Peringatan Audio: 18 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

PCB yang saya rancang bernama Audio Alert. Papan ini ditempatkan di antara sumber audio stereo dan konsumen audio stereo seperti pemancar FM atau amplifier. Ketika papan secara nirkabel menerima pesan yang disandikan, papan itu masuk ke aliran audio dari sumber saat ini dan memutar klip suara MP3 yang terkait dengan pesan yang diterima. Setelah klip selesai diputar, papan beralih kembali ke sumber aslinya (dalam kasus saya iPod.)

Saya merancang papan ini sebagai papan pendamping untuk papan yang saya rancang untuk mendeteksi ketika pengumpul debu toko kayu saya penuh. Meskipun full board pengumpul debu akan menyalakan strobo yang berkedip, kadang-kadang saya masih tidak menyadarinya. Toko cukup berisik ketika pengumpul debu dan alat-alat stasioner lainnya berjalan, jadi saya hampir selalu memakai pelindung pendengaran saya dengan penerima FM built-in. Dengan menggunakan papan ini, saya sekarang mendengar “Pengumpul debu penuh” melalui pelindung pendengaran saya. Lihat

Mcu yang digunakan adalah ATmega328p. MCU menerima pemberitahuan dari transceiver RFM69CW. Sakelar audio adalah chip PT2314 yang dikendalikan I2C. PT2314 adalah sakelar stereo 4 ke 1. Papan menampilkan 2 dari 4 input yang mungkin sebagai jack stereo 3,5 mm standar. Sumber ke-3 adalah chip pemutar MP3 onboard, dan sumber ke-4 tidak digunakan. Outputnya melalui jack stereo 3,5 mm standar.

Pemutar MP3 memiliki 3 kemungkinan sumber: kartu SD, USB Stick, dan NOR Flash.

Pemutar MP3 adalah chip YX5200-24SS yang sama yang ditemukan pada banyak modul DF Player (walaupun sebagian besar versi yang lebih murah dari modul ini menggunakan chip palsu yang tidak memiliki semua fungsionalitas chip asli.) Perbedaan utama dari implementasi ini menggunakan YX5200 -24SS chip yang stereo dan mendukung NOR Flash EEPROM.

Anda dapat memuat NOR Flash dengan klip MP3 atau menggunakan salah satu sumber lain. Saat memulai pemutar MP3 akan default ke USB jika tersedia, diikuti oleh kartu SD, dan kemudian NOR Flash. Anda dapat memodifikasi perangkat lunak untuk mengubah prioritas sumber, atau memiliki sumber MP3 berdasarkan pesan yang diterima.

Saat diprogram, input eksternal dilewatkan ke output. Seperti sumber MP3, perilaku ini dapat diubah dalam perangkat lunak. Juga volume, keseimbangan, treble, dan beberapa fitur sakelar audio lainnya dapat dikontrol melalui perangkat lunak.

Papan juga memiliki opsi untuk menambahkan modul penguat headphone. Saya menggunakan amplifier dalam konfigurasi saya karena output mengumpankan pemancar FM dan pemancar berkinerja lebih baik dengan amplifier daripada ketika diberi audio level saluran.

Semua pin yang tidak digunakan telah dibawa ke tepi papan. Papan memiliki konektor I2C dengan jalur interupsi untuk pengembangan di masa mendatang (tampilan, keypad, dll.)

Skema terlampir pada langkah berikutnya.

Seperti papan lain yang saya rancang, file gerber papan ini dibagikan di PCBWay.

Enklosur cetak 3D tersedia di Thingiverse:

Langkah 1: Instruksi untuk Merakit Papan

Instruksi untuk merakit papan (atau hampir semua papan kecil) berikut. Dalam langkah-langkah berikut saya merakit papan tanpa amplifier headphone opsional.

Jika Anda sudah tahu cara membuat papan SMD, lewati ke langkah 13.

Langkah 2: Kumpulkan Bagian

Saya mulai dengan menempelkan selembar kertas ke meja kerja dengan label untuk semua bagian yang sangat kecil (resistor, kapasitor, LED). Hindari menempatkan kapasitor dan LED bersebelahan. Jika mereka bercampur, mungkin sulit untuk membedakannya.

Saya kemudian mengisi kertas dengan bagian-bagian ini. Di sekitar tepi saya menambahkan yang lain, mudah untuk mengidentifikasi bagian. (Perhatikan bahwa saya menggunakan selembar kertas yang sama untuk papan lain yang saya rancang, jadi hanya beberapa lokasi di foto yang memiliki bagian di sebelah/pada label)

Langkah 3: Pasang Papan

Menggunakan sepotong kayu kecil sebagai blok pemasangan, saya mengganjal papan PCB di antara dua potong papan prototipe bekas. Papan prototipe dipegang ke blok pemasangan dengan selotip ganda (tidak ada selotip pada PCB itu sendiri). Saya suka menggunakan kayu untuk blok pemasangan karena secara alami non-konduktif/antistatis. Juga mudah untuk memindahkannya sesuai kebutuhan saat menempatkan suku cadang.

