To nu toe had ik mijn schema's met Orcad gemaakt. Aangezien ik intussen niet meer de beschikking heb over een licentie daarvoor, moest ik op zoek naar een ander pakket. Ik ben toen uitgekomen op KiCad. Dit is geheel gratis, en heeft bovendien een geïntegreerd printlayoutpakket. Dit printlayoutpakket heeft bovendien veel meer mogelijkheden dan ik gewend was. Zo hoeft de print niet meer zuiver rechthoekig te zijn. Verder is de 3D weergave heel handig. Het was natuurlijk wel even werk om mijn oude symbolen om te zetten van Orcad naar KiCad, maar uiteindelijk is alles goed gekomen.

Voor de voeding heb ik uiteindelijk toch gekozen voor een ouderwets lineair ontwerp met een transformator. Zoals bij velen bekend is, gaan schakelende voedingen en middengolf slecht samen. Toch heb ik bij mijn prototype wat opties voor schakelende voedingen open gelaten. Ik heb er wat mee geëxperimenteerd, en het resultaat viel niet tegen. Toch hou ik het voorlopig bij het lineaire ontwerp. De PLL-modulator heeft 15 volt nodig, terwijl de rest van het ontwerp op 5 en 3,3 volt draait. De 3.3 volt wordt door de ESP32 module gemaakt, zodat enkel de 5 volt gemaakt moet worden. Voor de 15 volt is een transformator van 15 volt AC nodig. Die geeft na gelijkrichting een DC spanning van ruim 20 volt af. Om daaruit direct de 5 volt met een lineaire regelaar te maken, zal er behoorlijk wat vermogen moeten worden "opgestookt". Daarom heb ik voor een transformator met twee maal 7,5 volt gekozen. Die heb ik zo geschakeld, dat die zich als een 15 volt met middenaftakking gedraagt. Vanuit die halve DC spanning is met veel minder verlies de 5 volt te maken.

Dit geeft het volgende schema:

Aan de rechterkant staan nog wat opties voor (gedeeltelijk) gebruik van schakelende voedingsmodules. De details daarover laat ik voorlopig voor wat ze zijn.

Otto

--
Ohm sweet Ohm...

Hallo Otto,

Op de laatste dag van 2023 nog een prachtig ontwerp, ik mag rustig zeggen dat het een mooi ontwerp is wat bij vele mede forummers in de smaak zal vallen zo ook bij mij.
Je oude ontwerp is hier ook al vele jaren actief en mocht het zover komen dat er printen beschikbaar zijn zal ik zeker meedoen, met dank voor je inzet en een prettige jaarwisseling.

Met vriendelijke groet,
Jan van de Westelaken

Hey Otto,

Wat een leuk ding. Lijkt me wel wat om dat te bouwen. We gaan in maart verhuizen en dan komen de klassiekertjes met AM ook weer uit de verhuisdozen. Mocht je nog een bordje over hebben...

Groeten, Roland

Beste Otto,

Wat een onwijs leuk ontwerp.
Dit is natuurlijk leuk om na te bouwen.
Natuurlijk zou het mooi zijn als jij de printjes kan leveren.
Maar als jij de gerber files wil delen en eventueel het adres waar jij ze heb laten maken is dat misschien ook een idee.
Leuk project voor het nieuwe jaar.

Groet Karel.

Otto,
Je hebt weer een leuk goed uitziend project gemaakt.
Doe graag mee met een print.

De vorige draait ook nog steeds prima en kan ik straks meerdere zenders draaien

Interessant project, Otto.

Ik wil daar zeker aan meedoen.

Met vriendelijke groet,

Ad Zijlmans

Allereerst aan iedereen de beste wensen voor het nieuwe jaar.

In het tweede deel van het schema bespreek ik de processor, het audiodeel, en de gebruiksinterface (GUI).

Het hart van de schakeling is een ESP32 WROVER CAM module van Freenove:

Ik heb deze module gekozen, omdat een WROVER extra RAM (PSRAM) heeft, en die is nodig voor een goede werking. Waarom dan één met camera? Die is natuurlijk niet nodig, maar deze bordjes zijn dan nog steeds betaalbaar (zeker als je een kloon gebruikt).

