Alerta de áudio: 18 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

O PCB que eu projetei é denominado Alerta de Áudio. Esta placa é colocada entre uma fonte de áudio estéreo e um consumidor de áudio estéreo, como um transmissor ou amplificador FM. Quando a placa recebe sem fio uma mensagem codificada, ela interrompe o fluxo de áudio da fonte atual e reproduz o clipe de som MP3 relacionado à mensagem recebida. Depois que o clipe termina de ser reproduzido, a placa volta para a fonte original (no meu caso, um iPod).

Projetei esta prancha como uma prancha complementar para uma prancha que projetei para detectar quando meu coletor de pó da marcenaria está cheio. Mesmo que o painel completo do coletor de poeira acendesse um estroboscópio piscando, eu ainda ocasionalmente não o notava. A oficina fica muito barulhenta quando o coletor de poeira e outras ferramentas fixas estão funcionando, então quase sempre estou usando meu protetor auditivo com um receptor FM integrado. Usando esta placa, eu agora ouço “Coletor de poeira cheio” através do meu protetor auditivo. Consulte

O mcu usado é um ATmega328p. O mcu recebe notificação de um transceptor RFM69CW. O switch de áudio é um chip PT2314 controlado por I2C. O PT2314 é um switch estéreo 4 para 1. A placa expõe 2 das 4 entradas possíveis como conectores estéreo padrão de 3,5 mm. Uma 3ª fonte é um chip reprodutor de MP3 integrado e a 4ª fonte não é usada. A saída é por meio de um conector estéreo padrão de 3,5 mm.

O MP3 player possui 3 fontes possíveis: cartão SD, stick USB e NOR Flash.

O MP3 player é o mesmo chip YX5200-24SS encontrado em muitos módulos DF Player (embora a maioria das versões mais baratas desse módulo use chips falsificados que não possuem todas as funcionalidades do chip original.) A principal diferença dessa implementação usando o YX5200 -24SS chip é estéreo e suporta NOR Flash EEPROM.

Você pode pré-carregar o NOR Flash com clipes de MP3 ou usar qualquer uma das outras fontes. Na inicialização, o MP3 player será padronizado para USB se estiver disponível, seguido pelo cartão SD e, em seguida, NOR Flash. Você pode modificar o software para alterar a precedência da fonte ou fazer com que a fonte MP3 se baseie na mensagem recebida.

Conforme programado, a entrada externa é passada para a saída. Tal como acontece com a fonte MP3, este comportamento pode ser alterado no software. Além disso, volume, equilíbrio, agudos e vários outros recursos de switch de áudio podem ser controlados por meio do software.

A placa também tem a opção de adicionar um módulo amplificador de fone de ouvido. Eu uso o amplificador na minha configuração porque a saída alimenta um transmissor FM e o transmissor funciona melhor com o amplificador do que quando é alimentado com áudio de nível de linha.

Todos os pinos não usados foram colocados na borda da placa. A placa possui um conector I2C com linha de interrupção para desenvolvimento futuro (display, teclado, etc.)

O esquema é incluído na próxima etapa.

Tal como acontece com as outras placas que projetei, os arquivos gerber desta placa são compartilhados no PCBWay.

Um gabinete impresso em 3D está disponível no Thingiverse:

Etapa 1: instruções para montar a placa

Seguem as instruções para montar a placa (ou quase qualquer pequena placa). Nas etapas a seguir, estou montando uma placa sem o amplificador de fone de ouvido opcional.

Se você já sabe como construir uma placa SMD, pule para a etapa 13.

Etapa 2: Reúna as peças

Começo colando um pedaço de papel na mesa de trabalho com etiquetas para todas as partes muito pequenas (resistores, capacitores, LEDs). Evite colocar capacitores e LEDs próximos um do outro. Se eles se misturarem, pode ser difícil distingui-los.

