Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Mikroodtwarzacz audio na kartę microSD, 4mm grubości

chutenk 11 Sty 2018 09:15 4326 13
  • Mikroodtwarzacz audio na kartę microSD, 4mm grubościMikroodtwarzacz audio na kartę microSD, 4mm grubościMikroodtwarzacz audio na kartę microSD, 4mm grubościMikroodtwarzacz audio na kartę microSD, 4mm grubości

    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.


    Fajne!
  • #2 11 Sty 2018 12:09
    R-MIK
    Poziom 38  

    Cztery lata robię projekt ze strony z linku :-)
    Zmontowany jest ale jakoś za uruchomienie zabrać się nie mogę. Ciekawie zrobione jest odtwarzanie, bo PWM pracuje na 64MHz, co przy 10-bit PWM daje 62KHz.

  • #3 11 Sty 2018 17:31
    electro
    Poziom 17  

    @chutenk
    Troche nie na temat, ale jak sie sprawuje ta niebieska silikonowa podkładka robocza?

  • #4 11 Sty 2018 20:36
    chutenk
    Poziom 10  

    Jest świetna, szczególnie przy naprawach telefonów. Posiada przemyślanie rozmieszczone przedziały ułatwiające trzymanie porządku. Jest odporna na temperatury i łatwo ją czyści się gdyż wystarczy ją wrzucić pod kran i przepłukać wodą z płynem. Polecam bo prace robią się jeszcze bardziej przyjemne.

  • #8 13 Sty 2018 08:44
    zgierzman
    Poziom 17  

    chutenk napisał:
    Jest świetna, szczególnie przy naprawach telefonów. Posiada przemyślanie rozmieszczone przedziały ułatwiające trzymanie porządku. Jest odporna na temperatury i łatwo ją czyści się gdyż wystarczy ją wrzucić pod kran i przepłukać wodą z płynem. Polecam bo prace robią się jeszcze bardziej przyjemne.

    Fajnie, że dobrze trafiłeś.
    Ja kupiłem sobie podobną na chińskim portalu, ale boję się jej używać. Elektryzuje się wręcz niewyobrażalnie. Kiedy wyjmowałem ją z opakowania to słyszałem jak "trzeszczą" wyładowania statyczne. Włoski na przedramieniu podnosi już z odległości 2-3 cm.

  • #9 13 Sty 2018 13:42
    electro
    Poziom 17  

    zgierzman napisał:

    Ja kupiłem sobie podobną na chińskim portalu, ale boję się jej używać. Elektryzuje się wręcz niewyobrażalnie. Kiedy wyjmowałem ją z opakowania to słyszałem jak "trzeszczą" wyładowania statyczne. Włoski na przedramieniu podnosi już z odległości 2-3 cm.


    Te podkładki są z silikonu, przynajmniej tak są opisane, silikon chyba nie powinien sie ładowac elektrostatycznie?

  • #10 13 Sty 2018 14:00
    yogi009
    Poziom 41  

    chutenk napisał:
    Nie znalazłem w bibliotece eagla "85" więc wziąłem "13", mają identyczne wyprowadzenia.


    No to wystarczyło zmienić ew. w Eagle wartość (Value) tego AVR-ka i miałbyś na schemacie prawidłowy opis.

  • #11 13 Sty 2018 14:30
    chutenk
    Poziom 10  

    yogi009 napisał:
    No to wystarczyło zmienić ew. w Eagle wartość (Value) tego AVR-ka i miałbyś na schemacie prawidłowy opis.

    Tak, wiem ale rysowałem ten schemat jakiś czas temu i zwyczajnie umknęło mi to.

  • #12 13 Sty 2018 15:35
    komatssu
    Poziom 28  

    Aby zwiększyć wydajność prądową mikrokontrolera wystarczyło dodać inwertery zrobiony na 2 małych mosfetach N+P.

  • #13 14 Sty 2018 11:06
    yetihehe
    Poziom 12  

    Jeśli chodzi o zasilanie kart sd z baterii, polecam przetwornicę MCP1252, wystarczy do niej dodać trzy kondensatory smd (jeden jako pompa i dwa do wyrównywania, które zazwyczaj i tak się dodaje).

  • #14 14 Sty 2018 22:25
    zgierzman
    Poziom 17  

    electro napisał:
    Te podkładki są z silikonu, przynajmniej tak są opisane, silikon chyba nie powinien sie ładowac elektrostatycznie?


    Może i tak są opisane, nie wiem z czego są naprawdę zrobione, ale moja kopie jak cholera...

TME logo Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
TME Logo