Alerte audio : 18 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Le PCB que j'ai conçu s'appelle Audio Alert. Cette carte est placée entre une source audio stéréo et un consommateur audio stéréo tel qu'un émetteur ou un amplificateur FM. Lorsque la carte reçoit sans fil un message codé, elle entre dans le flux audio de la source actuelle et lit le clip audio MP3 lié au message reçu. Une fois la lecture du clip terminée, la carte revient à la source d'origine (dans mon cas, un iPod.)

J'ai conçu cette planche comme une planche d'accompagnement pour une planche que j'ai conçue pour détecter lorsque mon dépoussiéreur d'atelier est plein. Même si la carte complète du dépoussiéreur allumait un stroboscope clignotant, je ne le remarquais toujours pas de temps en temps. Le magasin est assez bruyant lorsque le dépoussiéreur et d'autres outils fixes fonctionnent, je porte donc presque toujours ma protection auditive avec un récepteur FM intégré. En utilisant cette carte, j'entends maintenant "Dépoussiéreur plein" à travers ma protection auditive. Voir

Le microprocesseur utilisé est un ATmega328p. Le mcu reçoit une notification d'un émetteur-récepteur RFM69CW. Le commutateur audio est une puce PT2314 contrôlée par I2C. Le PT2314 est un commutateur stéréo 4 à 1. La carte expose 2 des 4 entrées possibles sous forme de prises stéréo 3,5 mm standard. Une 3ème source est une puce de lecteur MP3 embarquée, et la 4ème source est inutilisée. La sortie se fait via une prise stéréo standard de 3,5 mm.

Le lecteur MP3 dispose de 3 sources possibles: carte SD, clé USB et NOR Flash.

Le lecteur MP3 est la même puce YX5200-24SS que l'on trouve sur de nombreux modules DF Player (bien que la plupart des versions moins chères de ce module utilisent des puces contrefaites qui n'ont pas toutes les fonctionnalités de la puce d'origine.) La principale différence de cette implémentation utilisant le YX5200 La puce -24SS est stéréo et prend en charge NOR Flash EEPROM.

Vous pouvez précharger le NOR Flash avec des clips MP3 ou utiliser l'une des autres sources. Au démarrage, le lecteur MP3 utilisera par défaut l'USB s'il est disponible, suivi de la carte SD, puis de NOR Flash. Vous pouvez modifier le logiciel pour changer la priorité de la source, ou avoir la source MP3 en fonction du message reçu.

Comme programmé, l'entrée externe est transmise à la sortie. Comme avec la source MP3, ce comportement peut être modifié dans le logiciel. Le volume, la balance, les aigus et plusieurs autres fonctions de commutation audio peuvent également être contrôlés via le logiciel.

La carte a également la possibilité d'ajouter un module amplificateur de casque. J'utilise l'amplificateur dans ma configuration car la sortie alimente un émetteur FM et l'émetteur fonctionne mieux avec l'amplificateur que lorsqu'il est alimenté en audio de niveau ligne.

Toutes les broches inutilisées ont été amenées au bord de la planche. La carte dispose d'un connecteur I2C avec une ligne d'interruption pour un développement futur (écran, clavier, etc.)

Le schéma est joint à l'étape suivante.

Comme pour les autres cartes que j'ai conçues, les fichiers gerber de cette carte sont partagés sur PCBWay.

Un boîtier imprimé en 3D est disponible sur Thingiverse:

Étape 1: Instructions pour l'assemblage de la carte

Les instructions pour assembler la planche (ou presque n'importe quelle petite planche) suivent. Dans les étapes suivantes, j'assemble une carte sans l'amplificateur de casque en option.

Si vous savez déjà comment construire une carte SMD, passez à l'étape 13.

Étape 2: Rassemblez les pièces

Je commence par coller un morceau de papier sur la table de travail avec des étiquettes pour toutes les très petites pièces (résistances, condensateurs, LED). Évitez de placer des condensateurs et des LED les uns à côté des autres. S'ils se mélangent, il peut être difficile de les distinguer.

Je remplis ensuite le papier avec ces parties. Autour du bord j'ajoute les autres pièces faciles à identifier. (Notez que j'utilise ce même morceau de papier pour d'autres planches que j'ai conçues, donc seuls quelques emplacements sur la photo ont des pièces à côté/sur les étiquettes)

Étape 3: Montez la carte

En utilisant un petit morceau de bois comme bloc de montage, je coince la carte PCB entre deux morceaux de carton prototype de rebut. Les cartes prototypes sont fixées au bloc de montage avec du ruban adhésif double (pas de ruban adhésif sur le PCB lui-même). J'aime utiliser du bois pour le bloc de montage car il est naturellement non conducteur/antistatique. De plus, il est facile de le déplacer au besoin lors du placement de pièces.

