Беспроводные наушники своими руками
У вас есть наушники звук которых Вам нравится — но не нравятся провода?
Есть легкий способ от них избавиться — превратив старые добрые проводные наушники в современные беспроводные. Особенно приятно, что данное изделие получится полностью ремонтно-пригодным и если аккумулятор потеряет свою емкость — его всегда можно будет легко заменить. Данная переделка наушников не требует углубленных знаний в радиоэлектронике — достаточно уметь держать в руках паяльник.
Для того, чтобы сделать беспроводные наушники своими руками потребуется всего 5 компонентов
- Плата декодера MP3 Bluetooth аудио модуль MH-M28
- Зарядная плата TP4056 Micro USB 18650 для литиевых батарей, с двойной защитой
- Литий-полимерный аккумулятор (выбор зависит от наличия свободного места в наушнике — у меня его достаточно много поэтому я использую батарею LP803048 8*30*48мм и емкостью 1200мАч)
- Любой выключатель или кнопка с фиксацией
- SMD резистор — для настройки выходного тока зарядной платы под конкретно Ваш вариант аккумулятора (о нем чуть позже)
p.s: если использовать старый аккумулятор от смартфона — цена переделки будет где то в районе 150 рублей, а за такую цену качественные беспроводные наушники точно не купить.
Модуль MH-M28 прекрасен тем, что в нем уже есть встроенный усилитель для наушников. Питать его можно от батареи (3.7V-4,2 V), или через USB разъем, или внешнего источника питания напряжением 5V. Динамики наушников можно подключить либо через штекер, либо через контакты на плате.
В смартфоне или на ноутбуке (компьютере) он определяется как MH-M28, проблем с подключением не возникает, дальность прямой связи заявленная производителем 20м (одну капитальную стенку данный модуль прошибает на ура).
На плате также есть встроенный светодиод который показывает состояние подключения по Bluetooth.
На следующем шаге необходимо «подружить» плату зарядки TP4056 с тем аккумулятором который есть у вас в наличии. Не смотря на то, что сама батарея которая у меня есть уже содержит в себе контроллер защиты от короткого замыкания, глубокого разряда и перезарядки — необходимо ограничить зарядный ток. (все эти компоненты защиты присутствуют и в TP4056 , что позволяет использовать данный модуль и с АКБ без встроенной защиты).
Для литий-полимерных аккумуляторов, правило простое — ток зарядки не должен превышать ёмкость батареи (более подробные данные необходимо смотреть в документацию на конкретную батарею), но для увеличения срока службы рекомендуют этот ток снизить вдвое. Плата TP4056 в своей заводской конфигурации обеспечивает на выходе ток 1А, так, что если у Вас аккумулятор не большой емкости без переделки не обойтись. И еще одна проблема заключается в том, что TP4056 это линейный стабилизатор то есть всю избыточную мощность он будет переводить в тепло, а места в наушнике не так много и обеспечить хороший теплоотвод в таких условиях вряд-ли получится — поэтому я решил снизить максимальный зарядный ток до значения 580мА. (ставлю SMD резистор на 2 ком)
Ищем на плате резистор номиналом 1,2 ком и меняем на тот номинал, который обеспечит необходимо-допустимый для зарядки ток. p.s. у меня он почему-то оказался не в том месте где обычно гуглится по картинкам.
Настроенная плата TP4056 готова к подключению аккумулятора и нагрузки. На плате есть два светодиода, красный горит когда идет зарядка, зеленый когда зарядка окончена, от самого аккумулятора плата ничего практически не потребляет т.е. отключать её не обязательно, в ней также есть защита при подключении неисправных аккумуляторов — и весь функционал на самом деле достоин написания отдельной статьи.
Паять все будем по следующей схеме:
Принципиальная схема блютуз гарнитуры
В данном случае для передачи стереосигнала не осуществляется ни какого кодирования и декодирования, передача ведется на двух разнесенных частотных каналах, каждый для своего стереоканала, при помощи двух идентичных по схеме, но разных по несущей частоте передатчиков. Прием ведется на две столь же одинаковых приемника, настроенных на разные частоты.
Принципиальная схема одного канала передатчика показана на рисунке 1. Он работает в диапазоне 64-73 MГц или 88-108 МГц (для разных каналов). Схема в большей степени упрощается тем, что для дистанционных наушников дальность более 10-15 метров не требуется. По этому передатчик однотранзисторный с минимальным напряжением питания.
Модуляция производится НЧ сигналом, снимаемым с линейного выхода магнитофона (или другой аппаратуры). НЧ сигнал поступает на базу генератора на VT1 и влияет на его рабочую точку, что в свою очередь вызывает изменение емкости его перехода, которое неизбежно влияет на частоту настройки контура. Таким образом получается смешанная АМ-ЧМ модуляция (поскольку изменение напряжения смещения изменяет и уровень сигнала), но AM составляющая эффективно подавляется усилителем-ограничителем приемника.
Принципиальная схема приемника (одного из каналов) на рисунке 2. Сам ЧМ радиоприемный тракт собран на микросборке КХФ058. которая содержит полный ЧМ тракт, содержащий УРЧ, смеситель, гетеродин, УПЧ и предварительный УНЧ. Значение ПЧ низкое, около 70 кГц, в результате чего роль ФСС выполняет активный RC фильтр, имеющийся в микросхеме.
