Elektor Lab Notes 25: sensoren, ESP32, draadloze audio en meer
op
Welkom terug bij Elektor Lab Notes! Elke paar weken plaatsen onze ingenieurs en drukbezette redacteuren bij Elektor een paar labnotities en updates over nieuwe doe-het-zelf elektronicaprojecten, nieuws uit de techindustrie en handige tips voor ingenieurs. In deze editie van Lab Notes hebben we het over sensoren, ESP32-adapterboards, DIY-audiotransmissie, frequentiereferenties voor het lab en komende artikelen van Elektor Magazine. Deel je gedachten in het discussiegedeelte onderaan deze pagina. Voel je vrij om je eigen labnotities te posten en laat ons weten waar je aan werkt op je elektronicawerkplek!
Jean-François Simon (Ingenieur, Elektor)
Rubidium frequentie standaard adapter: Een paar maanden geleden, vertelde ik over mijn aankoop van een Rubidium frequentiestandaard. In de jaren 2010 waren deze in grote hoeveelheden goedkoop te vinden op eBay, maar die tijd is al lang voorbij! De keuze was dus veel beperkter en ik ging voor eentje die niet al te duur was, in dat geval de SA.22Cvan Symmetricom (nu Microchip). Deze oscillatoren hebben een uitstekende stabiliteit en hoewel hun absolute nauwkeurigheid niet zo hoog is als die van de beste GPS-gedefinieerde oscillatoren (GPSDO's), worden Rubidium oscillatoren over het algemeen gebruikt als back-up in geval van storing in de GPS-hardware. In het lab kunnen ze dienen als referentie voor interessante experimenten, zoals het meten van de stabiliteit van verschillende oscillatoren. Een break-out board is apart verkrijgbaar onder het merk BG7TBL, bekend onder liefhebbers van doe-het-zelf frequentiereferenties.usiasts.
Omdat de SA.22C bedoeld is om op een print te worden gemonteerd, zit de connector aan de onderkant. De print moet groot genoeg zijn, met voldoende koperoppervlak, om als koellichaam te dienen; als niet aan deze voorwaarden wordt voldaan, beveelt de fabrikant extra koellichamen aan. Ik ben van plan om een oud koellichaam van minstens dertig jaar oud te gebruiken om te helpen met koelen. Voor een snelle test is het echter praktischer om de hete kant naar boven te richten voor een betere natuurlijke convectie. Met het huidige ontwerp van de adapterkaart is het moeilijker om bij de connectors, indicatieleds en instelpotentiometer te komen als de hete kant naar boven is gericht.
Om dit te verhelpen heb ik de connectoren en de meeste bedrade componenten gedesoldeerd en aan de andere kant opnieuw gesoldeerd. De connectoren zijn nu weer goed bereikbaar en de twee elektrolytische condensatoren zitten nu verder weg van het koellichaam van de 7805, wat de betrouwbaarheid alleen maar ten goede kan komen. Als je dit doet, zorg er dan voor dat je de juiste bedrading van de 7805 spanningsregelaar behoudt; ik heb ervoor gekozen om het koellichaam iets te verhogen met ringen en de pennen eronder te plaatsen. Vier rubberen voetjes onder de SA.22C maken de hele opstelling stabiel op de werkbank.
Het uitgangssignaal van 10 MHz is geen perfecte blokgolf, maar voldoet prima als frequentiereferentie. Voor meer informatie over dit specifieke apparaat (looptijd, slijtagestatus, etc.) kan de seriële interface van de SA.22C worden gebruikt (zie de handleiding voor details). Het is ook mogelijk om een stukje software te gebruiken met de naam Lady Heather, ontwikkeld door Mark Sims alias "texaspyro" dat een hele reeks GPS-ontvangers en frequentiestandaarden ondersteunt. Ik heb verschillende ideeën voor het gebruik van deze Rubidium unit, waaronder het gebruiken als referentie en het vergelijken met het bekende GPSDO ontwerp gepubliceerd door “lars” op het EEVBlog forum. Hiervoor heb ik meer tijd nodig om vertrouwd te raken met de theorie. Later meer!
Testen van radar- en time-of-flight-sensoren: Ter voorbereiding van een komend artikel heb ik verschillende soorten bewegings-, afstands- en snelheidssensoren onderzocht. Enige tijd geleden kwam ik de A121 sensor from Acconeer tegen en die wilde ik graag uitproberen. Het is een radarsensor in de 60 GHz band en kan beweging detecteren en afstanden meten met een opmerkelijke nauwkeurigheid. De A121 kan onderscheid maken tussen stilstaande en bewegende objecten, waardoor functies zoals gebarenherkenning mogelijk worden. Om het maken van prototypes te vergemakkelijken is hij ook beschikbaar als een betaalbare soldeerbare module, de XM125, die zowel de sensor bevat als een STM32L431CBY6 microcontroller van ST die het gemakkelijker maakt om de Acconeer software te gebruiken. De XM125 is ook verkrijgbaar voorgemonteerd op een klein break-out board met voedingen en seriële converters, verkocht door SparkFun.
