Масштабируем карманный радиоприемник. Рецепт. Часть 3. ...Разместим все это в небольшом корпусе.

Наконец-то пришла пора придать нашей конструкции окончательный вид. Вольно расположившиеся на поверхности рабочего стола в виде тестового стенда детали и модули будут помещены в корпус подходящего размера.

А вот, кстати, и он сам. Смотрите, какой замечательный!

Когда-то я размещал в таком же корпусе карманный фонарик.

А теперь мы поместим в него масштабированный карманный радиоприемник.

Заказывал я его, да, конечно же, снова на tixer.ru, вот здесь. Хотя вполне допускаю, что аналогичный корпус, и даже гораздо дешевле, можно присмотреть на Ali. Я не смотрел, если интересно, попробуйте поискать его сами.

Чем же данный корпус замечателен?

Прежде всего - своими размерами.

Внешние размеры корпуса 70х40х23 мм.

Они оказались подобраны так, что в него хорошо уложились большинство модулей нашей конструкции (почти все!).

Он конечно не такой плоский, как ваш iPhone, но вполне удобно размещается в кармане куртки или пиджака.

Во-вторых, у нашего корпуса очень простая конструкция. Никаких винтиков-гаек-болтиков-шайб-стоек для крепления не нужно. Задняя крышка закрывается пластиковыми защелками, открывается легко и просто, без отверток, просто ногтем.

Прозрачная прямоугольная пластинка на предыдущем фото - вырезается из пластиковой крышки от сметаны или йогурта и будет впоследствии использована в качестве изолятора.

В-третьих, данная коробочка - волшебная и загадочная, правда-правда.

Волшебство в том, что в ней прекрасно размещаются все модули, но по отдельности, а загадка - как их разместить все вместе, и чтобы они друг-другу не мешали.

А может это я просто в детстве мало играл в Sokoban и в объемный тетрис...

Но, хватит пространных рассуждений, пора приступать к сборке!

Процесс итерационный, вооружаемся линейкой, используем штангенциркуль и примериваем каждый из модулей к корпусу и к другим комплектующим, стараясь сообразить насчет взаимного их расположения. Если получается, размечаем в корпусе отверстия для органов управления, если нет, переставляем фигурки по отдельности и вместе в объеме корпуса (совсем как в тетрисе) и пробуем снова.

Так, модуль за модулем находят свое положение в корпусе.

В результате нескольких примерок производим разметку будущих отверстий.

Затем вооружаемся сверлильным станком, сверлышками разного диаметра и мелкими надфилями, высверливаем отверстия и вытачиваем пазы, время от времени производя примерку снова. Кстати, если нет сверлильного станка можно использовать сверлилку на моторчике, или просто стальную развертку, пластмасса корпуса очень мягкая, как масло, обрабатывается легко.

А еще, при разметке и высверливании отверстий под громкоговоритель в качестве шаблона-кондуктора можно использовать круглую металлическую решетку для слива воды в ванной или в раковине на кухне с подходящим рисунком отверстий.

Сам корпус после высверливания и вытачивания выглядит так.

Вариант крепления телескопической антенны:

- помещаем первое (самое толстое) звено антенны в пару-тройку слоев термоусадки (диаметром 5-6 мм), так, чтобы после их нагрева итоговый диаметр был на доли миллиметра больше, чем диаметр выходного отверстия в корпусе. Тем самым слой термоусадки будет не давать вываливаться полотну антенны из корпуса.

- обрезаем край термоусадки на антенне так, чтобы помещенная в корпус антенна упиралась в стенки корпуса краем термоусадки и противоположной стороной, сама антенна при этом должна входить в корпус с некоторым усилием.

- при окончательной сборке приемника боковая сторона термоусадки промазывается моментальным клеем, антенна вставляется в корпус и прижимается клееной стороной к стенке корпуса. Как клей застынет - фиксация антенны в корпусе обеспечена.

- если потребуется разобрать конструкцию, например для ремонта, слой термоусадки просто разрезается продольно лезвием или тонким ножом, антенна из нее вытаскивается, остатки термоусадки отдираются от стенки корпуса. При повторной установке используем свежую термоусадку.

В ходе примерок модулей к корпусу также подгоняем длину монтажных соединительных проводов, стараясь не оставлять лишнего.

Сами модули размещаются в корпусе слоями, на двух уровнях.

Так как из-за ограниченного размера пайка коммуникаций между уровнями в самом корпусе затруднена (а сообразил я это только на этапе сборки), то пришлось использовать дополнительный разъем. Причем сначала я использовал разъем со стандартным шагом 2.54 мм между контактами. В результате не поместилась телескопическая антенна. Пришлось использовать разъем с шагом 2.0 мм.