Em seguida, preencho o papel com essas peças. Ao redor da borda, adiciono as outras partes fáceis de identificar. (Observe que eu uso esse mesmo pedaço de papel para outras placas que projetei, portanto, apenas alguns dos locais na foto têm partes próximas / nas etiquetas)

Etapa 3: monte a placa

Usando um pequeno pedaço de madeira como bloco de montagem, eu prendo a placa PCB entre duas peças de placa protótipo de sucata. As placas de protótipo são presas ao bloco de montagem com fita adesiva dupla (sem fita no próprio PCB). Gosto de usar madeira para o bloco de montagem porque é naturalmente não condutivo / antiestático. Além disso, é fácil movê-lo conforme necessário ao colocar as peças.

Etapa 4: Aplicar pasta de solda

Aplique pasta de solda nas almofadas SMD, deixando as almofadas dos orifícios vazias. Sendo destro, geralmente trabalho da parte superior esquerda para a inferior direita para minimizar as chances de manchar a pasta de solda que já apliquei. Se você manchar a pasta, use um pano sem fiapos, como os usados para remover a maquiagem. Evite usar um lenço de papel / lenço de papel. Controlar a quantidade de pasta aplicada em cada pad é algo que você pega no jeito por meio de tentativa e erro. Você só quer um pouquinho em cada pad. O tamanho do salpico é relativo ao tamanho e formato da almofada (cerca de 50-80% de cobertura). Em caso de dúvida, use menos. Para pinos que estão próximos uns dos outros, como ICs em um pacote TSSOP, você aplica uma tira muito fina em todas as almofadas em vez de tentar aplicar um salpico separado em cada uma dessas almofadas muito estreitas. Quando a solda é derretida, a máscara de solda fará com que a solda migre para a almofada, como se a água não grudasse em uma superfície oleosa. A solda irá formar gotas ou mover-se para uma área com uma almofada exposta.

Eu uso uma pasta de solda de baixo ponto de fusão (Ponto de Fusão 137C)

Etapa 5: Coloque as peças SMD

Coloque as peças SMD. Eu faço isso do canto superior esquerdo para o inferior direito, embora não faça muita diferença, exceto pelo fato de você ter menos probabilidade de perder uma parte. As peças são colocadas com pinças eletrônicas. Prefiro a pinça com ponta curva. Pegue uma peça, gire o bloco de montagem se necessário e coloque a peça. Dê um leve toque em cada parte para garantir que esteja bem assentada na placa. Ao colocar uma peça, eu uso as duas mãos para ajudar no posicionamento preciso. Ao colocar um mcu quadrado, pegue-o diagonalmente nos cantos opostos.

Inspecione a placa para ter certeza de que os capacitores polarizados estão na posição correta e todos os chips estão orientados corretamente.

Etapa 6: Hora do Pistola de Ar Quente

Eu uso uma pistola de ar quente SMD YAOGONG 858D. (Na Amazon por menos de $ 40.) O pacote inclui 3 bicos. Eu uso o bico maior (8 mm). Este modelo / estilo é feito ou vendido por vários fornecedores. Eu vi avaliações em todo o lugar. Esta arma funcionou perfeitamente para mim.

Eu uso uma pasta de solda de baixa temperatura. Para o meu modelo de arma, tenho a temperatura definida para 275 ° C, fluxo de ar definido para 7. Segure a arma perpendicular à placa a cerca de 4 cm acima da placa. A solda em torno das primeiras peças demora um pouco para começar a derreter. Não fique tentado a acelerar as coisas movendo a arma perto do tabuleiro. Isso geralmente resulta em soprar as peças ao redor. Assim que a solda derreter, vá para a próxima seção sobreposta da placa. Trabalhe do seu jeito em todo o tabuleiro.

Etapa 7: Reforce se necessário

Se a placa tiver um conector de cartão SD montado em superfície ou conector de áudio montado em superfície, etc., aplique solda de fio extra nas almofadas usadas para conectá-lo à placa. Eu descobri que a pasta de solda sozinha geralmente não é forte o suficiente para proteger essas peças de forma confiável.

