Witajcie, koledzy i koleżanki.
Chciałbym przedstawić wam projekt odtwarzacza plików WAV, którego maksymalna grubość wynosi 4mm. Dzięki rozmiarom odtwarzacza można go śmiało umieścić w pocztówce świątecznej, książce czy też można z niego po prostu odsłuchiwać utwory muzyczne, gdyż jakość dźwięku jest zadowalająca jak na prostotę projektu. Nie sprawdzałem jego maksymalnych osiągów, gdyż założeniem było zamontowanie go w książce i automatyczne uruchamianie przy jej otwieraniu w celu tworzenia przyjemnego, muzycznego tła podczas czytania (w każdym bądź razie przy katalogowym wzmocnieniu "high gain" układu LM4861M, odtwarzacz grał zbyt głośno i musiałem eksperymentalnie dobrać wzmocnienie). Robiłem to urządzenie na zamówienie, ale klient rozmyślił się w ostatniej chwili (niecierpliwiec), więc zrezygnowałem z jednego włącznika i zostawiłem tylko monostabilny.
Trochę technicznie i nie tylko
Generalnie, serce tego grajka to nic innego jak wykonany z tej strony http://elm-chan.org/works/sd8p/report.html "Simple SD Audio Player", w konfiguracji mono.
Na schemacie jest to blok z mikrokontrolerem "AtTiny85" oraz kartą micro SD. Z początku zbudowałem urządzenie wiernie odwzorowując schemat z powyższej strony, myśląc że już niemal po robocie i prędzej oddam zamówienie niż się tego spodziewałem. Otóż na głośniku o znacznej powierzchni membranowej dźwięk był głośny i wyraźny choć nieco w szumie, niestety przy zamontowaniu głośnika od laptopa o impedancji 8ohm i wymiarach 35x16x4mm (najcieńszy jaki znalazłem, odtwarzacz miał być wklejony w twardą okładkę książki, więc nie mógł być zbyt gruby) prawie w ogóle nie wydobywał się dźwięk, musiałem coś wykombinować, żeby wzmocnić wychylenie membrany. Podszedłem do tego od strony "po co wymyślać już wymyślone?" Zacząłem zastanawiać się, jak to jest rozwiązane w urządzeniach mobilnych, przecież dźwięk z nich wydobywający się jest naprawdę głośny i czasami świetnej jakości (jak na urządzenia tego typu). Jedyne schematy mateczek płyt, gdzie mogłem na szybko znaleźć rozwiązanie, pochodziły z telefonów iPhone. Znalazłem prosty wzmacniacz (niestety BGA) w płycie głównej iPhone4 czy 4s (nie pamiętam). Uzbrojony w lutownicę z mikrogrotem przylutowałem przewody do tego wzmacniacza i według schematu z płyty głównej, zmontowałem na pająka układ podając na jego wejście sygnał z attiny. Zatrzeszczało, zahuczało, zadudniło i ze wzmacniacza poszedł dym, wiedziałem że jestem na dobrej drodze. Poszperałem trochę w swoim złomie z płytami głównymi od telefonów, tabletów i laptopów , śledząc ścieżki od gniazd głośnikowych do interesujących mnie układów scalonych i znalazłem to, czego szukałem, dedykowany wzmacniacz do urządzeń mobilnych o mocy 1,4W. Wylutowałem ten wzmacniacz z mateczki płyty od jakiegoś tableta i przylutowałem do laminatu służącego za płytkę prototypową. Teraz dźwięk z tak małego głośnika wyraźnie było słychać, lecz był strasznie zanieczyszczony i nie dało się go zadowalająco wzmocnić. Ile ja przesiedziałem nad tym i głowiłem się: czemu tak cicho gra, przecież robię wszystko według noty katalogowej?? Już myślałem, że jest coś, czego nie rozumiem i nie potrafię tego dostrzec, to mnie frustrowało, jednocześnie nieco odbierało mi chęci do dalszej pracy. W tych chwilach zwątpienia oparłem głowę o lewą dłoń, a prawą trzymałem lutownicę z rozgrzanym grotem i pukałem nim (jak nudzące się dziecko w piaskownicy, rysując patykiem po piasku) w ten wzmacniacz i w momencie, gdy scalak nabierał temperatury, to na krótką chwilę grał jak powinien, głośno i w miarę wyraźnie. No to zagadka rozwiązana, uszkodzony był wzmacniacz, a nie moje rozumowanie, prawdopodobnie przypiekłem go za mocno gorącym powietrzem podczas wylutowania. Tym wzmacniaczem był MAX9718. Drugiego lub podobnego już nie znalazłem w swoich zasobach, więc musiałem zarzucić sieć i coś ściągnąć. Okazuje się, że wybór tego typu wzmacniaczy jest ogromny, a padł na układ LM861M 1,1W. Gdy dopłynął do mnie oczekiwany scalak, złożyłem ponownie prototypowy układ według noty katalogowej, korzystając z wymienionych w niej wskazówek i porad. Tym razem lutowałem już ostrożnie, zachowując odstępy czasowe pomiędzy lutowanymi pinami do laminatu, robiąc każde następne połączenie przeciwlegle i na skos do poprzedniego, dzięki czemu temperatura narastał tylko lokalnie. Głośnik rozbrzmiał od kopa, bez żadnych problemów.
