ultimo aggiornamento 28 settembre 2013

Quello presentato in questa pagina è una nuova versione delle shield che collegato ad una scheda Arduino permette l'utilizzo del modulo sonoro LPM11162 con cui è possibile la memorizzazione e la riproduzione di file audio in formato wave,
Rispetto alla predente versione permette il collegamento di un sensore di temperatura tipo LM35 all'ingresso Analogico A0, e di un potenziometro per variare la tensione in ingresso al'ingresso Analogico A4.   E' inoltre presente un pulsante connesso all'ingresso digitale D7, e un led connesso al pin digitale D6.   La scheda misura 43x59mm
Nello Shield è presenti uno stadio alimentatore, uno di interfaccia per adattamento delle tensioni, tra il processore Arduino e il modulo LPM11162, uno stadio amplificatore, una sezione sensori e I/O.
Nei prossimi aggiornamenti saranno inseriti i programmi che daranno la possibilità ad Arduino di parlare, pronunciando il valore della temperatura o della tensione misurata

NOTA: Se montate il circuito vi prego di leggere anche quanto riportato in questa pagina.

Modello precedente	Nuova versione

LM317LZ Regolatore di tensione regolabile
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

L'integrato LM317L fornisce una tensione di riferimento interna 1.25V tra l'uscita e regolazioni terminali. Questa tensione è utilizzata per impostare un flusso di corrente costante attraverso un partitore di resistenze esterno dando una tensione di uscita VO di:
V_O = V_REF (1 + R2/R1) + I_ADJ R2
Il dispositivo è progettato per minimizzare il termine  I_ADJ  (100mA max) e di mantenerlo molto costante con la linea e di carico. Solitamente, l'errore del termine I_ADJ × R2 può essere trascurato. Per cui il valore della tensione di uscita nel nostro caso sarà:
V_O = V_REF (1 + R2/R1)  → 1.25 (1 + 390/240) = 3,28 V

Il segnale audio analogico in uscita dal pin 9 del modulo LPM11162  è connesso ad un amplificatore con LM386. Questo circuito integrato è molto diffuso perché con pochi componenti esterni è in grado di pilotare direttamente un piccolo altoparlante, il package è un piccolo DIP8 e si tratta di un componente economico.
Lo schema utilizzato nello shield è il più semplice realizzabile.      I pin 1 ed 8 sono previsti per una regolazione del guadagno dell'amplificatore nel range 20÷200.
Se lasciati aperti il guadagno è quello minimo, quindi l'ampiezza del segnale sull'altoparlante sarà 20 volte quella di ingresso sul pin 3, mentre inserendo come indicato nello schema un condensatore elettrolitico da 10 µF l'amplificazione sarà pari a 200.
Al pin di ingresso arriva il segnale audio proveniente dal modulo opportunamente attenuato dal trimmer RV1 da 10K.
Questa attenuazione è necessaria per limitare il valore massimo del segnale ingresso all'LM386 in modo da non far saturare l'uscita. Tramite il trimmer possiamo poi effettuare una regolazione del volume quando necessario.
l condensatore da 47nF e la resistenza da 10Ω in serie sull'uscita dell'amplificatore sono necessari per rendere stabile l'amplificatore come indicato nel datasheet.
C'è poi un condensatore di disaccoppiamento in serie all'altoparlante che costituisce un blocco in corrente continua.

LM 386  Low Voltage Audio Power Amplifier
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

Il modulo audio LPM11162 è un piccolo componente con una memoria flash interna progettato per memorizzare e riprodurre file wave grazie a pochi semplici comandi seriali.
Le quattro linee RX, TX, Busy, Reset sono connesse al processore Arduino tramite uno stadio adattatore di livelli.
L'uscita analogica è collegata all'amplificatore audio di potenza che pilota un altoparlante.
Per la programmazione del modulo si deve collegare un PC e scaricare all'interno del modulo audio i file wave che saranno riprodotti come sintesi vocale.
Una volta che tramite il PC avremo programmato i messaggi all'interno del modulo audio il microcontrollore dovrà soltanto inviare il comando di Play (indicando il nome del file wave da riprodurre) per iniziare la riproduzione del file.

LPM11162 Modulo audio/voce
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

Per la sezione sensori e dispositivi di I/O sono disponibili:

• un pulsante connesso alla porta digitale D7 del processore Arduino

• un led connesso alla porta digitale D6 del processore Arduino, il led è connesso ad una resistenza limitatrice.

• Possibilità di collegare un sensore di temperatura LM35 alla porta Analogica A6 del processore Arduino.

• Possibilità di collegare un potenziometro porta Analogica A4 del processore Arduino.

Per la lettura della porta Analogica si userà Il comando analogRead () che converte la tensione di ingresso, 0 a 5 volt, in un valore digitale tra 0 e 1023. Ciò viene fatto da un circuito all’interno del Arduino chiamato analogico-a-digitale o ADC .

Funzionamento del sensore di temperatura.

l sensore LM35 si presenta con 3 terminali: uno per l’alimentazione, uno di massa e uno per l’uscita della tensione proporzionale alla temperatura rilevata che è pari a 10 mV per ogni grado centigrado, ed è calibrato in gradi Cesius.
Per trasformare la tensione letta si può utilizzare la formula

temp = (5.0 * analogRead(tempPin) * 100.0) / 1024;

Si consideri che con un campionamento a 10 bit, Arduino ha una risoluzione in tensione di circa 5 mV, e considerando che LM35 fornisce 10 mV per ogni grado centigrado la massima precisione che si può ottenere è di mezzo grado

LM 35 Sensore di temperatura di precisione
	Codice RS  533-5907
Piedinatura	Datasheet

Funzionamento del potenziometro.

Ruotando l’albero del potenziometro, si cambia la quantità di resistenza su entrambi i lati del pin centrale del potenziometro. Questo cambia le resistenze relative tra il pin centrale e dei pin  esterni, dando una tensione diversa all’ingresso analogico.
Quando l’albero viene girato completamente in una direzione, non vi è resistenza tra il pin centrale e il pin collegato a GND. La tensione al pin centrale è quindi 0 volt, e analogRead () restituisce 0.
Quando l’albero viene girato tutto nella direzione opposta, non vi è resistenza tra il pin centrale e il pin collegato a +5 volt. La tensione al pin centrale è quindi di 5 volt, e analogRead () restituisce 1023. Per cui analogRead () restituirà un numero tra 0 e 1023 che è proporzionale alla quantità di tensione applicata al pin A4.

Files formato EAGLE

Per chi usa il programma EAGLE per disegnare i propri circuiti, ho creato il simbolo con il modello 3d, per ulteriori informazioni vedere la pagina di istruzioni.