Étape 4: Appliquer la pâte à souder

Appliquez de la pâte à souder sur les pastilles SMD, en laissant toutes les pastilles débouchantes nues. Étant droitier, je travaille généralement du haut à gauche vers le bas à droite pour minimiser les risques de maculage de la pâte à souder que j'ai déjà appliquée. Si vous étalez la pâte, utilisez une lingette non pelucheuse comme celles pour le démaquillage. Évitez d'utiliser un Kleenex/un tissu. Le contrôle de la quantité de pâte appliquée sur chaque tampon est quelque chose que vous maîtrisez par essais et erreurs. Vous voulez juste une petite touche sur chaque pad. La taille du tampon est relative à la taille et à la forme du tampon (couverture d'environ 50 à 80 %). En cas de doute, utilisez-en moins. Pour les broches proches les unes des autres, comme les circuits intégrés dans un boîtier TSSOP, vous appliquez une bande très fine sur tous les plots plutôt que d'essayer d'appliquer une touche séparée sur chacun de ces plots très étroits. Lorsque la soudure est fondue, le masque de soudure fera migrer la soudure vers le tampon, un peu comme la façon dont l'eau ne collera pas à une surface huileuse. La soudure perlera ou se déplacera vers une zone avec une pastille exposée.

J'utilise une pâte à souder à bas point de fusion (137C Melting Point)

Étape 5: placez les pièces SMD

Placez les pièces SMD. Je le fais du haut à gauche vers le bas à droite, bien que cela ne fasse pas beaucoup de différence si ce n'est que vous êtes moins susceptible de manquer une partie. Les pièces sont placées à l'aide de pincettes électroniques. Je préfère la pince à épiler avec une extrémité incurvée. Prenez une pièce, tournez le bloc de montage si nécessaire, puis placez la pièce. Donnez un léger coup à chaque partie pour vous assurer qu'elle repose à plat sur la planche. Lors du placement d'une pièce, j'utilise les deux mains pour faciliter un placement précis. Lorsque vous placez un mcu carré, ramassez-le en diagonale à partir des coins opposés.

Inspectez la carte pour vous assurer que tous les condensateurs polarisés sont dans la bonne position et que toutes les puces sont correctement orientées.

Étape 6: C'est l'heure du pistolet à air chaud

J'utilise un pistolet à air chaud YAOGONG 858D SMD. (Sur Amazon pour moins de 40 $.) Le forfait comprend 3 buses. J'utilise la plus grande buse (8 mm). Ce modèle/style est fabriqué ou vendu par plusieurs fournisseurs. J'ai vu des notes partout. Ce pistolet a fonctionné parfaitement pour moi.

J'utilise une pâte à souder basse température. Pour mon modèle de pistolet, j'ai réglé la température à 275 °C et le débit d'air à 7. Tenez le pistolet perpendiculairement à la planche à environ 4 cm au-dessus de la planche. La soudure autour des premières pièces met un certain temps à fondre. Ne soyez pas tenté d'accélérer les choses en déplaçant le pistolet près du plateau. Cela se traduit généralement par le soufflage des pièces. Une fois la soudure fondue, passez à la section de chevauchement suivante de la carte. Travaillez à votre guise tout autour du tableau.

Étape 7: Renforcez si nécessaire

Si la carte a un connecteur de carte SD monté en surface ou une prise audio montée en surface, etc., appliquez un fil de soudure supplémentaire sur les pastilles utilisées pour la fixer à la carte. J'ai constaté que la pâte à souder seule n'est généralement pas assez solide pour sécuriser ces pièces de manière fiable.

Étape 8: Nettoyage/retrait du flux SMD

La pâte à souder que j'utilise est annoncée comme n'étant "pas propre". Vous avez besoin de nettoyer la carte, elle a l'air beaucoup mieux et cela enlèvera toutes les petites perles de soudure sur la carte. En utilisant des gants en latex, en nitrile ou en caoutchouc dans un espace bien ventilé, versez une petite quantité de Flux Remover dans un petit plat en céramique ou en acier inoxydable. Refermer le flacon de décapant. À l'aide d'une brosse dure, tamponnez la brosse dans le dissolvant de flux et frottez une zone de la planche. Répétez jusqu'à ce que vous ayez entièrement nettoyé la surface de la planche. J'utilise une brosse de nettoyage de pistolet à cet effet. Les poils sont plus rigides que la plupart des brosses à dents.

