Интернет радио на основе проекта KaRadio

Привет,

Ну раз уж сегодня день вебрадио :)

Как-то на сайте пробегал обзор очередной самоделки интернет приёмника на основе проекта КаРадио, народ делился в комментариях своими вариантами, ну и я тоже. Судя по положительным отзывам, вариант получился достаточно интересным, попросили сделать обзор. Изначально этого не планировалась, поэтому процесс изготовления не получится показать полностью. С другой стороны, ничего хитрого и недоступного здесь нет от слова совсем, особые навыки не нужны ни в пайке, ни в обработке древесины и металлов.

Желание иметь на кухне что-то играющее в фоне возникло уже давно, но то пропадало, то снова появлялось и явно не попадало в wishlist на первые места. Много денег тратить не хотелось, да и выбора не было.
Хотя, с выбором вариантов интернет приёмников даже сейчас — примерно как с едой на излёте СССР в начала 90х — с голоду не умрёшь, но и брать-то почти нечего. Лет 5 назад у нас продавались колонки от Prology wr100/wr200 (больше не выпускают), есть Net'n'Joy, можно посмотреть Ocean Digital на Али, ну или искать что-то вменяемое на Ebay/Amazon. Стоит упомянуть проект Волна — в основе колонка с Али и модифицированная прошивка Ка-Радио (но цена кусается). По правде говоря, вариантов интернет приёмников вообще не очень, но ко всему этому ещё накладывается и ограничение по доставке — по какой-то неведомой причине в Россию (и не только — вообще за пределы США) мало кто шлёт. А если и шлёт, то чуть ли не по цене самого радио. Через посредников доставка тоже не очень гуманно выходит. Да и в конце концов — мы же для себя, для души это делаем, поэтому паяльник в руки и вперёд! :)

И вот, в начале года, блуждая по инету, попался на глаза проект Ка-Радио. Заинтересовало — вчитался, погуглил варианты решений, идеи. Ну а дальше всё и завертелось.

Весь проект живёт и развивается благодаря энтузиасту Jean-Pierre Cocatrix Ka-Radio на Github
У него на сайте выложены модификации и эддоны под разное железо. Проект регулярно обновляется, нет смысла выкладывать прямую ссылку для скачивания. В частности, готовые файлы для esp32 брать здесь: скачать
Для желающих покопаться в исходниках там же брать и всё остальное — дело в том, что существующая реализация esp32 ограничена 4Мб флэшпамяти (в принципе, есть модификация на 8Мб, но достаточно редкая), и в неё физически не лезут дополнительные библиотеки (IR, bluetooth, FM еtс) т.к. автор постарался сделать прошивку универсальной для поддержки огромного числа возможных компонентов, но при этом места на дополнительный функционал уже не осталось.

Есть хорошее видео на ютубе — я с него как раз и начинал этот проект: Ka-Radio для чайников от и до. В комментариях к видео есть ссылка на дополнительные файлы (схема соединений, прошивальщик, инструкции и т.д.). Там же у автора можно найти схему печатной платы (но можно обойтись и навесной пайкой, что я и сделал в итоге — нет смысла городить огород ради десятка соединений).

По поводу внешнего вида долго не думал — хотелось теплого лампового звука дерева и металла в стиле хайтек (конечно, с поправкой на домашний тяпляп). Примерно в это же время попался на глаза обзор от уважаемого Gdenich — можно сказать, делал по мотивам с небольшими изменениями: mysku.club/blog/diy/69750.html
Могу ещё добавить список из закладок, то что вдохновляло :)

Сейчас, уже после завершения всех работ, могу сказать — как ни странно это будет звучать, но основная проблема была связана не с самим проектом, а с трудностью поиска необходимых материалов (например, того самого листа алюминия нужной толщины и размера). Во времена моего счастливого детства по всему СССР существовала сеть магазинов под названием «Юный техник» — эдакий аналог современного Али, в котором, кажется, было всё всё всё и даже чуточку больше ссылка. Рай для самоделкиных. Там же продавались различные материалы для поделок (обрезки фанеры, оргстекла, дюралий и т.д.). В современном же мире с этим наблюдаются определённые проблемы, так как беглый поиск по Оби, Максидому, Леруа и прочим Авитам мало что дал. И не беглый поиск тоже. Максимум из доступного нашёлся гладкий лист алюминия толщиной 1.2мм по достаточно конской цене за прямоугольник 600х300мм. При том что на переднюю панель хотелось иметь что-то монументальное по толщине 3-4мм. Но иных доступных вариантов не было. Но так наверное даже лучше получилось — двухслойная передняя панель моментально решила проблему с креплением навесных элементов (динамики, энкодер, экран). А остатки листа успешно пошли на второй проект — домашний миниПК из говна и палок на основе платы на i3-7100u с Али.