Etapa 8: Limpeza / remoção do fluxo SMD

A pasta de solda que uso é anunciada como “não limpa”. Você precisa limpar a placa, ela parece muito melhor e removerá quaisquer pequenos grânulos de solda na placa. Usando luvas de látex, nitrila ou borracha em um espaço bem ventilado, despeje uma pequena quantidade de removedor de fluxo em um pequeno prato de cerâmica ou aço inoxidável. Volte a selar o frasco do removedor de fluxo. Usando uma escova dura, passe a escova no removedor de fluxo e esfregue uma área da placa. Repita até ter esfregado totalmente a superfície da placa. Eu uso uma escova de limpeza de armas para essa finalidade. As cerdas são mais rígidas do que a maioria das escovas de dente.

Eu despejo o removedor de fluxo não usado de volta na garrafa. Não sei se isso está correto ou não. Não notei nenhum problema relacionado a fazer isso.

Etapa 9: Coloque e solde todas as peças do orifício da calha

Depois que o removedor de fluxo evaporar da placa, coloque e solde todas as partes do orifício da calha, da menor para a mais alta, uma de cada vez.

Etapa 10: Pinos do orifício de corte nivelado

Usando um alicate de corte nivelado, corte os pinos do orifício de passagem na parte inferior da placa. Isso facilita a remoção do resíduo de fluxo.

Etapa 11: reaquecimento através dos pinos do orifício após o corte

Para obter uma aparência bonita, reaqueça a solda nos pinos do orifício após o corte. Isso remove as marcas de cisalhamento deixadas pelo cortador nivelado.

Etapa 12: Remova o fluxo do orifício de passagem

Usando o mesmo método de limpeza anterior, limpe a parte de trás do quadro.

Etapa 13: Aplique energia à placa

Aplique energia à placa (6 a 12 V). Se nada fritar, meça 5 V e 3,3 V com a guia grande nos dois chips reguladores.

Etapa 14: carregar o bootloader

Esta etapa define a velocidade do processador, a fonte do relógio e outras configurações de fusível, bem como o carregamento do carregador de inicialização.

Você precisará de um ISP para esta etapa. Você pode usar qualquer ISP, como Arduino, como ISP, desde que o ISP seja 3v3. O ISP que eu projetei tem um conector ISP 3v3. Consulte

Muito importante: você deve usar um ISP 3v3 ou poderá danificar os componentes da placa

No menu Arduino IDE Tools, selecione “Arduino Pro ou Pro Mini” para a placa e “ATmega328P (3.3V 8MHz)” para o processador.

Desconecte a alimentação da placa se usar um cabo ISP de 6 fios.

Conecte o cabo ISP do cabeçalho ICSP na placa ao ISP 3v3. Defina a chave DPDT perto do cabeçalho ICSP para "PROG".

Selecione “Arduino como ISP” no item de menu Ferramentas-> programador (ou o que for apropriado para o ISP que você está usando) e selecione gravar bootloader. Além de baixar o bootloader, isso também configurará corretamente os fusíveis. Na foto, o tabuleiro da esquerda é o alvo. A placa à direita é o ISP.

Desconecte o cabo ISP.

Etapa 15: faça upload do esboço

Conecte um módulo adaptador serial TTL 3v3 ao conector serial na placa.

Atualização: 18-Mar-2021: Fiz algumas pequenas alterações no esboço para corrigir um bug que ocorre quando o alerta já está sendo reproduzido ao receber outra mensagem. Contate-me se desejar a versão atualizada do esboço

Baixe o software.zip anexado a esta etapa. Você pode misturar essas fontes em sua pasta Arduino ou alterar a localização do Sketchbook nas preferências do Arduino para apontar para essas fontes. O método preferido é manter essas fontes separadas.

Verifique / compile o esboço AudioAlertRFM69.

Carregue o esboço se ele compilar sem erros.

Etapa 16: Crie o arquivo MP3 FAT Hex

Esta etapa pressupõe que você planeja usar o chip NOR Flash integrado como uma fonte de MP3. Você pode pular para a etapa 18 se não estiver planejando usar o chip NOR Flash como uma fonte de MP3. Isso significa que você usará um cartão SD ou pen drive como fonte de MP3.

O objetivo desta etapa é obter uma imagem de um sistema de arquivos FAT16 contendo os clipes MP3 a serem reproduzidos do NOR Flash como a fonte para o NOR Flash EEPROM. A ordem dos arquivos no diretório raiz FAT determina o índice MP3 que você fará referência no software ao reproduzir um alerta.