Je remets le décapant non utilisé dans la bouteille. Je ne sais pas si c'est correct ou pas. Je n'ai pas remarqué de problèmes liés à cette opération.

Étape 9: placez et soudez toutes les pièces du trou creux

Une fois que le dissolvant de flux s'est évaporé de la carte, placez et soudez toutes les pièces du trou creux, du plus court au plus haut, une à la fois.

Étape 10: affleurer les goupilles à trou traversant

À l'aide d'une pince coupante, coupez les broches des trous traversants sous la planche. Cela facilite l'élimination des résidus de flux.

Étape 11: Réchauffer les broches traversantes après avoir coupé

Pour une belle apparence, réchauffez la soudure sur les broches du trou traversant après avoir clipsé. Cela supprime les marques de cisaillement laissées par la fraise à ras.

Étape 12: Retirez le flux de trou traversant

En utilisant la même méthode de nettoyage que précédemment, nettoyez le dos de la planche.

Étape 13: Mettez le tableau sous tension

Mettez la carte sous tension (6 à 12V). Si rien ne frit, mesurez 5V et 3,3V à partir de la grande languette sur les deux puces du régulateur.

Étape 14: Chargez le Bootloader

Cette étape définit la vitesse du processeur, la source d'horloge et d'autres paramètres de fusible ainsi que le chargement du chargeur de démarrage.

Vous aurez besoin d'un FAI pour cette étape. Vous pouvez utiliser n'importe quel FAI tel qu'Arduino comme FAI, à condition que le FAI soit 3v3. L'ISP que j'ai conçu a un connecteur ISP 3v3. Voir

Très important: vous devez utiliser un FAI 3v3 ou vous risquez d'endommager les composants de la carte

Dans le menu Arduino IDE Tools, sélectionnez "Arduino Pro ou Pro Mini" pour la carte et "ATmega328P (3.3V 8MHz)" pour le processeur.

Débranchez l'alimentation de la carte si vous utilisez un câble ISP à 6 fils.

Connectez le câble ISP de l'en-tête ICSP sur la carte à l'ISP 3v3. Réglez le commutateur DPDT près de l'en-tête ICSP sur "PROG".

Sélectionnez "Arduino en tant que FAI" dans l'élément de menu Outils-> programmeur (ou tout ce qui est approprié pour le FAI que vous utilisez), puis sélectionnez graver le chargeur de démarrage. En plus de télécharger le bootloader, cela réglera également correctement les fusibles. Sur la photo, la planche de gauche est la cible. Le conseil sur la droite est le FAI.

Débranchez le câble ISP.

Étape 15: Téléchargez le croquis

Connectez un module adaptateur série 3v3 TTL au connecteur série de la carte.

Mise à jour: 18-mars-2021: j'ai apporté quelques modifications mineures au croquis pour corriger un bug qui se produit lorsque l'alerte est déjà en cours de lecture lorsqu'elle reçoit un autre message. Contactez-moi si vous souhaitez la version mise à jour du croquis

Téléchargez le software.zip attaché à cette étape. Vous pouvez soit mélanger ces sources dans votre dossier Arduino, soit modifier l'emplacement du carnet de croquis dans les préférences Arduino pour pointer vers ces sources. La méthode préférée est de garder ces sources séparées.

Vérifiez/compilez le sketch AudioAlertRFM69.

Téléchargez le croquis s'il compile sans aucune erreur.

Étape 16: Créez le fichier hexadécimal MP3 FAT

Cette étape suppose que vous prévoyez d'utiliser la puce NOR Flash intégrée comme source MP3. Vous pouvez passer à l'étape 18 si vous ne prévoyez pas d'utiliser la puce NOR Flash comme source MP3. Cela signifie que vous utiliserez une carte SD ou une clé USB comme source MP3.

Le but de cette étape est d'obtenir une image d'un système de fichiers FAT16 contenant les clips MP3 à lire depuis NOR Flash comme source sur l'EEPROM NOR Flash. L'ordre des fichiers dans le répertoire racine FAT détermine l'index MP3 que vous référencerez à partir du logiciel lors de la lecture d'une alerte.

Le fichier MP3 FAT Hex peut être créé à l'aide de mon application Mac OS FatFsToHex.