Zadowolony z faktu posunięcia tematu do przodu, stanąłem teraz przed kolejnym nieudogodnieniem w postaci dziwacznego, zarazem nieznośnego szumu, szczególnie widocznego w utworach, gdzie były pauzy lub zejścia instrumentów . Przy pomocy oscyloskopu nie potrafiłem zlokalizować na jakiej częstotliwości występuje ten śmieciowy szum. Na pewno był z zakresu słyszalnego, więc przy pomocy mikrofonu powinienem go zlokalizować, ściągnąłem więc aplikację na telefon o nazwie Spectroid. Jest to aplikacja służąca do obserwacji widma akustycznego. Dzięki temu narzędziu zlokalizowanie szumu było banalne. Owy dźwięczny dyskomfort odczuwało się przez fale akustyczne z okolic 6kHz. Ustawiłem więc filtr dolnoprzepustowy na tą częstotliwość i problem znikł, tzn. rozwiązałem problem zadowalająco gdyż w niektórych utworach, bogatych w to spektrum, wyraźnie słychać wyciszenie. Nie jest to jakoś dobitnie uderzające w ucho, poza tym dochodziło do tego rzadko, więc jakość dźwięku dla mnie, jak również dla klienta, była zadowalająca.
Nie wiem z czego wynikają te zakłócenia. Z początku obstawiałem, że to może przez PWM wyjścia attiny, ale okazało się, że w wybranej przeze mnie wersji mono wyjście pracuje na częstotliwości 250kHz. Nie wiem czy w innych wersjach jest inaczej z częstotliwością wyjścia i czy tam również występowało by to o czym mówię?
Może ktoś będzie wiedział z czego to wynika?
Trochę o zasilaniu
Wszystko zasilane jest z baterii Li-Poly o pojemności 280mAh. Wybierając ogniwo, głównym kryterium był oczywiście rozmiar, nie długość czy szerokość lecz wysokość, która w tym ogniwie wynosi 3mm.
Wzmacniacz pracuje w napięciach z przedziału 2V- 6V więc teoretycznie mógłby być zasilany bezpośrednio z ogniwa, AtTiny pracuje przy napięciach 2,7V-5,5V więc również, teoretycznie mógłby być zasilany bezpośrednio z ogniwa. Otóż dlatego teoretycznie, ponieważ w praktyce karta micro SD, dopuszczalną, maksymalną wartość napięcia zasilania ma na poziomie 3,6v i jest bezpośrednio w logice z attiny. Na ustalanie poziomu logicznego nie było zwyczajnie miejsca, gdyż płytka była już wstępnie zaprojektowana(gdy spojrzałem na prostsze rozwiązanie to pomysł z poziomami logicznymi wydał mi się na ten czas bez sensu), zastosowałem więc regulator napięcia LDO i ustaliłem napięcie na poziomie zasilania karty pamięci. LDO jaki zastosowałem ,o ile dobrze pamiętam to TPS736xx.
Inne szczegóły
Laminat jednostronny ma grubość 0,3mm (cały, czyli warstwa miedzi i szkła), nadruk ścieżek wykonywałem metodą fototransferową, a jako rezystu przy trawieniu wykorzystałem dwuskładnikową soldermaskę aktywowaną UV, którą to też wykorzystałem jako yy? soldermaskę. Wydruki negatywów zostały wykonane na transparentnej folii do kopiarek w leciwej drukarce laserowej. Włącznik, gniazdo na kartę pamięci i część drobnicy wydobyłem wiadomo, ze złomu. Sama płyta bez głośnika i baterii, w najwyższym punkcie ma 2,6mm, a te 4 mm to wysokość głośnika w miejscu, gdzie znajduje się magnes. Swoją drogą głośnik jest nieco odchudzony i ma te 4 mm, a mimo to znalazłem w nim coś w rodzaju tuby i to dzięki niej wydaje z siebie najlepszy dźwięk ze wszystkich przeze mnie testowanych. Walka toczyła się o każdy milimetr i myślę, że w miejscu tym wygrałem, nie przekraczając założonego max 5mm.
Baterię ładuje się przez, też "mikro" ładowarkę z sygnalizacją ładowania i naładowania ogniwa, wyjętą z jakiegoś e-szlugasa. Ładowarka zasilana jest kablem microUSB.
Generalnie to zajmuję się naprawą elektroniki użytkowej, a nie projektowaniem urządzeń, więc nie traktujcie mnie jak inżyniera, ten klient to tylko wyjątek. Choć przyznam szczerze, że była to ciekawa i niezwykle ucząca przygoda. Gdy robi się coś z określonym celem, to wiedza i umiejętności przychodzą duuuużo łatwiej i przyjemnie.
Z wielką chęcią przyjmę konstruktywną krytykę, więc śmiało.
Jeżeli ktoś będzie zainteresowany zbudowaniem tego odtwarzacza to za prośbą udostępnię projekt wykonywany w Eagle wraz z dokumentacją układów przeze mnie używanych i testowanych.
Do moderatorów
Wybaczcie moją pisownię, składnię, tworzyłem ten temat po nieprzespanej nocy więc mogły powstać jakieś "krzaki"
Poniżej jest film przedstawiający pracę układu.
Cool? Ranking DIY