Voor de display gebruik ik een standaard 128x64 OLED module, die op vele plaatsen te koop zijn. Voor de micro SD-kaart gebruik ik ook een adapter, zodat het monteren eenvoudig blijft. Bij deze adapter moet wel een versie worden gebruikt zonder een 5 naar 3,3 volt regelaar. Eigenlijk het model zoals onder is afgebeeld:

De knopjes voor de bediening zijn de haakse versies van de standaard 6x6 mm drukknoppen.
Verder is er seriële EEPROM opgenomen voor het opslaan van allerlei instelling. Dit zou ook in het filesysteem van de ESP32 kunnen, maar aangezien ik de EEPROM routines al had, was het makkelijker om deze te handhaven.

Voor de audio gebruik ik een PT8211 DAC die op de I2S bus is aangesloten. Hoewel de datasheet vermeldt dat die ook in DIL8 verkrijgbaar zou zijn, kan ik enkel de SO8 SMD versie vinden. Dit is dus één van de uitzonderingen met SMD. Gelukkig is SO8 nog behoorlijk groot, zodat met een beetje geduld die toch soldeerbaar is. Deze 2x16 bits DAC is niet het summum van de DAC's maar voor deze toepassing prima bruikbaar. Voordeel is dat die erg goedkoop is, en een uitgang heeft geschikt voor DC koppeling. Het filter aan de uitgang van de DAC is gekopieerd uit de datasheet. deze is misschien niet echt nodig, maar gezien de kosten, zag ik geen reden om die weg te laten. De uitgangen van het filter gaat rechtstreeks naar de FM stereo modulator. Een ander deel wordt gecombineerd tot mono bij opamp U11A. Met transistor Q1 kan het signaal gehalveerd worden, zodat een keuze voor 100% of 50% AM modulatie mogelijk is. Met opamp U11B wordt het audiosignaal versterkt tot het niveau (ca. 0 - 12 volt) voor de AM modulator. Via signalen DAC1 en ADC van de processor de uitgang van U11B zo afregelen, dat die precies tussen 0 en 12 volt ligt bij 100% modulatiediepte, en tussen 6 en 12 volt bij 50% modulatiediepte. (Hierdoor zal het zendertje iets sterker zijn bij 50% modulatie, dan bij 100% modulatie, maar dat zal niet heel veel uitmaken).

Tenslotte zie je nog wat optionele componenten. Dat is een IR ontvanger, waarmee het mogelijk zou kunnen worden om ook met een standaard afstandbediening commando's te geven. En verder een rotary encoder, die een vervanging van de vier drukknoppen kan worden. Voor beiden heb ik nog geen software beschikbaar, dus blijven ze eerst nog even in de la liggen.

Otto

--
Ohm sweet Ohm...

We zijn nu toegekomen aan de AM-zender.

Die is direct overgenomen uit het oorspronkelijke ontwerp. De DIP-switch voor het instellen van de frequentie is vervangen door een 8-bits schuifregister. De frequentie wordt dan door de processor ingesteld. De twee transistoren dienen voor de level-conversie van 3,3 volt naar 15 volt logica.

De laatste jaren viel mij op dat de folietrimmers uit het oorspronkelijke ontwerp steeds lastiger te vinden zijn. Daarom heb ik de mogelijkheid toegevoegd om in plaats daarvan een ceramische trimmer toe te voegen, of een varco van het type 223P die heel veel op Chinese websites wordt aangeboden:

Otto

--
Ohm sweet Ohm...

Dan zijn we nu bij de FM zender aangekomen. Hiervoor heb ik de kant-en-klare FM-zenderchip KT0803L gebruikt. Deze zie je vaak in die FM-zendertjes die je in de auto kan gebruiken om zo muziek vanaf je telefoon te kunnen afspelen. Het zendertje wordt dan in de sigarettenaansteker geplugd, en met een audiokabel met de telefoon verbonden. Met de komst van de geïntegreerde Bluetooth boordsystemen is dat heden niet meer nodig, maar die chips zijn nog ruim voorradig. Het zendertje wordt geprogrammeerd door de processor via I2C. Het voordeel van dit soot IC's is dat de antenne niet afgeregeld hoeft te worden. Je kunt dus op elk moment probleemloos naar een andere frequentie overschakelen. Hieronder het schema:

Helaas zijn deze IC's enkel in SMD te verkrijgen, maar net als bij de PT8211 is het een SO behuizing. Die zijn voor de meer ervaren elektronici nog prima te solderen met een fijne bout.