Langkah 4: Terapkan Pasta Solder

Oleskan pasta solder ke bantalan SMD, biarkan bantalan lubang terbuka. Menjadi tangan kanan, saya biasanya bekerja dari kiri atas ke kanan bawah untuk meminimalkan kemungkinan mengolesi pasta solder yang sudah saya terapkan. Jika Anda mengolesi pasta, gunakan lap bebas serat seperti untuk menghapus riasan. Hindari menggunakan tisu/tisu. Mengontrol jumlah pasta yang diterapkan pada setiap pad adalah sesuatu yang Anda pahami melalui coba-coba. Anda hanya ingin sedikit olesan pada setiap pembalut. Ukuran dab relatif terhadap ukuran dan bentuk pad (cakupan kira-kira 50-80%). Jika ragu, gunakan lebih sedikit. Untuk pin yang berdekatan, seperti IC dalam paket TSSOP, Anda menerapkan strip yang sangat tipis di semua bantalan daripada mencoba menerapkan olesan terpisah ke masing-masing bantalan yang sangat sempit ini. Saat solder meleleh, topeng solder akan menyebabkan solder bermigrasi ke bantalan, seperti bagaimana air tidak akan menempel pada permukaan yang berminyak. Solder akan manik atau pindah ke area dengan bantalan terbuka.

Saya menggunakan pasta solder dengan titik leleh rendah (137C Melting Point)

Langkah 5: Tempatkan Bagian SMD

Tempatkan bagian SMD. Saya melakukan ini dari kiri atas ke kanan bawah, meskipun tidak membuat banyak perbedaan selain Anda cenderung kehilangan bagian. Bagian-bagian ditempatkan menggunakan pinset elektronik. Saya lebih suka pinset dengan ujung melengkung. Ambil bagian, putar blok pemasangan jika perlu, lalu letakkan bagian itu. Beri setiap bagian ketukan ringan untuk memastikan bagian itu rata di papan. Saat menempatkan bagian, saya menggunakan dua tangan untuk membantu penempatan yang tepat. Saat menempatkan mcu persegi, ambil secara diagonal dari sudut yang berlawanan.

Periksa papan untuk memastikan kapasitor terpolarisasi berada di posisi yang benar, dan semua chip diorientasikan dengan benar.

Langkah 6: Saatnya Pistol Udara Panas

Saya menggunakan YAOGONG 858D SMD Hot Air Gun. (Di Amazon dengan harga kurang dari $40.) Paket termasuk 3 nozel. Saya menggunakan nozel terbesar (8mm). Model/gaya ini dibuat atau dijual oleh beberapa vendor. Saya telah melihat peringkat di semua tempat. Pistol ini bekerja dengan sempurna untuk saya.

Saya menggunakan pasta solder suhu rendah. Untuk pistol model saya, saya memiliki suhu yang disetel ke 275C, aliran udara disetel ke 7. Pegang pistol tegak lurus ke papan pada sekitar 4cm di atas papan. Solder di sekitar bagian pertama membutuhkan beberapa saat untuk mulai meleleh. Jangan tergoda untuk mempercepat dengan menggerakkan pistol ke dekat papan. Hal ini umumnya menghasilkan meniup bagian-bagian di sekitar. Setelah solder meleleh, lanjutkan ke bagian papan yang tumpang tindih berikutnya. Bekerja dengan cara Anda di seluruh papan.

Langkah 7: Perkuat Jika Diperlukan

Jika papan memiliki konektor kartu SD yang dipasang di permukaan atau jack audio yang dipasang di permukaan, dll., gunakan solder kawat tambahan ke bantalan yang digunakan untuk memasangnya ke papan. Saya telah menemukan bahwa pasta solder saja umumnya tidak cukup kuat untuk mengamankan bagian-bagian ini dengan andal.

