 108.0 MHz.
Sākot no
6. Ražošanas posmi
1. darbība: sagatavojiet maizes plati un pievienojiet radio moduli.
Sāciet ar VCC, GND, SDA un SCL savienojumiem. Pārliecinieties, vai modulis saņem norādīto spriegumu. Daži moduļi atbalsta 3.3–5 V, bet citi ir droši tikai ar 3.3 V.
2. darbība: antenas uzstādīšana
Vienkārši pievienojiet kabeli moduļa antenas kontaktiem (vai ANT paliktnim, ja tāds ir pieejams). Lai nodrošinātu labāku uztveršanu, izklājiet kabeli gareniski.
3. darbība: pievienojiet pastiprinātāju un skaļruņus
Pievienojiet moduļa audio izeju pastiprinātāja ieejai. Ja modulis izvada stereo skaņu, bet jūsu pastiprinātājs ir mono, varat apvienot kreiso un labo kanālu, izmantojot rezistorus (piemēram, 1 kΩ katru), lai novērstu kanālu traucējumus.
4. darbība: Uzstādiet regulēšanas pogu
Pievienojiet augšupvērstās/lejupvērstās pogas Arduino. Kodā iespējojiet iekšējo uzvilkšanas pogu, lai samazinātu vadu skaitu (nospiežot pogu, tā savieno kontaktu ar zemējumu).
5. darbība. Augšupielādējiet regulēšanas programmu
Izmantojiet atbilstošo bibliotēku. Pēc augšupielādes mēģiniet nospiest pogu un klausīties, lai redzētu, vai stacija mainās. Ja atrodaties apgabalā ar vāju signālu, mēģiniet pārvietot antenu vai izmantot garāku kabeli.
6. darbība. Sakārtojiet un izveidojiet pastāvīgu versiju
Kad esat to veiksmīgi uzbūvējis uz maketplates, varat to pārvietot uz perforētu PCB/perforētu plati. Pievienojiet korpusu, lai iegūtu glītāku izskatu, kā arī pogas/kodētājus, lai iegūtu radio līdzīgāku pieredzi.
Sākot no
7. Padomi labāku rezultātu sasniegšanai
1. Izmantojiet tīru barošanas avotu: lētu adapteru radītais troksnis var iekļūt audioierakstā. Ja dzirdat dūkoņu, mēģiniet to darbināt no kvalitatīva pārnēsājamā akumulatora vai pievienot atvienošanas kondensatoru (100 nF + 10 µF) moduļa tuvumā.
2. Pievērsiet uzmanību audio zemējumam: slikts zemējuma ceļš bieži izraisa “krakšķošu” skaņu.
3. Antenas novietojumam ir liela ietekme: pagrieziet antenas virzienu; parasti labāk ir novietot to loga tuvumā.
4. Pievienojiet displeju: 0.96 collu I2C OLED displejs atvieglo pašreiz izvēlētās frekvences redzēšanu.
5. Pievienot skenēšanas funkciju: izveidojiet pogu staciju automātiskai meklēšanai (meklēšanai).
Sākot no
8. Alternatīva: analogā regulēšana ar mainīgiem kondensatoriem (sarežģītāka)
Ja tiešām vēlaties "klasiskā radio" sajūtu, varat izveidot analogo radio, izmantojot LC ķēdi (indukcijas spoles + mainīga kondensatora) frekvences izvēlei. Tomēr FM gadījumā RF daļa ir ļoti jutīga un prasa rūpīgu projektēšanu un izkārtojumu. Šis projekts ir interesants, taču iesācējiem tā veiksmes rādītājs ir zemāks, jo:
– Augstas frekvences (88–108 MHz) ir jutīgas pret kabeļa garumu.
– Parazītiskie komponenti (klejojošās kapacitātes/induktivitātes) ietekmē regulēšanu
– Kalibrēšana un regulēšana (trimmeris) ir sarežģītāka
Tāpēc digitālie moduļi ir labākais veids, kā ātri mācīties un iegūt reālus rezultātus.
Sākot no
9. Penutups
Noskaņojama radio izveide ir jautrs un izglītojošs “dari pats” projekts. Ar FM moduli, piemēram, TEA5767 vai RDA5807, jūs varat izveidot noskaņojamu radio, izmantojot tikai dažas sastāvdaļas: mikrokontrolleri frekvences iestatīšanai, uztvērēja moduli staciju uztveršanai un pastiprinātāju skaņas izvadei. Kad esat izveidojis pamata versiju, varat paplašināt to ar tādām funkcijām kā staciju iestatījumu saglabāšana, automātiskā skenēšana, OLED displejs un pat uzlādējama akumulatora pievienošana, lai radio būtu pārnēsājams.
Ja vēlaties, varu palīdzēt ar konkrētu komponentu sarakstiem (moduļu tipu saitēm), detalizētām shēmām un pilniem Arduino koda piemēriem atkarībā no izvēlētā moduļa (TEA5767 vai RDA5807) un no tā, vai vēlaties izmantot pogas, kodētājus un displeju.