Toch heb ik nog de mogelijkheid behouden om er een module op te plaatsen. In dit geval eentje van de firma Elechouse:

Het gaat dan wel om V2.0. Om die te kunnen toepassen moet de 3,2 mm connector verwijderd worden, en kan de module met pin-headers op de print worden geplaatst. Achteraf gezien is het "gepruts" met die connector misschien ingewikkelder dan het plaatsen van een los SO IC . Dus raad ik aan om gewoon voor de losse opbouw te gaan.

Otto

--
Ohm sweet Ohm...

Dan zijn we nu aangekomen bij de print. Hieronder zie een screenshot van de het ontwerp zoals die nu bij mij in KiCad staat:

Het voordeel van dit pakket is dat je niet gebonden bent aan zuiver vierkante resp. rechthoekige printplaten. Ik heb daarom de hoeken wat afgerond, wat het schuiven in printgeleiders makkelijker maakt. Ook heb ik een "inkeping" gemaakt voor het OLED-display, zodat die mooi uitgelijnd met print kan worden gemonteerd. Ook zie je, dat ik alle 8 pins IC's dubbel heb geroute. Je kunt dus voor dat type naar keuze de DIL of de SO versie gebruiken. Voor de meeste zullen dat gewoon de DIL versies zijn, maar voor de PT821 wordt het de SO versie.

Een heel mooie optie is de 3D weergave. Van de meeste componenten heeft KiCad wel een 3D-model, maar voor de "moeilijke" componenten moet je het internet afstruinen. Soms vindt een passend model. Zo niet, dan laat je die gewoon weg, of maak je die zelf. Ik heb helaas geen ervaring met mechanische ontwerppakketten, dus ik ben gedwongen om ze weg te laten. Weglaten heeft echter geen gevolg voor de print zelf. De 3D-weergave geeft een prima mogelijkheid om te controleren of alle componenten netjes geplaatst zijn.

Van boven:

En wat geroteerd:

Je ziet hier ook een aantal van de optionele componenten, maar die kun je negeren.

Otto

--
Ohm sweet Ohm...

Hallo Otto,

Als er nog een print beschikbaar is dan neem ik hem graag van je over.

Verder heb ik nog een vraag over het afspelen van de MP3 op de micro kaart. Tot nu toe gebruik ik jou oude AM zender ontwerp met een schil er om heen om de frequentie in te stellen . De weergave is dan in meters of in frequentie. Dat is handig bij afregelen van zenderschalen soms staan deze in meters en soms in frequentie. Ik weet wel dat je dat kan berekenen maar het is toch handig als je dit direct kan zien.

Zit dit ook in jou nieuwe ontwerp?

Verder gebruik ik als signaal bron een MP3 speler met een audio (koptelefoon) uitgang. Ik heb lang moeten zoeken voordat je een MP3 speler had die echt random nummers speelt. Sommige spelen files die van één CD/DVD komen achter elkaar af, en zo zijn er wel meer varianten.

Weet je hoe deze MP3 speler werkt?

En als laatste vraag: Hoe wordt jou programma uiteindelijk op deze print geladen. Heb je daar een speciale programmer voor nodig. Of programmeer jij de IC's ?

Graag je reactie met vriendelijke groet,

Loek

Het laatste punt van het ontwerp is de software. Die heb ik geschreven op het Arduino-platform. Het voordeel daarvan is dat er veel voorbeelden van MP3 spelers, webradio spelers, Bluetooth spelers, enz de vinden zijn. Ik heb daar dankbaar gebruik van gemaakt, maar veel routines voor de gebruikersinterface, en de AM/FM-zender, heb ik gewoon uit mijn oude projecten geïmporteerd. Toch was het nog een hele klus om alles fatsoenlijk aan elkaar te plakken. Er zullen vast nog wel wat foutjes inzitten, maar alles werkt verder prima.

Hieronder zie een screenshot van mijn programmeeromgeving:

De oplettende Arduino-gebruiker zal het aantal files in het project wat beperkt lijken. Dat lijkt maar zo. De c++ files voor de hardware staan in de "src"-map. Die worden wel mee gecompileerd, maar komen niet in de menubalk. Daardoor blijft die mooi overzichtelijk

Het is verder ondoenlijk om de hele software te bespreken, maar als er vragen zijn, kun je ze gewoon stellen.

Otto

--
Ohm sweet Ohm...

