Małe radio A N I A
Układ radioodbiornika FM z funkcją RDS oraz wyświetlaczem OLED

Popularny moduł radia FM z układem RDA5807M dostępny za kilka złotych zainspirował mnie do budowy w pełni użytkowego radia. W internecie możemy spotkać się z rozmaitymi projektami DIY, lecz większość projektów kończy się na obsłużeniu jakimś kontrolerem gotowego modułu za 1$ z ebay.com i ew. włożeniu do pudełka po dropsach. Tak też oczywiście można.
Ja jednak preferuję układy zakończone, mające w sobie chociaż minimalną wartość użytkową.

Założyłem, że radio będzie przenośne, o jak najmniejszych rozmiarach ale gwarantujące dobrą jakość dźwięku. Poszukiwania jakości rozpocząłem od znalezienia przyzwoitego głośnika, który jak najwierniej będzie potrafił przenieść ludzki głos. Wszyscy znamy jakość głosu/mowy w nowych(tanich) telewizorach. Niby jest głośno ale trzeba się domyślać co mówią. Po długich poszukiwaniach wybrałem glośnik Visaton FR 58 - 8 Ohm. Lepszego głośnika 58mm z tak płaską i szeroką ch-ką nie znajdę.


Skoro mam już głośnik to trzeba wybrać obudowę. Obudowa najlepiej z tworzywa ale nie z taniego polistyrenu lecz z ABSu, który już w dotyku sprawia dobre wrażenie i wygląd nie odrzuca. Przyzwoitą obudowę znalazłem w TME. Jest to obudowa TEKO 660.9. Obudowa całkiem zgrabna, z dwoma panelami alu, które można ew. wykorzystać. Jak na użytkowy prototyp jakość plastiku jest OK.
Pozostał jeszcze wybór wyświetlacza. Jako nocny radiosłuchacz mam już swoje preferencje. Wyświetlacz musi być dobrze widoczny zwłaszcza nocą. Wstępnie wybrałem wyświetlacz lcd od starej Nokii, lecz w nocy nie jest on dobrze widoczny. W ciemnym pokoju pierwszą rzeczą jaka się rzuca w oczy to biała plama, która później okazuje się wyświetlaczem czegoś co gra. LCD odpada. Pozostały wyświetlacze OLED. Do wybranej obudowy najbardziej pasował popularny, czarny wyświetlacz oled 1.3'' ze sterownikiem sh1106. Wyświetlany tekst jest w kolorze białym. Wyświetlacz OLED jest bardzo czytelny, bardzo oszczędny i nic lepszego do radyjka nie znajdę.


Kolejny temat z gatunku widocznych to przedni panel radia.
Radyjko powinno być ładne, przynajmniej dla mnie. Grafikiem nie jestem więc zdecydowałem się na prostą wizualnie formę urządzenia. Na przedni panel wybrałem laminat grawerski z powłoką o wyglądzie szczotkowanego aluminuim. Prosty projekt (DesignSpark Mechanical) wyeksportowałem do dxf i wysłałem do zakładu grawerskiego. Niestety tekst, który rzutowałem na płaszczyznę nie miał pozamykanych linii i w zakładzie mi to poprawiali (to takie info na temat kompatybilności plików dxf). Krawędzie okna wyświetlacza i przycisków dałem do warstwy pełnego cięcia.

Główne elementy mechaniczne są. Pozostało zająć się elektroniczną częścią radia. W obudowie pozostała w zasadzie połowa przestrzeni, która została wykorzystana na płytkę pcb, przyciski z wyświetlaczem oraz akumulatorek 18650. Zaprojektowałem układ (schemat wyżej), wygenerowałem pliki gerber i wysłałem do producenta płytek pcb. Po otrzymaniu pcb, uzbroiłem ją w elementy smd. Na prawym zdjęciu niżej widać uruchomiony wyświetlacz oled -ma on jeszcze folię ochronną.