Первый слой после очередной примерки выглядит так.

Переключатель режима MUTE (он частично виден под светодиодом MP3-плеера и над разъемом карты) для фиксации припаян корпусом с двух сторон к плате плеера с помощью луженого медного провода диаметром 1 мм.

В корпусе первый слой размещается так.

Между первым и вторым слоем нужно проложить слегка обрезанную прозрачную пластиковую изоляционную прокладку (вырезанную из крышки от сметаны или йогурта, была на фото в начале).

Второй слой - это непосредственно плата радиоприемника с кнопками управления. К ней подпаяна ответная часть разъема.

Чтобы кнопки управления приемником расположились на нужной высоте в корпусе, кнопочный разъем X2 на плате приемника пришлось приподнять на 3.5-4 мм. Делалось это так: на кнопочный разъем X2 на плате наклеивалась полистироловая накладка толщиной 1.5 мм, а на нее сверху наклеивался еще один разъем, контакты которого припаивались к контактам нижнего.

В исходных размерах плата радиоприемника в корпус не помещалась, ошибся при ее проектировании на 2 мм, не учел, что ход кнопок всего лишь миллиметр. Поэтому пришлось снова взять в руки напильник и сточить часть платы приемника и часть платы кнопок управления.

На рисунке ниже стачиваемые области ограничены красной пунктирной линией.

После этого вместо сточенных печатных проводников добавилось две проволочных перемычки. На нижнем рисунке проволочные перемычки выделены зеленым цветом.

На работу с напильником ушло примерно полчаса, все быстрее, чем заново печатную плату разрабатывать и паять.

Очередную версию радиоприемника я пока не планирую делать, но если когда-нибудь доведется, начну с разработки новой печатной платы. При этом элементы R1, C2, C3, C4 выберу в SMD-исполнении - освободится немного места на плате. Переключатели также постараюсь подобрать меньшего размера.

Кнопки управления приемником перенесу с отдельной платы на основную, выберу их в угловом варианте. При этом отпадет необходимость в разъеме X2. На освободившемся пространстве можно будет установить межуровневый коммуникационный разъем (сейчас он висит в воздухе) с шагом между контактами 2.0 мм.

Керамические переходные SMD-конденсаторы, которые сейчас напаяны на контакты гнезда наушников можно также разместить на основной плате. Впрочем, и само гнездо наушников тоже.

Ну и заодно попробовать упростить конструкцию, быть может, отказавшись от дополнительной платы кнопок управления плеером, чтобы управлять плеером можно было теми же кнопками, что и радиоприемником.

Надеюсь, после таких изменений напильник при сборке не понадобится.

Хотя все это может и не быть реализованным, говорят же, хочешь насмешить богов - расскажи им о своих планах.

А радиоприемник с уложенным вторым слоем при очередной примерке выглядит так.

На какой-то из примерок я обратил внимание на зарядное устройство, точнее на ток заряда аккумулятора. Он регулируется в зависимости от сопротивления токоограничительного резистора в соответствии вот с этой таблицей.

(Источник: https://alitrack.ru/review/8416.html).

Исходно установлен ток заряда в 1 Ампер (величина резистора 1.2 кОм). Я установил резистор на 2.7 кОм, понизив ток заряда примерно в два раза.

Зачем?

Чем ниже ток заряда аккумулятора - тем дольше он прослужит.

Хотя до полного уровня при каждой зарядке будет заряжаться больше по времени.

Когда-то где-то я прочитал, что для литиевых аккумуляторов оптимальным считается выставлять ток заряда в 1С - то есть не более одного значения энергоемкости аккумулятора. Энергоемкость аккумулятора BL-5C заявлена в 1000 mAh (в реальности меньше), соответственно максимальный зарядный ток - не более одного Ампера. Я не знаю, насколько это достоверно, но стараюсь придерживаться этого правила.

Сам же аккумулятор постараемся разместить на задней крышке корпуса.

Для начала просверлим в нем отверстие для наблюдения за индикаторами на плате зарядного устройства.

Затем вклеим в это отверстие прозрачную пластиковую круглую верхушку, предварительно отрезанную от сгоревшего мощного осветительного светодиода. Да-да, а зачем еще хранить сгоревшие мощные осветительные светодиоды? Только для таких вот случаев. Желтый люминофор из него, похожий на желе, использовать не получится, а прозрачная пластиковая колба очень пригодится.

Добрались и до аккумулятора.

Почти в каждом своем посте я обращаю внимание уважаемых читателей на то, что современные литий-ионные аккумуляторы настоятельно не рекомендуется вскрывать, паять, нагревать, деформировать, разбирать на составные части, заливать водой или другими жидкостями, замыкать их контакты, подвергать ударам молотком или использовать вздутыми.