Het is mij nog niet gelukt om iets op Github te krijgen. Daarom ook even op mijn website geparkeerd:

Schema: http://gloeidraad.nl/projects/ESP32-FM-AM-player/PLL_AM_OSC_1_5a_sch.pdf
Gerbers: http://gloeidraad.nl/projects/ESP32-FM-AM-player/PLL_AM_OSC_1_5a_gerbers.zip
Kicad project: http://gloeidraad.nl/projects/ESP32-FM-AM-player/PLL_AM_OSC_1_5a_kicad_project.zip

Het KiCad project komt niet helemaal meer overeen met de gerbers. Ik heb later nog wat optimalisaties in de libraries gemaakt, waardoor je fouten een waarschuwingen krijgt in de DRC.

In het schema krijg je een melding over een onaangesloten pin aan de netschakelaar (SW5), die kun je negeren (rechter muisknop => exclude this violation)

In het printontwerp:

• Een hele zooi clearance violations bij het 230V gedeelte. Die kun je ook negeren. Mail mij eventueel om die tijdelijk kwijt te raken.
  
• Een aantal clearance violations bij de soldeerjumpers. Die kun je veilig "excluden"
  
• Een aantal warnings over courtyards overlap. Ook die kun je veilig "excluden".
  
• Er staan al een aantal violations in de Exclusions lijst. Uiteraard kun je die veilig laten staan
  
• Een hoop geklaag over overlappende silkscreens. Zijn ook niet erg, negeren dus...

Verder zullen er flink wat meldingen komen of missende libraries. Die kun je ook negeren. Wil je zelf aan de slag, dan kun je ze uit het ontwerp kopiëren naar je eigen libraries. En dan weer toevoegen. Ook zullen sommige 3D modellen missen. Dat is voor het ontwerp niet belangrijk. Wil je ze toch gebruiken, mail me dan even.

Software volgt later...

Otto

P.S. indien je browser een veiligheidsissue aangeeft, dan kun je die negeren. Mijn website is nog http.

--
Ohm sweet Ohm...

Ik heb de print ontworpen voor een 0.96 inch 128x64 OLED display. Voor de toepassing is dat ruim voldoende, maar als je wat achteruitgaande ogen hebt is het toch wel even goed kijken. Nu zag ik dat ze er ook zijn in een 1.3 inch versie. Dat is toch 1,35 maal zo groot, en maakt voor sommigen een flink verschil uit.

Ik heb een paar van die dingen besteld om mee te spelen. Helaas bleken die aanvankelijk niet te werken. Na onderzoek was de oorzaak, dat er een andere controller op zit. Hoewel op internet wordt beweerd dat die onderling uitwisselbaar zijn, is dat niet het geval. Ik heb daarom even een print er bij gepakt, om alleen het display te kunnen testen. Om het verschil te laten zien, heb ik een afbeelding gemaakt van de print met beide types:

Hier zit het display naar voren geschoven op een connector, zodat ik makkelijk de twee displays kan verwisselen.

Intussen de software aangepast, zodat die met beide controllers overweg kan. Dit type past ook op de print, maar dan moet je wel op twee dingen letten. Ten eerste past het display niet in de uitsparing op de print. Dit kun je passend maken door de hoekjes van het display af te knippen:

Dat kan zonder problemen, omdat er in de hoekjes geen componenten of sporen zitten.

Ten tweede, moet je opletten op de aansluiting van de plus- en minvoeding op het display. Die is net omgekeerd als bij de meeste 0.96 inch displays. Dit kun je corrigeren met de soldeerjumpers op de print, maar in mijn geval zaten er ook soldeerjumpers (in de vorm van 0 ohm weerstanden) op de displayprint.

Otto

--
Ohm sweet Ohm...

Er liep de afgelopen dagen een discussie over de beschikbaarheid van het schema van de Freenove WROVER module. Ik kan de discussie echter niet terugvinden, en denk dat die dan ook verwijderd is. Uiteraard wil ik de discussie niet heropenen, maar geef even aan dat je het schema gewoon kunt downloaden van de Freenove repository. Je moet dan echter de "commit" downloaden, van net voordat het schema er uit verwijderd is.

• Ga naar https://github.com/Freenove/Freenove_ESP32_WROVER_Board
  
• Klik op commits bij het "klokje"
  
  
• Scrol in de lijst tot net vóórdat het schema verwijderd was (titel: update the codes)
  
• Klik aan het eind van de regel op <> (Browse the repository at this point)
  
• Klik op map "Datasheet"
  
• Daar vind je het schema "ESP32_Schematic.pdf" terug. Is misschien niet de allerlaatste, maar goed bruikbaar

Otto

--
Ohm sweet Ohm...