Redonner du son aux vieux postes

          Après l'extinction du dernier émetteur GO ( Grandes Ondes ), nos postes de TSF hérités du grand père, sont devenus pratiquement muets ! Et pourquoi pas leur redonner un peu de voix et de musique, en ajoutant une carte de réception des Web Radios, discrète, sans pratiquement faire de chirurgie interne  et sans dénaturer ces merveilles pleines de souvenirs familiaux ?  On ecoute les Web Radios sur notre ordinateur ou tablette et là, je vous propose de redonner vie et profiter du son chaud des tubes (lampes) de ces ancestrales merveilles technologiques. Une poignée de composants, bons marchés, du 21 ème siècle sur un morceau de circuit imprimé que l'on pourra aisément dissimuler dans l'ébénisterie du poste, sans pile ni batterie, se chargera de capter nos stations préférées, en se connectant au Wi-Fi qui flotte dans toute la maison, de les décoder, puis d'en convertir les signaux en signal BF directement assimilable sur l'entrée P.U. de la TSF le tout étant alimenté par la tension de chauffage de filament de 6,3 volts disponible sur les loupiottes d'éclairage du cadrant ou sur les fils de l'oeil magique.

          Un ESP32 s'occupe de l'orchestration de l'ensemble et connexion au réseau. Un DAC, dont la qualité est surprenante, transforme les informations digitales en bons vieux sons analogiques. Une carte SD, de faible capacité, contient les identifiants, mot de passe du réseau et assure la demande de l'URL désirée . 

Le matériel et les composants utilisés:

          Le coeur du circuit est un ESP32 - 38 broches.  Il intègre déjà une antenne RF, ainsi qu'un amplificateur de puissance, amplificateur à faible bruit, des filtres, et  le module de gestion de l'alimentation. Avec une très petite surface de circuit imprimé, cette carte utilise des puces Wi-Fi et Bluetooth à double modes en 2.4 GHz par la technologie TSMC 40nm de faible puissance, qui avec les meilleures propriétés RF , en fait un produit sûr, fiable et évolutif dans une variété d'applications. Certains ESP32 intègrent la possibilité de raccorder une antenne externe : ça peut être d'un grand secours si on se trouve loin de la boxe et que l'on veut s'affranchir de répéteurs dans la maison.          Le deuxième élément, de qualité remarquable pour son petit prix, est un DAC (digital Audio Converter ) PCM5102 au format I2S qui offre une sortie audio stéréo, sur des pins pour exploitation externe ou sur un jack 3,5 mm pour y mettre un casque sur 2 volts en RMS . Avec une alimentation de 3,3 à 5 volts il traite aussi bien les signaux AIV, DVD, HTTV ...  Ne pas oublier de faire les ponts pour le tirage à GND et VCC sur les pads H1L, H2L, H4L entre 2 et 3 et sur H3L entre 1 et 2 sur le dos du petit circuit.

          Et comme on a parlé plus haut d'une carte SD, l'élément suivant est un lecteur de carte SD ou micro SD... De faible capacité; en effet seulement 3 fichiers sont dessus, et des tout petits en plus ... On y trouve le fichier d'identification de la boxe et un autre pour le mot de passe ... Si l'on veut garantir une portabilité à cette réalisation, il ne faut pas figer dans le programme les identifiants de connexion: ils doivent être accessibles à tous moments pour modification, suivant le lieu d'utilisation. Le troisième fichier est celui de l'URL de la station choisie. Dans 90% des cas, on écoute toujours la même radio, donc je n'ai pas senti l'utilité de mettre un codeur incrémental ou des boutons poussoirs pour changer de musique. Il suffit d'extraire la carte et de changer l'adresse http de la radio que l'on souhaite écouter ou créer plusieurs carte SD. Deux tensions d'alimentation sont possibles sur ce circuit : 3,3 volts ou 5 volts via un régulateur intégré, ainsi qu'une interface de contrôle de six broches (GND, VCC, MISO, MOSI, SCK, CS), en bus SPI. CS étant le signal de sélection.