В общем с ними нужно обращаться бережно и осторожно.

И что же мы видим на следующем фото? Грубейшее нарушение моих же собственных рекомендаций!

Я его припаял.

Ну не было у меня подходящих пружинок для контактной группы!

В оправдание могу сказать - для каждого контакта процесс происходил в два быстрых касания жала паяльника: первым касанием контакт залуживался, после остывания вторым касанием к контакту припаивался миллиметровый медный луженый, уже отформованный, провод. Температура нагрева при этом контролировалась. Пальцам, держащим аккумулятор, было не горячо, и даже не сильно тепло, просто тепло. Остывал он примерно полминуты.

Еще раз повторю - так делать не хорошо! Так делать не нужно! Это риск!

Тем более, что при последующей замене его снова придется паять.

Но если вдруг это сделать пришлось, лучше, чтобы аккумулятор был при этом предварительно разряжен через мощные резисторы током не более 1 Ампер.

Из плюсов - с помощью припаянного разъема мы исключаем ситуацию нарушения контакта (или дребезга контактов) в контактной группе при эксплуатации. Но этого, как увидим далее, можно достичь и не такими опасными способами.

На обратной стороне задней крышки корпуса приклеиваем секундным клеем ограничивающую полистироловую планку.

И вот так выглядит вся наша энергетическая установка.

Через разъем и красно-черный провод аккумулятор подключается к зарядному устройству и цепям питания радиоприемника.

Размещение аккумулятора таким образом довольно удобно, аккумулятор словно создан под размер задней крышки данного корпуса. Да вот беда, всего лишь в двух измерениях - по длине и ширине. А в нашем трехмерном мире торчащие лишние пара миллиметров по высоте, к сожалению, могут стать решающими. Что, к сожалению, и случилось.

Изначально планируемый для питания конструкции аккумулятор BL-5C при окончательной сборке не позволил закрыть крышку.

(Я уже по-всякому пробовал, никак).

Но безвыходных ситуаций не бывает.

И вот решение задачи.

Это План-Б, запасной вариант.

Пришлось, вслед за ведущими мировыми высокотехнологичными корпорациями перейти с жесткокорпусного литий-ионного аккумулятора на бескорпусной, неснимаемый Li-Po. Который на пару миллиметров тоньше и имеет энергоемкость на пару сотен мАh меньше. И для нашей конструкции он вполне подойдет.

Также производитель уже вывел наружу из него пару проводов, припаять контактный разъем к ним очень просто. И главное - не опасно! Только постарайтесь при пайке их не замыкать.

Крепиться он будет с помощью прозрачной пластиковой пластинки-открывашки, ее также можно вырезать из крышки баночки от сметаны или йогурта. Затем ее нужно загнуть по верхней и нижней боковым граням.

Своими "ушками" этот прозрачный отсек приклеивается секундным клеем к задней крышке корпуса, главное при этом не залить клеем сам аккумулятор, его провода и круглое прозрачное окошко индикации.

В итоге наша энергоустановка станет такой.

Ток потребления радиоприемника в громкоговорящем режиме при среднем уровне громкости составляет 50-80 мА.

При максимальном уровне громкости, в пике, достигает 150 мА.

При использовании наушников максимальный потребляемый ток 28 мА.

Ток покоя составляет 23 мА.

Ток потребления MP3-плеера в громкоговорящем режиме при среднем уровне громкости составляет 80-100 мА.

При максимальном уровне громкости, в пике, достигает 200 мА.

При использовании наушников максимальный потребляемый ток 28 мА.

Ток покоя составляет 23 мА.

Выходная мощность усилителя при этом примерно 200-300 мВт - вполне хватает для озвучивания небольшой комнаты.

При энергоемкости аккумулятора в 800 мА/час в зависимости от выбранного режима одной зарядки хватает от нескольких часов до примерно пары дней непрерывной работы.

В общем, мне этого вполне достаточно.

Для зарядки, как обычно, используем любой доступный пятивольтовый источник питания с миниUSB-выходом.

Я пользуюсь для этого стационарным компьютером, но можно использовать и зарядное USB-устройство, PowerBank или какой-нибудь другой USB-гаджет.

Время до полной зарядки аккумуляторов составляет примерно полтора-два часа (помните про уменьшенный в два раза ток зарядки?).

А как же неиспользованный BL-5C? Пока просто отложим его в сторону. Он нам еще пригодится. Позже. В другой истории.

Перед окончательной сборкой еще раз проверим, как закрывается крышка, все ли в порядке, не нужно ли чего-то еще?

