Receptor FM digital usando Arduino y módulo TEA5767 [Including a 3W+3W Class-D Amplifier]

Los transmisores/receptores de FM son uno de los circuitos favoritos de cualquier entusiasta de la electrónica. Este artículo/video mostró el diseño de un receptor FM digital completo con pantalla LCD y 3 pulsadores. Puede buscar de forma manual y automática señales de FM de 76 MHz a 108 MHz (modo de exploración). La intensidad de la señal también se muestra como un gráfico de barras en la pantalla LCD. La voz de salida es amplificada por un amplificador estéreo de clase D de 3W+3W que maneja alta calidad y suficiente potencia de audio. Utilicé una placa Arduino-Nano económica y popular como controlador. ¡Empecemos!

Tabla de contenido

A. Análisis de circuito
A-1 Módulo receptor de FM
A.2 Amplificador de audio
A.3 Controlador
A.4 Fuente de alimentación
B. diseño de PCB
C. Montaje y prueba
C.1 código Arduino
C.2 Pruebas
D Lista de piezas
Referencias

A. Análisis de circuito

La figura 1 muestra un esquema del dispositivo. Como puede ver, el circuito consta de tres partes principales: Arduino-Nano (controlador), módulo receptor de FM y amplificador de audio.

FIGURA 1: ESQUEMA DEL RECEPTOR FM DIGITAL

A-1 Módulo receptor de FM

El módulo receptor de FM se basa en TEA5767 [1, 2] papas fritas. Es un módulo famoso que se puede controlar a través del bus I2C. Cubre el rango de frecuencia FM de 76 MHz a 108 MHz. La salida maneja las señales de audio estéreo L y R que necesitan ser amplificadas. De lo contrario, el volumen será débil y no podrá escucharlo incluso con auriculares. Las tareas de selección de frecuencia y medición de la intensidad de la señal se realizan mediante el código Arduino-Nano.

R3, C7, C8 y C9 crean un filtro RC de paso bajo de primer orden que reduce el ruido de la fuente de alimentación. R1 y R2 son las resistencias pull-up requeridas para el bus I2C y CON1 es el conector UFL que proporciona la conexión de la antena. La figura 2 muestra el módulo TEA5767.

Figura 2: Módulo receptor FM TEA5767

A.2 Amplificador de audio

La parte del amplificador de audio consta de PAM8403 [3, 4] papas fritas. El chip es un amplificador HiFi Class-D de 3W+3W, que solo funciona con una sola fuente de alimentación de 5V. La máxima potencia de salida se puede lograr utilizando altavoces de 4 Ω. Según la hoja de datos, “El PAM8403 es un amplificador de audio Clase D de 3 W. No lo necesitamos, lo que ahorra costos del sistema y área de PCB”.

R4, R5, C11 y C12 se utilizan para enrutar el audio de salida al amplificador. También cree un filtro RC de paso alto para eliminar el ruido de baja frecuencia. La Figura 3 muestra el circuito de referencia para el chip PAM8403. P2 y P3 son conectores XH de 2 pines en ángulo recto que se utilizan para conectar los altavoces a la placa.

FIGURA 3: CIRCUITO DE REFERENCIA DE HOJA DE DATOS PAM8403

A.3 Controlador

El controlador del circuito consiste en una placa Arduino-Nano (AR1). La Figura 4 muestra la placa Arduino-Nano. La placa maneja una pantalla LCD 8*2 (LCD1) y también lee el estado de los botones SW1, SW2 y SW3. También transmite y recibe datos TEA5767 a través del bus I2C. R6 establece el nivel de contraste de la pantalla LCD, y C4, C5 y C6 se utilizan para reducir el ruido del botón pulsador mecánico (antirrebote).

Figura 4: Placa Arduino-Nano

A.4 Fuente de alimentación

TS2937 [5, 6] Un componente clave de la fuente de alimentación que proporciona un suministro estable de +5 V al circuito. C1, C2 y C3 se utilizan para reducir el ruido y POT1 es un potenciómetro de 2 vías (doble) de 50K con un interruptor. POT1 enciende/apaga el dispositivo y aumenta/disminuye el nivel de sonido. La foto 5 muestra una foto de POT1.