Корпус

Изготовление корпуса началось с покупки листа фанеры (ссылки на материалы и детали в самом конце). Прямо в магазине сделал распиловку исходя из планируемых размеров радиоприёмника — 3 полосы по 10см шириной (+1 запасная).
Из каждой полосы получится 2 составляющие корпуса — всего 6 шт (т.е. глубина 9см). Дальше размечаем, середина выпиливается электролобзиком, заготовки разделятся. Очень важный момент — т.к. углы корпуса будут скруглены, то остаётся очень мало места для установки угловых винтов. Здесь главное не переусердствовать с обработкой и оценить заранее вариант крепления передней и задней панелей. И ещё, данный вариант изготовления корпуса не очень сложен для повторения, но достаточно растрачен с точки зрения расхода фанеры — середина и обрезки выбрасываются, но, как итог, имеем эффектный бесшовный корпус.


Ну а дальше всё просто. Заготовки смазываются клеем ПВА, аккуратно собираются в пакет (с побором по цвету и выравниванием граней) и зажимаются под чем-то тяжёлым на несколько часов. Ждём пока высохнет.

Т.к. исходная распиловка происходила на промышленном станке, это дало на выходе абсолютно ровные и одинаковые заготовки. В моём варианте вся дальнейшая обработка свелась к скруглению углов шлифмашинкой и лёгкой шлифовке шкуркой 180 всего корпуса. В принципе, можно даже обойтись и без шлифмашинки — достаточно ровно спилить угол под 45гр по всей длине и остальное доработать шкуркой (120, потом 180). Важно не зализывать грани — всё же стиль хайтек подразумевает прямизну линий и острую грань.

По поводу финальной обработки дерева были раздумия — масло (воск) или лак? Но масло мне показалось совсем негуманным по цене для одного раза (Белинка стоит около 800рэ). Так что в ближайшем Ашане был куплен полуглянцевый лак в баллончике за ~150рэ. Им же впоследствии были обработаны алюминиевые панели (после шлифовки). Корпус покрывается лаком в 3 слоя.
Как вариант, можно обклеить корпус кожей заказчика молодого дерматина любой расцветки, но это уже кому что нравится.

Передняя панель

Как я уже писал, хотелось монументальности, но все хотелки разбились о суровую реальность. Я не смог найти в ближайших строительных необходимого материала толщиной 3-4мм для изготовления панелей (наверняка это есть, но поиски займут время, да и цена не порадует). Но в Оби был найден лист алюминия толщиной 1.2мм. Решено! Передняя панель будет двухслойной. Во-первых, это даст требуемую монументальность. А во-вторых, сразу решилась проблема с навесным оборудованием. Лицевая сторона несёт эстетическую функцию, внутренняя — служит для установки винтов и держит на себе все элементы радио (кроме платы).

Лист размечается на 3 заготовки (размеры панели должны быть лишь на 2-5мм меньше внешних размеров корпуса — кому как нравится). В моём случае получилось ближе к 4мм. Надо ещё учесть финишную обработку граней! Алюминий режется легко, главное сохранять ровный пил по всей длине, не царапать и не гнуть поверхность.

Важное замечание! До самого конца обработки и изготовления креплений передние панели склеивать не надо! Только уже в самом конце!