А как насчет внятной индикации процесса зарядки?

Изначально я предполагал, что SMD-светодиоды платы зарядки будут видны через прозрачное окошко в задней крышке.

Но их яркий свет теряется в переплетениях зарослей проводов.

Придется доставлять его к окошку отдельно и принудительно.

Например, с помощью световода, выточенного из кусочка прозрачного оргстекла.

Или, что проще, заменив SMD-светодиоды на обычные, на длинных и тонких ножках.

Можно было бы использовать один трехвыводной двухцветный светодиод, но те из них, которые мне удалось разыскать, выполнены по схеме с общим катодом. А для схемы зарядки нужно соединение с общим анодом.

Так что сделаем наш индикатор из двух обычных трехмиллиметровых прозрачных светодиодов круглого сечения (я брал их в наборе, но можно выбрать и по отдельности).

Один из них - рубиново-красный, второй - изумрудно-зеленый.

Сточим аккуратно напильником их корпуса, приближая сечение к вытянутому полукругу, не затрагивая светоизлучающую конструкцию. Выбираем места стачивания так, чтобы при складывании плоскостей выводы анода и катода одного светодиода оказались рядом с одноименными выводами другого.

Сложим друг с другом вместе, предварительно нанеся снизу, близ выводов, на плоскости половинок крошечную каплю секундного клея. Полностью на плоскости клей я наносить поостерегся - оргстекло от клея мутнеет, а нам нужны прозрачные, хотя бы сверху, линзы.

Дополнительно стянуть половинки можно, надев на них полоску термоусадки.

Теперь нужно спаять аноды светодиодов вместе.

Формуем выводы и припаиваем полученный кустарным образом светодиод к плате зарядного устройства, вместо типовых SMD-светодиодов.

Теперь индикация в порядке, видна издалека. И поверьте, вживую она гораздо красивее и уютнее, чем получилась на этой фотографии.

Можно собирать масштабированный радиоприемник окончательно.

Для этого еще раз его разберем и сложим снова, на этот раз фиксируя отдельные модули в корпусе с помощью небольших полистироловых планок и секундного клея. Ни винтиков ни гаек при этом не используем, так как не уместились бы они в корпусе.

Данный процесс не показываю, потому как трудно в нем что-либо разобрать среди мешанины плат и цветных проводов, да и выглядит это не очень привлекательно. В случае возможного ремонта приклеенные планки будут отдираться от стенок корпуса или срезаться ножом, затем при последующей сборке на их место будут наклеиваться новые.

После сборки осторожно потряс устройство над ухом, по результатам докладываю, нигде не звенит, не скрипит, не щелкает и не болтается. Кнопки нажимаются исправно, переключатели переключаются. И да, главное - звучит! Радиопередачи принимаются, фонотека танцуется.

Визуальное сравнение с первой версией радиоприемника.

Сопоставление размеров.

Краткая памятка по управлению агрегатом.

Также, но несколькими месяцами ранее, был собран еще один вариант аналогичного громкоговорящего карманного радиоприемника. По такой же схеме и с несколько иным рисунком печатной платы. Его вы можете видеть на заглавной фотографии и ниже. От описанного в данной статье он отличается более просторным корпусом - свободного места в нем достаточно, ужиматься не пришлось.

Здесь, вместо одного громкоговорителя применена пара, включенных параллельно - громкость стала немного выше.

Хромированные решетки вентиляторов, привинченные на лицевой стороне корпуса - чисто декоративное решение. Но с ними приемник звучит, даже положенный лицевой плоскостью на стол.

На поверхности задней крышки в корпусе размещены пара аккумуляторов BL-5C, соединенных параллельно - заряжать приемник приходится вдвое реже.

И еще одно - в нем использована несколько иная конструкция MP3-плеера (я брал в tixer.ru, но там дорого, лучше ищите этот модуль на Ali в пять раз дешевле).

Данная плата MP3-плеера (при аналогичных микросхемах плеера и усилителя) уже содержит кнопки переключения режимов, также есть дополнительный разъем для подключения USB-флешек, а не только карт памяти. Разъем для подключения головных телефонов тоже присутствует, и, самое интересное, что громкоговоритель автоматически отключается при подключении стереотелефонов - не нужен дополнительный переключатель сигнала MUTE.

Вот вроде и все о семействе масштабированных радиоприемников.

И если вы дочитали эту серию статей до конца - спасибо вам за проявленный интерес.

А какую именно конструкцию для повторения вы выберете (и нужно ли вам это вообще) - это уж решайте сами.

Предыдущие посты по данной теме:

29.11.2018

С уважением, Ваш @mp42b.