O arquivo MP3 FAT Hex pode ser criado usando meu aplicativo Mac OS FatFsToHex.

Se você possui um Mac ou tem acesso a um, baixe o aplicativo FatFsToHex no GitHub:

Observe que você não precisa construir o aplicativo, há um arquivo zip neste repositório que contém o aplicativo construído.

Depois de decidir os arquivos MP3 que deseja reproduzir na placa, inicie o aplicativo FatFsToHex e arraste os arquivos para a lista de arquivos. Defina a ordem de reprodução organizando os arquivos na lista. Se este for um conjunto de MP3s que você acha que pode usar mais de uma vez, salve o conjunto no disco usando o comando salvar (⌘-S). Exporte (⌘-E) o arquivo hexadecimal MP3 para um cartão SD, nomeando o arquivo FLASH. HEX. Este deve ser o único arquivo neste cartão SD.

Duvido que alguém vá realmente construir uma dessas placas, mas se alguém o fizer e você ficar preso ao criar o arquivo hexadecimal MP3, entre em contato comigo e eu o construirei para você.

Etapa 17: Carregar os arquivos MP3 no NOR Flash EEPROM

Para esta etapa, você precisa de um Arduino como ISP (ou a placa que projetei) e um cabo ISP de 5 ou 6 fios. Desconecte a alimentação da placa se usar um cabo de 6 fios.

Se você não estiver usando o ISP que projetei, o ISP que você usa precisa ser carregado com meu esboço Hex Copier e precisa ter um módulo de cartão SD de acordo com as instruções no esboço HexCopier. O esboço HexCopier pode ser executado em qualquer Arduino com um ATmega328p (e vários outros ATMegas.) Este esboço está no repositório GitHub FatFsToHex.

Defina a chave DPDT perto de NOR Flash EEPROM para PROG. Conecte o cabo ISP entre o ISP 3v3 e o conector NOR FLASH usando o pino de aterramento para determinar a orientação correta do conector. Este é o conector azul nas fotos.

Assim que a alimentação for aplicada com o cartão SD inserido e a taxa de transmissão de um monitor serial definida para 19200, envie ao esboço uma letra C e um caractere de retorno ("C / n" ou "C / r / n"), para começar a cópia. Veja a captura de tela para a resposta esperada do esboço da copiadora em execução no ISP.

Observe que o aplicativo FatFsToHex possui um monitor serial (veja a foto).

Etapa 18: Teste a placa

Conecte um iPod ou outra fonte de som ao conector de áudio de 3,5 mm identificado como “IN”. Conecte um par de fones de ouvido ao conector identificado como “OUT”.

Aplique energia à placa. Reproduza faixas no iPod. Você deve ouvir o que está sendo reproduzido pelos fones de ouvido.

Conecte um adaptador serial TTL 3v3 à placa. Defina a taxa de transmissão para 9600.

Jogue um alerta enviando para a placa “p1”. Você deve ouvir o alerta cortado em tudo o que está vindo do iPod. Existem muitos parâmetros de teste que podem ser enviados em série para a placa para descrever aqui. Observe a função de loop do esboço AudioAlertRFM69. Você verá uma declaração switch que lista todos os parâmetros de teste.

Para testar o transceptor, você precisa de outra placa, como o controle remoto descrito em meu Detector Varmint instrutível ou a placa completa do coletor de pó que projetei. Consulte https://www.thingiverse.com/thing:2657033 Essas placas podem ser programadas para enviar mensagens para a placa de alerta de áudio.

Você também pode construir um conjunto de teste em uma placa de ensaio, conforme mostrado nas fotos. Eu projetei pranchas de breakout para o RFM69CW e HCW. Essas placas fornecem mudança de nível para que você possa usar esses transceptores com 5V mcu. (O RFM69 é 3v3.)

Se alguém nos Estados Unidos estiver interessado em adquirir qualquer uma das minhas placas, nuas ou construídas, de difícil localização, entre em contato comigo (via mensagem, não como um comentário). Conforme observado na introdução, os arquivos Gerber da placa são compartilhados no PCBWay.