[액티비티_시작품]FM 오디오 송신기(FM Audio Transmitter)

[FM 오디오 송신기 시작품 사진]

FM 오디오 송신기 시작품 제작 의뢰를 받았습니다.

요구되는기능은,

오디오를 FM 방식으로 전송하며,

주파수를 설정할 수 있고,

USB를 통해 전원을 제공받는 구성입니다.

해당 요구사항을 정리하여 하드웨어 시스템 블록을 구성했습니다.

3.5 파이 폰-잭으로 입력 받은 오디오를,

FM TRANSMITTER IC를 거처,

U-HUB V1 허브-모듈이 FM TRANSMITTER IC를 제어하여 FM 방식으로 전송합니다.

3개의 푸시 버튼을 통해 FM 주파수 변경 및 선택하고,

U-HUB V1 허브-모듈이 스위치를 입력받아,

4 자리 7세그먼트로 주파수를 표시합니다.

7세그먼트 제어를 위한 MCU I/O 수를 줄이기 위해

I2C I/O EXPANDER IC를 사용하고,

7세그먼트의 각 자리에 해당하는 공통단자는 U-HUB V1 허브-모듈의 I/O로 처리합니다.

구성한 하드웨어는

푸시버튼에 디지털 입력 3개,

FM transmitter IC와 디지털 입/출력 2개(I2C),

I/O expander IC와 디지털 입/출력 2개(I2C),

7세그먼트에 디지털 출력 4개로 U-HUB V1 허브-모듈의 I/O 11개를 사용했습니다.

[FM 오디오 전송장치 하드웨어 시스템 블록]

각 요소에 해당되는 주요 부품을 선정했습니다.

중앙제어장치는 U-HUB V1 허브-모듈로,

FM TRANSMITTER IC는 KT0803L로,

I/O EXPANDER IC는 PCF8574로,

4 DIGIT 7 SEGMENT는 SND340B를 선정했습니다.

[FM 오디오 전송장치 부품 선정]

PCB는 2종으로 FRONT PANEL BOARD과 MAIN BOARD로 구성했습니다.

[FM 오디오 전송장치 PCB 레이아웃]

FM TRANSMITTER IC를 제어는 오픈-소스를 참고했습니다.

아두이노 오픈-소스는 참 편리합니다.

제가 참조한 오픈-소스는 Xantorohara님의 라이브러리입니다.

*XantoKT0803 라이브러리(링크)

구글에서 "XantoKT0803"을 검색하시면 GitHub 자료나,

"KT0803"을 검색하시면 다양한 자료와 동영상을 얻을 수 있습니다.

주의하실 점은 KT0803은 I2C로 제어되지만, 아두이노에서 제공하는 Wire 라이브러리로는 정상적인 제어가 되지 않았습니다.

XantoKT0803 라이브러리는 일반 디지털 I/O 핀을 I2C로 설정해서 사용하는 방식으로 써보니 예제도 훌륭하고 잘 동작합니다.

제작한 PCB는 다음과 같습니다.

4자리 7세그먼트 보드 전면 외형입니다. FM 주파수가 87.5~108.5MHz 범위를 갖도록 4자리 세그먼트를 사용하고 소수점을 표시했습니다. 제품 특성 상 세그먼트는 작은 사이즈를 선택했습니다.

[FRONT PANEL BOARD 외형 - FRONT]

4자리 7세그먼트 보드 후면 외형입니다. I2C 7세그먼트 드라이버 IC를 썼다면 핀이 더 간소해졌을 텐데 해당 IC 패키지가 너무 커 작은 보드에 들어갈 수 없었네요. 대신 I/O Expander IC를 사용하고 공통단자는 직접 제어하였습니다.

[FRONT PANEL BOARD 외형 - REAR]

U-HUB V1 허브-모듈을 장착하기 전 메인보드 외형입니다. U-HUB V1 허브-모듈에 필요한 제어회로가 모두 내장되어 있어 메인보드가 부품이 거의 없어 보입니다. 우측 상단에 FM transmitter 회로와 우측 중간에 3개의 푸시버튼 스위치가 위치해 있습니다. FM 안테나는 테스트를 위해 스프링을 사용했습니다.