Si vous possédez un Mac ou avez accès à un, téléchargez l'application FatFsToHex depuis GitHub:

Notez que vous n'avez pas besoin de construire l'application, il y a un fichier zip dans ce référentiel contenant l'application construite.

Après avoir choisi les fichiers MP3 que vous souhaitez lire sur le tableau, lancez l'application FatFsToHex et faites glisser les fichiers dans la liste des fichiers. Définissez l'ordre de lecture en organisant les fichiers dans la liste. S'il s'agit d'un ensemble de MP3 que vous pensez pouvoir utiliser plus d'une fois, enregistrez l'ensemble sur le disque à l'aide de la commande de sauvegarde (⌘-S). Exportez (⌘-E) le fichier hexadécimal MP3 sur une carte SD, en nommant le fichier FLASH. HEX. Cela devrait être le seul fichier sur cette carte SD.

Je doute que quelqu'un construise réellement l'une de ces cartes, mais si quelqu'un le fait et que vous vous retrouvez coincé dans la création du fichier hexadécimal MP3, contactez-moi et je le construirai pour vous.

Étape 17: Chargez les fichiers MP3 sur l'EEPROM Flash NOR

Pour cette étape, vous avez besoin d'un Arduino en tant que FAI (ou de la carte que j'ai conçue) et d'un câble FAI à 5 ou 6 fils. Débranchez l'alimentation de la carte si vous utilisez un câble à 6 fils.

Si vous n'utilisez pas le FAI que j'ai conçu, le FAI que vous utilisez doit être chargé avec mon croquis Hex Copier et il doit avoir un module de carte SD conformément aux instructions du croquis HexCopier. L'esquisse HexCopier peut être exécutée sur n'importe quel Arduino avec un ATmega328p (et plusieurs autres ATMegas.) Cette esquisse se trouve dans le référentiel GitHub FatFsToHex.

Réglez le commutateur DPDT près de l'EEPROM Flash NOR sur PROG. Connectez le câble ISP entre l'ISP 3v3 et l'en-tête NOR FLASH en utilisant la broche de terre pour déterminer l'orientation correcte du connecteur. C'est le connecteur bleu sur les photos.

Une fois que l'alimentation est appliquée avec la carte SD insérée et le débit en bauds d'un moniteur série défini sur 19200, envoyez au croquis une lettre C et un caractère de retour ("C\n" ou "C\r\n"), pour commencer la copie. Voir la capture d'écran pour la réponse attendue du croquis du copieur exécuté sur le FAI.

Notez que l'application FatFsToHex dispose d'un moniteur série (voir photo.)

Étape 18: Testez la carte

Connectez un iPod ou une autre source sonore à la prise audio 3,5 mm étiquetée « IN ». Connectez une paire d'écouteurs à la prise étiquetée « OUT ».

Mettez la carte sous tension. Lire des pistes sur l'iPod. Vous devriez entendre ce qui est joué dans les écouteurs.

Connectez un adaptateur série 3v3 TTL à la carte. Réglez le débit en bauds sur 9600.

Jouez une alerte en envoyant le tableau « p1 ». Vous devriez entendre l'alerte couper tout ce qui vient de l'iPod. Il y a trop de paramètres de test qui peuvent être envoyés en série à la carte pour être décrits ici. Regardez la fonction de boucle de l'esquisse AudioAlertRFM69. Vous verrez une instruction switch qui répertorie tous les paramètres de test.

Pour tester l'émetteur-récepteur, vous avez besoin d'une autre carte telle que la télécommande décrite dans mon instructable Varmint Detector ou la carte complète du dépoussiéreur que j'ai conçue. Voir https://www.thingverse.com/thing:2657033 Ces cartes peuvent être programmées pour envoyer des messages à la carte d'alerte audio.

Vous pouvez également construire un ensemble de test sur une planche à pain, comme indiqué sur les photos. J'ai conçu des cartes de dérivation pour le RFM69CW et le HCW. Ces cartes fournissent un décalage de niveau afin que vous puissiez utiliser ces émetteurs-récepteurs avec un mcu 5V. (Le RFM69 est en 3v3.)

Si quelqu'un aux États-Unis souhaite acquérir l'une de mes cartes, nues ou construites, des pièces difficiles à localiser, contactez-moi (par message, pas sous forme de commentaire.) Comme indiqué dans l'introduction, les fichiers Gerber de la carte sont partagés sur PCBWay.