Размечаются скруглённые углы, лишнее откусывается/отпиливается, обрабатывается напильником (пока ещё грубо). Потом одна из панелей (она будет внутренней) прикладывается к корпусу на своё место как можно более точно и обводится изнутри корпуса — нам важно знать, сколько места осталось под винты, где можно сверлить отверстия в металле и куда размещать компоненты.
Для крепления панелей я использовал чёрные саморезы из Оби, выбрал из того что было. Можно на Али заказать по вкусу. На внутренней панеле размечаются 6 отверстий (4 по углам + 2 в середине), сверло 3.2мм. Прикладываем к корпусу, размечаем и сверлим ответные отверстия под саморезы (сверло 2мм).

Берём лицевую панель, ровно совмещаем с внутренней и зажимаем. Дублируем все отверстия. Вся дальнейшая обработка будет происходить совместно, поэтому надо закрепить панели вместе (но не склеивать!) Берём 6 заклёпок (3.2х6мм) и ставим по сторонам. Всё, теперь панели никуда не сдвинутся (можно ещё добавить 2 в месте где будет отверстие под динамики).

Теперь осталось самое важное — размещение навесных компонентов — динамики, экран, энкодер, кнопка питания (да так, чтобы всё это не упёрлось в корпус при сборке) и выпиливание отверстий под динамики и экран. Здесь главное не торопиться, размечать вдумчиво и аккуратно. И проверять, проверять, проверять!

Отверстия легко делаются ручным лобзиком, при этом пилки для металла я не стал покупать — для дерева тоже сгодятся без проблем. Опять же, главное не торопиться, исправить уже не получится! И пилить надо с небольшим запасом на финишную обработку.
Потом сверлим отверстия под энкодер и кнопку питания.

Дальше уже идёт финишная обработка всех граней (напильник/надфиль+шкурка 180), заклёпки снимаются.
Лицевая сторона полируется шкуркой 180 до требуемой кондиции, главное не менять направление движения шкурки и не перегревать алюминий, покрывается лаком в 3 слоя.
На внутренней стороне размечаются отверстия под винты для крепления навесных компонентов. Я использовал винты М3, но это почти на грани для такого тонкого листа — головки должны быть установлены заподлицо! В идеале, искать меньший размер (М2, например). Сверлить и зенковать надо очень медленно и аккуратно — сверло моментально вгрызается в алюминий (лучше попробовать заранее на ненужном обрезке).
Все винты устанавливаются на свои места, зажимаются гайкой через фигурную шайбу. После с внешней стороны я добавил по малюсенькой капельке суперклея на каждый винт (очень осторожно, клей текуч и если попадёт под гайку, то трудно будет снять её). Ждём когда высохнет, гайки и шайбы можно снять.

После этого проверяем размещение навесных компонентов — если что-то не так, ещё есть возможность исправить. Если всё нормально, склеиваем лицевую и внутреннюю панели ориентируясь на просверленные отверстия по углам — либо с помощью клея, либо на тонкую двухстороннюю клейкую ленту. Передняя панель готова!




Задняя панель

С задней панелью всё гораздо проще, т.к. она будет однослойной и в ней будет единственное отверстие (помимо крепёжных) — для внешнего питания. Ещё эта панель будет нести на себе электронную схему (процессор, декодер и усилитель).

В общем, принцип такой же как и для лицевой панели. Размечаем, сверлим, шлифуем шкуркой 180, покрываем лаком.
Приклеиваем крепление под плату (кусок фанеры с 4 винтами М3), крепим разъём микроUSB на термоклей.


Электронная схема

Выше уже была ссылка на Ютуб, там по шагам описан процесс создания КаРадио — от прошивки до настройки.
Вся схема размещена на макетной плате, с обратной стороны сделана разводка проводками (здесь, кстати, ещё разводка под первый вариант на PAM8403, но отличия минимальны).




Финальная сборка

В принципе, на этом всё, потому как сборка заключается установке навесных компонентов, подключении всех разъёмов и привинчивании передней и задней пенелей к корпусу (особое внимание обратить на разъёмы экрана, дабы на коротнуть на корпус). Но на самом деле нет. Потому как на финише столкнулся с рядом проблем — некоторые были ожидаемы, некоторые нет.

Замечания к проекту, улучшайзинг и всё такое

1. Изначально был заказан двухцветный OLED экран 0.96", но, как оказалось, двухцветность эта ни к селу ни к городу, да и размер экрана показался маловат (впрочем, даже на таком малом размере читается всё просто отлично). Исходный софт не адаптирован к этой двухцветности, местами половина текста жёлтая, половина синяя — надо менять код. И ещё, между цветами есть пропуск в 1-2 строки, текст разрезан. В общем, заказал одноцветный (белый) экран 1.3" — всё стало как надо.