Naast radarsensoren zijn ook time-of-flight (ToF) sensoren erg interessant. Op de vorige foto zie je een evaluatiekit voor de VL53L8CX from STMicroelectronics, Dit is een 8x8 multi-zone ranging sensor aan de bovenkant van hun Time-Of-Flight assortiment. Omdat het een multi-zone sensor is, is gebarendetectie ook mogelijk. Ook het vermelden waard is de VL53L4CD, ook van ST, wat een goedkopere sensor is die geoptimaliseerd is voor korte afstanden. Er wordt nog getest; blijf kijken voor meer informatie!
Jens Nickel (hoofdredacteur, Elektor)
Een veelzijdig ESP32-board: In Lab Notes 23, liet ik een prototype zien van een ESP32-gebaseerd board dat enerzijds audio kan samplen (en uitvoeren) en anderzijds een audiostream kan verzenden (en ontvangen) via een Nordic nRF24 radiomodule. Ondertussen heb ik de eerste samples van een KiCad PCB ontvangen en gesoldeerd (die werd verfijnd door mijn collega Saad, die veel meer vertrouwd is met deze tool, vooral met de functies van het massavlak). Op de foto zie je twee van de drie prints die ik gebouwd heb, hier gebruikt als audiozender en -ontvanger. Interessant genoeg paste de officiële Espressif-voetafdruk die ik gebruikte voor het ESP32-S3 dev board in het midden niet op de dev boards die ik op Amazon had gekocht - en dit was (natuurlijk) het enige dat ik niet van tevoren had gecontroleerd. Met een beetje buigen kreeg ik het voor elkaar, en het bleek dat er twee vormfactor-varianten van de ESP32-S3 DevKitC zijn, met een breedte van 0,9 en 1 inch. Sommige baseplateboards die ik op internet vond zijn zelfs compatibel gemaakt met beide, met behulp van een dubbele pin header, en dat is precies wat Saad en ik van plan zijn voor de tweede versie van dat board. We willen dit in de volgende circuitspecial presenteren, maar ons ESP32-gebaseerde board – met extra connectoren, een extra voeding en meer plug-on boards – zal niet alleen geschikt zijn voor audio, maar ook voor een breed scala aan IoT-toepassingen. Blijf kijken voor onze updates hierover!
Een goedkope truc: Daaraan gekoppeld is mijn project waar ik samen met een vriend aan werk: onafhankelijke luidsprekerstations met een ingebouwde accu, versterker, draadloze audio-ontvanger en volumeregeling op afstand. We stappen nu over van analoge naar digitale audiotransmissie, en met een beetje knutselen is het me gelukt om een betrouwbare verbinding te krijgen met een zeer lage latency, wat cruciaal is voor DJ-toepassingen (geloof me, ik heb het meer dan eens bijna opgegeven). Een klein nadeel is dat je voor elk audiokanaal een zender nodig hebt, en met vier ontvangers zou ik zes van de hierboven beschreven "Veelzijdige ESP32-boards" nodig hebben. De in te pluggen Pmod I2S2 sampling/playing module kost ongeveer 35 euro – deze modules alleen al zouden een aanzienlijk bedrag opleveren voor een volledig geluidssysteem. Helaas had ik slechte ervaringen met veel goedkopere I2S in- en uitgangskaarten. Eén kaart van een Chinees bedrijf was echter zeker de tijd waard die ik moest besteden om het aan de praat te krijgen. De ESP32 Audio-Kit van AI Thinker is gebaseerd op een speciale ESP32-gebaseerde SoC en integreert ook een ES8388 audio codec in de metalen behuizing. Het board bevat een SD-kaartsleuf, twee microfoons en een kleine versterkerchip – allemaal niet nodig in mijn geval – maar toch is het hele board veel goedkoper dan mijn favoriete I2S-module alleen. Er zijn echter niet veel toegankelijke pinnen voor uitbreidingen, en veel ervan worden ook gebruikt voor andere functies op het board. Ik moest enkele SMD-weerstanden verwijderen om pinnen vrij te maken die ik kon gebruiken om de Nordic nRF24 radiomodule te interfacen, maar uiteindelijk lukte het me om hem aan de praat te krijgen en ik maakte een adapterprintje om interferentie te verminderen. Omdat deze gehackte, goedkope print ook het volume kan regelen, zijn mijn vriend en ik erin geslaagd om de kosten terug te brengen van ongeveer 150 euro voor draadloze ontvangst en volumeregeling op afstand naar ongeveer 40 dollar per station – en de oplossing is ook veel compacter. Trouwens, in de nieuwste Lab Talk, praten mijn collega's en ik over onze lievelingsprojecten – je moet de video zeker bekijken!
Discussie (0 opmerking(en))