Langkah 8: Membersihkan/menghapus Fluks SMD

Pasta solder yang saya gunakan diiklankan sebagai "tidak bersih". Anda perlu membersihkan papan, itu terlihat jauh lebih baik dan akan menghilangkan manik-manik kecil dari solder di papan. Dengan menggunakan sarung tangan lateks, nitril, atau karet di ruang yang berventilasi baik, tuangkan sedikit Penghilang Fluks ke dalam piring keramik atau baja tahan karat kecil. Tutup kembali botol penghilang fluks. Dengan menggunakan sikat kaku, oleskan sikat pada penghilang fluks dan gosok area papan. Ulangi sampai Anda benar-benar menggosok permukaan papan. Saya menggunakan sikat pembersih pistol untuk tujuan ini. Bulu sikatnya lebih kaku dari kebanyakan sikat gigi.

Saya menuangkan penghapus fluks yang tidak digunakan kembali ke dalam botol. Saya tidak tahu apakah ini benar atau tidak. Saya belum melihat masalah apa pun yang terkait dengan melakukan ini.

Langkah 9: Tempatkan dan Solder Semua Bagian Lubang Palung

Setelah penghilang fluks menguap dari papan, tempatkan dan solder semua bagian lubang, terpendek hingga tertinggi, satu per satu.

Langkah 10: Flush Cut Through Hole Pins

Dengan menggunakan tang pemotong rata, rapikan pin lubang tembus di bagian bawah papan. Melakukan hal ini membuat menghilangkan residu fluks lebih mudah.

Langkah 11: Panaskan Kembali Melalui Pin Lubang Setelah Kliping

Untuk tampilan yang bagus, panaskan kembali solder pada pin lubang tembus setelah dipotong. Ini menghilangkan tanda geser yang ditinggalkan oleh pemotong flush.

Langkah 12: Hapus Fluks Lubang Melalui

Menggunakan metode pembersihan yang sama seperti sebelumnya, bersihkan bagian belakang papan.

Langkah 13: Terapkan Kekuatan ke Papan

Terapkan daya ke papan (6 hingga 12V). Jika tidak ada yang menggoreng, ukur 5V dan 3.3V dari tab besar pada dua chip regulator.

Langkah 14: Muat Bootloader

Langkah ini mengatur kecepatan prosesor, sumber jam dan pengaturan sekering lainnya serta memuat bootloader.

Anda memerlukan ISP untuk langkah ini. Anda dapat menggunakan ISP apa pun seperti Arduino sebagai ISP, asalkan ISP tersebut 3v3. ISP yang saya desain memiliki konektor ISP 3v3. Lihat

Sangat penting: Anda harus menggunakan ISP 3v3 atau Anda dapat merusak komponen pada board

Dari menu Alat Arduino IDE, pilih "Arduino Pro atau Pro Mini" untuk papan, dan "ATmega328P (3.3V 8MHz)" untuk prosesor.

Putuskan sambungan daya dari board jika Anda menggunakan kabel ISP 6 kabel.

Hubungkan kabel ISP dari header ICSP pada board ke ISP 3v3. Atur sakelar DPDT di dekat header ICSP ke "PROG".

Pilih "Arduino sebagai ISP" dari item menu Tools->programmer (atau apa pun yang sesuai untuk ISP yang Anda gunakan), lalu pilih burn bootloader. Selain mengunduh bootloader, ini juga akan mengatur sekering dengan benar. Di foto, papan di sebelah kiri jadi sasaran. Papan di sebelah kanan adalah ISP.

Cabut kabel ISP.

Langkah 15: Unggah Sketsa

Pasang modul adaptor serial TTL 3v3 ke konektor serial di papan.

Pembaruan: 18-Mar-2021: Saya telah membuat beberapa perubahan kecil pada sketsa untuk memperbaiki bug yang terjadi saat peringatan sudah diputar saat menerima pesan lain. Hubungi saya jika Anda menginginkan versi sketsa yang diperbarui

Unduh software.zip yang dilampirkan pada langkah ini. Anda dapat menggabungkan sumber-sumber ini ke dalam folder Arduino Anda atau mengubah Lokasi Sketchbook di preferensi Arduino untuk menunjuk ke sumber-sumber ini. Metode yang disukai adalah memisahkan sumber-sumber ini.

Verifikasi/Kompilasi sketsa AudioAlertRFM69.

Unggah sketsa jika dikompilasi tanpa kesalahan.

Langkah 16: Buat File Hex FAT MP3

Langkah ini mengasumsikan Anda berencana menggunakan chip NOR Flash onboard sebagai sumber MP3. Anda dapat melompat ke langkah 18 jika Anda tidak berencana menggunakan chip NOR Flash sebagai sumber MP3. Ini berarti Anda akan menggunakan kartu SD atau stik USB sebagai sumber MP3.

Tujuan dari langkah ini adalah untuk mendapatkan gambar dari sistem file FAT16 yang berisi klip MP3 yang akan diputar dari NOR Flash sebagai sumber ke NOR Flash EEPROM. Urutan file dalam direktori root FAT menentukan indeks MP3 yang akan Anda rujuk dari perangkat lunak saat memutar peringatan.