2. Кнопка питания — тут скорее моя ошибка (ну или проблемы с пониманием описания принципа работы). Хотелось иметь постоянно отжатую кнопку, но чтобы каждое нажатие имело одно действие — вкл или выкл. Я так понял из описания, что Self-reset Momentary — это то что мне надо. Как оказалось, нет. Питание идёт только пока кнопка нажата и удерживается. Обломс. Заказал новую Locking Latching, но эстетика нарушена. Интересно, есть такие же с тригером?

3. Земляная петля на плате усилителя. В общем, это было ожидаемо, но почему-то верилось что проблем с этим не будет. Будет, ага! Суть в том, что при использовании одного источника питания для платы декодера и усилителя возникает земляная петля по шинам питания и сигнала, на выходе имеем жуткие наводки и треск. Если разнести питание на 2 источника, проблема уходит (слабый шум остаётся, но это скорее сам усилитель фонит, да и не слышно его на фоне музыки). Ролик на Ютубе по этой теме ссылка
Тут есть несколько вариантов решения данной проблемы — использовать DC-DC развязку (B0505S-2W), поставить фильтр по питанию на усилитель, использовать 2 источника питания (ну так себе решение, хотя об этом ниже), попробовать другой усилитель (это ещё в процессе, жду когда приедет HT6872 с Али уже приехал).

В итоге, выбрал вариант с HT6872 на попробовать, и… всё получилось на 5+. Данный усилитель как-то не пользуется большой популярностью вообще (это ещё мягко сказано) и достаточно редок на Али. При этом, по ощущениям, во всём сильно лучше «народного» PAM8403.
В составе имеет два независимых канала, полную развязку по питанию с входными цепями. А на выходе имеем 0 шумов и наводок, да и звучит (опять же по ощущениям) немного лучше. И вся эта радость по цене банки Колы. А так оба модуля практически одинаковы по размерам и своим возможностям.

4. Питание. Интересный вопрос, на самом деле. Существующие адаптеры на 5В выдают на максимуме 2.4А (я так понял, ограничения стандарта). И это в лучшем случае. Китайский чипшит и столько не тянет. Говорят, бывают зарядки на 3А, но я не видел. В итоге, вся схема, по ощущениям, работает на пределе. Любой улучшайзинг (дополнительные компоненты, типа аккумуляторов, другой усилитель) упрётся в пределы возможности этой самой зарядки. Опять, же борьба с шумами — качественного звука от миниатюрных усилителей не получить, другие же требуют питание 12В и выше, т.е. нужен конвертер 12->5. Одно тянет другое, схема меняется — процесс бесконечный.

В качестве заключения

Проект (и этот приёмник и само КаРадио) имеет существенный потенциал для развития. К имеющемуся функционалу легко добавить поддержку ФМ радио, блютус, аккумуляторы, погоду и чего ещё душа пожелает. Библиотеки есть, исходники есть, софт правится. Проблему с недостатком памяти можно решить заменой esp32 на более ёмкую (говорят, умельцы сами допаивают модуль памяти). Но тогда для всей этой радости точно придётся переделывать питание — телефонной зарядки уже не хватит. Либо искать нормальный адаптер на 5В, либо уходить на 12-18В.

Итоговая стоимость (~4000рэ == 62$) разделилась примерно поровну между корпусом и начинкой — скажем так, не очень бюджетно. Но, хобби не имеет цены! Это во-первых. А во-вторых, ещё более сложный вопрос — на мой извращённый взгляд, начинка не соответствует внешнему виду. Не в смысле, что плохо работает. Нет, всё работает просто отлично. Но, как и писал выше, звучит оно примерно на столько, на сколько и стоит. Что можно ждать от усилка ценой в 1$? Спасибо, что живой что вообще работает, и то ладно. Ещё раз, для уточнения — звук не ужас ужас, вполне нормальный, но без изюминки (о хороших НЧ-ВЧ можно забыть, в основном средние).