Nad układami czuwa uC Atmega168. Do zaprogramowania użyłem środowiska Bascom. Kontroler komunikuje się z układem radia RDA5807F oraz wyświetlaczem za pomocą szyny I2C. Jako wzmacniacz mocy użyłem taniego układu PAM8403. Jego jakość jak na potrzeby radia uważam za rewelacyjną. Układ pracuje w klasie D, nic nie grzeje się, jest dobrze i oszczędnie. Szacuję, że radio przy codziennym kilkugodzinnym używaniu wytrzyma tydzień bez ładowania. Na tylnej ściance obudowy umieściłem gniazdo zasilacza 5V, służące do okresowego naładowania akumulatora 18650 Panasonic 3200mAh.
Układ zmontowany, włożony do obudowy, wszystko działa ale czy dobrze zagra? Nie. Głośnik włożony do pustej obudowy będzie rezonował, buczał itd. W takich konstrukcjach obudowa powinna być otwarta (jak stare radia lampowe) lub należy wnętrze obudowy wytłumić. Wykorzystałem zalegające gdzieś resztki samoprzylepnej gąbki akustycznej, którą kiedyś używałem do wygłuszenia drzwi samochodu. Paski gąbki/pianki ułożyłem w pierścienie otaczające luzem głośnik, oraz wykleiłem tył obudowy. Efekt głosu jak z puszki znikł. Radyjko zagrało bardzo ładnie. Polecam ten sposób.
Parę słów o oprogramowaniu.
Spędziłem masę godzin na poszukiwaniu sposobów obsługi wyświetlacza oled z sh1106, układu rda5807 itd. Wykonałem prototyp na płytce uniwersalnej, przećwiczyłem sobie elektrykę i uruchomilem peryferia. Do płytki wykorzystałem gotowce od chińczyka. W docelowej płytce tego nie praktykuję.


Układ RDA5807 dekoduje również sygnał RDS i we wszystkich opisach jakie znalazłem stosowane są rozmaite sposoby buforowania wiadomości aby tekst był bez krzaków. Próbowałem tego i ja -niestety z miernym skutkiem. W poszukiwaniu rozwiązania wyświetliłem sobie na wyświetlaczu zawartość rejestrów 0BH, a dokładnie bity 3:2 oraz 1:0. Są to rejestry wskazujące na poziom błędów odebranych informacji. Ku mojemu zdziwieniu krzaki w sygnale RDS pojawiają się nawet wtedy gdy poziom błędów jest równy zeru. Zrezygnowałem całkowicie z buforowania znaków. Bity 3:2 oraz 1:0 prezentują cztery poziomy błędów w dwóch strumieniach informacji RDS. Po spełnieniu warunku błędów 00 lub 01, znaki wypychane są bezpośrednio na wyświetlacz. Działa. Sygnał musi być jednak dobrej jakości bo RDS łatwo zanika.Dlaczego tak jest? Zerknijcie proszę na widmo sygnału FM. Nie dość, że moc informacji rds jest malutka, to jeszcze jest on umieszczony na 57kHz! Stare radioodbiorniki miały problem aby układ p.cz. osiągnął pilota 19kHz, a co dopiero 57kHz. Na szczęście technika układów scalonych tak się rozwinęła, że w czipie wielkości główki od szpilki jest to możliwe.


Szkoda, że niedługo wyłączą sygnał analogowy. Obróbka cyfrówki nie będzie ani oszczędna, ani nie zapewni jakości FM. Czeka nas jedna wielka kompresja 96kbit/s

Osobom pragnącym zrozumieć RDS polecam bardzo artykuł z EP. Opis kitu AVT5401 Radioodbiornik kieszonkowy z RDS. Jest tam co prawda inny chip radiowy ale metoda odczytu ramek sygnału rds jest zawsze taka sama.
Na schemacie i na płytce widać gniazdo słuchawkowe. Układ RDA5807 pozwala na podłączenie słuchawek, ale jakość dźwięku jest tak słaba, że zrezygnowałem z otworu w obudowie. Nie warto.