File MP3 FAT Hex dapat dibuat menggunakan aplikasi FatFsToHex Mac OS saya.

Jika Anda memiliki Mac, atau memiliki akses ke salah satunya, unduh aplikasi FatFsToHex dari GitHub:

Perhatikan bahwa Anda tidak perlu membangun aplikasi, ada file zip di repositori ini yang berisi aplikasi yang dibangun.

Setelah Anda memutuskan file MP3 yang ingin Anda mainkan di papan, luncurkan aplikasi FatFsToHex dan seret file ke dalam daftar file. Atur urutan pemutaran dengan mengatur file dalam daftar. Jika ini adalah kumpulan MP3 yang menurut Anda dapat digunakan lebih dari sekali, simpan kumpulan tersebut ke disk menggunakan perintah simpan (⌘-S). Ekspor (⌘-E) file hex MP3 ke kartu SD, beri nama file FLASH. HEX. Ini harus menjadi satu-satunya file di kartu SD ini.

Saya ragu ada orang yang benar-benar akan membuat salah satu papan ini, tetapi jika seseorang melakukannya, dan Anda terjebak membuat file hex MP3, hubungi saya dan saya akan membuatnya untuk Anda.

Langkah 17: Muat File MP3 Ke NOR Flash EEPROM

Untuk langkah ini Anda memerlukan Arduino sebagai ISP (atau papan yang saya rancang), dan kabel ISP 5 atau 6 kawat. Putuskan sambungan daya ke papan jika Anda menggunakan kabel 6 kawat.

Jika Anda tidak menggunakan ISP yang saya rancang, ISP yang Anda gunakan harus dimuat dengan sketsa Hex Copier saya dan perlu memiliki modul kartu SD sesuai petunjuk dalam sketsa HexCopier. Sketsa HexCopier dapat dijalankan di Arduino apa pun dengan ATmega328p (dan beberapa ATMega lainnya.) Sketsa ini ada di repositori GitHub FatFsToHex.

Atur sakelar DPDT di dekat NOR Flash EEPROM ke PROG. Hubungkan kabel ISP antara ISP 3v3 dan header NOR FLASH menggunakan pin ground untuk menentukan orientasi konektor yang benar. Ini adalah konektor biru di foto.

Setelah daya diterapkan dengan kartu SD dimasukkan, dan kecepatan baud monitor serial diatur ke 19200, kirim sketsa huruf C dan karakter kembali ("C\n" atau "C\r\n"), untuk memulai salinan. Lihat tangkapan layar untuk respons yang diharapkan dari sketsa mesin fotokopi yang berjalan di ISP.

Perhatikan bahwa aplikasi FatFsToHex memiliki monitor serial (lihat foto.)

Langkah 18: Uji Papan

Sambungkan iPod atau sumber suara lainnya ke jack audio 3,5 mm berlabel “IN”. Hubungkan sepasang headphone ke jack berlabel "OUT".

Terapkan daya ke papan. Putar lagu di iPod. Anda harus mendengar apa yang sedang diputar melalui headphone.

Pasang adaptor serial TTL 3v3 ke papan. Atur baud rate ke 9600.

Mainkan peringatan dengan mengirimkan papan "p1". Anda akan mendengar peringatan memotong apa pun yang datang dari iPod. Ada terlalu banyak parameter pengujian yang dapat dikirim secara serial ke papan untuk dijelaskan di sini. Lihatlah fungsi loop sketsa AudioAlertRFM69. Anda akan melihat pernyataan sakelar yang mencantumkan semua parameter pengujian.

Untuk menguji transceiver, Anda memerlukan papan lain seperti remote control yang dijelaskan dalam instruksi Varmint Detector saya atau papan lengkap pengumpul debu yang saya rancang. Lihat https://www.thingiverse.com/thing:2657033 Papan ini dapat diprogram untuk mengirim pesan ke papan peringatan audio.

Anda juga dapat membuat set pengujian di papan tempat memotong roti seperti yang ditunjukkan pada foto. Saya telah merancang papan breakout untuk RFM69CW dan HCW. Papan ini menyediakan perpindahan level sehingga Anda dapat menggunakan transceiver ini dengan mcu 5V. (RFM69 adalah 3v3.)

Jika ada orang di AS yang tertarik untuk memperoleh salah satu papan saya, kosong atau dibangun, sulit untuk menemukan bagian, hubungi saya (melalui pesan, bukan sebagai komentar.) Seperti disebutkan dalam pendahuluan, file papan Gerber dibagikan di PCBWay.