Кроме того, такая низкая ПЧ позволяет отказаться от входного контура, поскольку в отношении зеркального канала при полосе около 50 кГц этот супергетеродин ведет себя как приемник прямого преобразования.
В результате частота настройки приемника определяется только одним гетеродинным контуром, подстраивать который можно резистором R4, изменяющем напряжение на варикапе VD1 (подстройка необходима, так как кварцевой стабилизации нет, и на передатчик и приемник воздействуют внешние факторы, такие как температура, изменение напряжения источника питания, внешние емкости).
С выхода детектора НЧ сигнал поступает через регулятор громкости R7 на УМЗЧ, сделанный на микросхеме К174ХА10. Эта микросхема имеет полный тракт AM приемника, включающий и очень качественный УЗЧ, но поскольку микросхемы, имеющей только такой УЗЧ подыскать не удалось, используется эта частично (её AM радиотракт не подключен).
Передатчик смонтирован на двух одинаковых печатных платах (рисунок 3) по одной для каждого канала, и помещен в цилиндрический пластмассовый корпус с разъемом, расположенным на торце. Питание обеих каналов от одного элемента типа А316 (или «АА»). В качестве антенн используются два проволочных штыря длинами по 30 см, они направлены в разные стороны.
Катушки передатчиков для диапазона 64-73 МГц содержат L1-14 и L2 -10 витков, для 88-108 МГц соответственно 8 и 6 витков. Катушки бескаркасные, наматываются на винтах М3, которые после обработки выводов из них удаляются. Провод ПЭВ-0,31. Приемные тракты тоже смонтированы на отдельных платах (рисунок 4), но сама конструкция приемника сильно зависит от конструкции наушников.
Если они большие, типа ТДС16 платы можно расположить в их корпусах, там же поместить и источник питания (три элемента «AAA» или четыре дисковых аккумулятора типа Д-0.25). Если наушники маленькие, может потребоваться вынести источник питания в отдельный корпус, связанный с ними проводом, или в отдельном корпусе разместить весь двух канальный приемник
Приемники отличаются только катушками L1, их конструкция такая же как у катушек передатчиков. Эта катушка содержит 8 витков для диапазона 64-73 МГц или 5 витков для 88-108 МГц. Настройка сводится к сопряжению частот.
Для этого нужно включить оба приемника и настроить их на свободные участки своих диапазонов путем сдвигания и раздвигания витков их катушек (при этом R4 должен быть в среднем положении), а затем путем сдвигания и раздвигания витков катушек передатчиков, настроить передатчики на эти частоты.
Для улучшения согласования передатчиков с конкретным номинальным выходным сигналом аппаратуры нужно установить потенциометры на входах передатчиков, между разъемом X1 и конденсаторами С1.
СХЕМА УСТРОЙСТВА BLUETOOTH
Словом Bluetooth – называют технологию передачи данных по радиоканалу на небольшом расстоянии в несколько метров, для связи мобильных телефонов, компьютеров и других цифровых устройств. Интерфейс Bluetooth отличается низким уровнем энергопотребления и невысокой стоимостью. В настоящее время используется чаще всего для связи между сотовыми телефонами и беспроводными гарнитурами. Радиоинтерфейс Bluetooth предназначался для передачи данных и речевых сообщений.
В традиционном варианте гарнитуры модуль Bluetooth имеет микросхему, небольшой литий-ионный аккумулятор 3,7В 50 мА, микрофон, динамик и кнопку включения.
Низкая стоимость аппаратной части, хорошая степень защиты и простота в использовании — сделали весьма популярным этот стандарт. Bluetooth использует частоты в районе 2,4-2,48 ГГц и не требует лицензирования. На настоящее время мировое промышленное сообщество приняло эту технологию как общий стандарт.
Удобства для пользователей, которые обеспечивает технология Bluetooth, наверняка будет иметь огромную популярность. Скажем, когда вы приходите в офис, ваш карманный компьютер тут же автоматически синхронизируется с настольным ПК, передаются новые контакты на ваш мобильный телефон и т.д.
Bluetooth-модуль содержит формирующую, приёмо-передающую часть аппаратуры и встроенное программное обеспечение. Связь между модулем и хост-контроллером производится с помощью высокоскоростного USB-интерфейса или UART/PCM-интерфейса. Интерфейс хост-контроллера в модуле Bluetooth является командным интерфейсом. Хост через ИХК направляет команды, а в ответ принимает от модуля сообщения об их выполнении; менеджер связи устанавливает необходимую конфигурацию хост-контроллера.
Вluetooth имеет два варианта связи: синхронную и асинхронную. Первый вид рассчитан на установление симметричного соединения и служит для передачи голоса. Скорость передачи информации при этом 64 Кит/с. Асинхронный вариант предназначен для пакетной передачи данных, скорость передачи cоставляет 720 Кбит/с. В начале блока находится код доступа, за ним идёт заголовок пакета, содержащий контрольную сумму пакета и информацию о его параметрах, и в конце область, непосредственно содержащая пересылаемую информацию.
Схема одного из радиомодулей Bluetooth приведена ниже:
Спектр частот, выделенный для Bluetooth, имеет диапазон 2,402…2,480 ГГц, который разбит на несколько каналов. Полоса каждого канала 1 МГц. Смена каналов производится по псевдослучайному закону. Постоянное чередование частот позволяет радиоинтерфейсу транслировать информацию по всему диапазону и исключать воздействия помех со стороны других устройств. Если данный канал занят, система перейдёт на другой, свободный от помех.