Potenciómetro de 2 vías (doble) con interruptor

FIGURA 5: POTENCIÓMETRO DE DOS VÍAS (DUAL) CON INTERRUPTOR

B. diseño de PCB

La Figura 6 muestra el diseño de PCB del receptor de FM digital. Esta es una placa PCB de 2 capas, revisión final. La placa Arduino-Nano se monta en la parte inferior y la pantalla LCD se monta en la parte superior de la placa, preferiblemente en conectores hembra. Esto es mucho más claro en la vista 3D y fotos reales. La figura 7 muestra una vista en 3D de la placa. La Figura 8 muestra una placa PCB fabricada de alta calidad para el circuito del receptor de FM digital.

FIGURA 6: DISEÑO DE LA PCB DEL RECEPTOR DE FM DIGITAL

Figura 7: Vista 3D de la parte superior e inferior de la placa PCB

Figura 8: placa PCB prefabricada de alta calidad

Para este proyecto de PCB, utilicé la biblioteca de componentes SamacSys (para IC1 e IC2) como de costumbre. Ahorra mucho tiempo, evita errores de diseño y reduce los costos del producto. Todas las bibliotecas de componentes de SamacSys (símbolos esquemáticos, huellas de PCB y modelos 3D) son gratuitas y siguen estrictos estándares industriales de huella IPC. Puede descargar e instalar la biblioteca desde componentsearchengine.com o instalarla directamente usando el complemento CAD proporcionado. Utilicé el complemento Altium, pero casi todo el software CAD de diseño electrónico es compatible, incluidos Eagle, KiCad, OrCAD, Proteus y más. [7]La Figura 9 muestra el software CAD compatible y la Figura 10 muestra la biblioteca de componentes seleccionada del complemento de Altium.

Figura 9: software CAD compatible con el complemento SamacSys

Figura 10: Bibliotecas PAM8403 y TS2937 seleccionadas del complemento de Altium

C. Montaje y prueba

El paquete mínimo de componentes es 0805. No hay problema para soldar la placa, pero puede solicitar una placa ensamblada profesionalmente. La Figura 11 muestra la placa PCB ensamblada desde arriba y la Figura 12 muestra la placa PCB ensamblada desde abajo. El tablero fue soldado a mano por mí. Además, se requieren cuatro espaciadores FF de 5 mm para fijar la pantalla LCD en la placa PCB.

Figura 11: Placa PCB ensamblada (vista superior)

Figura 12: Placa PCB ensamblada (vista inferior)

Se debe usar un conector UFL a SMA-F para conectar la antena a la placa. La figura 13 muestra este tipo de conector.

Figura 13: conector UFL a SMA-F

C.1 código Arduino

El código Arduino está disponible en el bloque de código a continuación. Simplemente conecte el Arduino-Nano a su computadora y compile/cargue el código.

código.ino

C.2 Pruebas

La frecuencia inferior es 76,0 MHz y la frecuencia superior es 108,0 MHz. Presione los botones Arriba y Abajo para aumentar o disminuir la frecuencia en 0,1 MHz. De manera similar, al mantener presionados estos botones aumentará o disminuirá continuamente la frecuencia. Por lo tanto, es muy fácil bloquear el receptor en la frecuencia deseada (estación FM). Además, el botón de escaneo puede buscar automáticamente estaciones de FM suficientemente potentes y bloquear el receptor en una frecuencia.de nuevo para buscar la siguiente emisora.[スキャン]tienes que apretar el botón.

La intensidad de la señal de FM se muestra como un gráfico de barras en la pantalla LCD. En la Figura 14, el receptor está configurado en una estación de FM potente en la frecuencia de 100,0 MHz.

Potente estación FM con frecuencia de 100.0MHz

Figura 14: El receptor está configurado en una estación FM fuerte en la frecuencia de 100.0MHz

D Lista de piezas

La figura 15 muestra la lista de materiales. ¡Construye tu dispositivo y diviértete!

Figura 15: Lista de materiales (BOM)

Corrección: El valor de R7 es 0R (1206). IC1 debe usar TS2940CW50 (SOT-223). Utilice un altavoz de 8 ohmios para evitar el estrés térmico que puede sufrir el regulador IC1 con una potencia de salida alta, o utilice un regulador más fuerte.