          En option, et si vous savez où le mettre sans sacrifier le charme de l'ébénisterie, un afficheur  LCD informe de l'avancement de la synchronisation Wi-Fi au démarrage, et donne les titres et interprètes du morceau joué, si l'URL en envoie les trames... Dans cette création je ne l'ai pas monté, mais je l'utilise dans la Radio Web décrite dans d'autres pages . J'ai opté pour un model 4 lignes de 20 caractères mais si on souhaite un type plus courant, on peut modifier le programme pour un 2x16 ou 2x20... Une interface I2C soudée derrière réduit considérablement le nombre de GPIOs utilisés, puisqu'on a plus que du SDA et SCL à gérer sous une adresse de codage hexadécimal 0x27. Le bus s'occupe même de la gestion du rétro éclairage .

Le package de fichiers pour la réalisation et les exemples qui vont bien:

Web radio (1020.4 Ko)

Un bon Schéma vaut mieux qu'un long  discourt ...

          En bas à gauche, c'est l'alimentation ! Le connecteur 4 bornes est délibérément choisi dans le cas où on aurait à réalimenter un ampli extérieur. Le but étant une facile adaptabilité sur les TSF standards, les points X1-1 et X1-2 vont se relier sur une lampe d'éclairage du cadrant ou sur les fils de chauffage des tubes. Une tension alternative de 6,3 volts est prélevée, redressée via le pont B2 et copieusement filtrée par l'électrochimique C1 (de 3300 à 10 000µF / 25v ) Pour fournir une tension de 6,3 x  1,414 = 8,9 volts sur les bornes X1-3 et X1-4 (pour un usage externe), ainsi que sur le régulateur intégré. Ce dernier, stabilisé par les condensateurs C2-C3, fourni le 5 volts nécessaire à l'ESP32 et à l'afficheur au cas où il est utilisé . Sur l'ESP32 on utilise les GPIOs pour un bus I2c pour le protocole requis par l'interface du driver de LCD; un bus SPI pour l'accès aux fichiers de la carte SD; ainsi qu'un bus 3 lignes  en I2S pour le dialogue avec le DAC PCM5102:

• Un signal Clock pour la synchro
• Un signal de Word ( transmission de mots)
• Un signal de données multiplexées pour la direction, la fonction, les instructions , ou contenus de messages.

          Les alimentations 3,3 volts du support de carte SD et du convertisseur audio sont assurées par le régulateur de la carte ESP32 . Le support de carte SD que j'ai utilisé à l'avantage de concilier les deux alimentations possibles en 5 ou 3,3 volt ; j'ai volontairement choisi le 3v3 qui est plus adapté à certains lecteurs de µSD et qui n'intègrent pas tous les deux tensions .

La réalisation du circuit Imprimé :

          Le circuit imprimé est routé sous Eagle Cadsoft V4.16 en simple face pour rester accessible à l'amateur et réalisé comme je fais d'habitude dans ces pages . J'y ai mis différents formats tels que JPEG, Gerber, HPGL en plus du fichier de travail, pour élargir les possibilités de réalisations. Le fait d'être en simple face oblige l'utilisation de trois straps pour passer GND au dessus des pistes et assurer la continuité ... Le régulateur et ses deux condensateurs sont en CMS (SMD), donc à monter les premiers, puis les straps. Avant le montage du DAC, il ne faut pas oublier les bridges H1L à H4L ... J'ai une telle confiance en moi que je n'ai pas mis de support au connecteur du support de carte SD, ni au PCM5102 . Les quatres trous de montage sont à l'entraxe d'un afficheur LCD 4 lignes de 20 caractères pour le monter côté soudure, si il est utilisé .

La carte SD et son contenu :

          Comme dit plus haut, dans un souci de portabilité, pour ne pas reprogrammer l'ESP32 à chaque déplacement et pour les changements de stations, une SD-card ou Micro-SD contient 3 fichiers texte :

• ssid.txt : c'est l'identifiant de la boxe qui arrose toute la maison ( ex.: Freebox-ABCD02 )
• password.txt : c'est le mot de passe de connexion de la  boxe avec toute la beauté de ses caractères  qui te font recommencer quand tu as fini (Ex.:ABCdefGHIjkLmn2XBL25)
• radio.txt : c'est l'adresse URL de la station à écouter ... Selon ses propres goûts ( Ex.: http://playerservices.streamtheworld.com/api/livestream-redirect/TLPSTR18.mp3 )

         Dans le paquet de fichiers joint plus haut, j'ai placé quelques adresses de stations "QQStation" pour pouvoir démarrer les premières expérimentations et se rendre compte de la qualité du convertisseur. Rien n'empêche de faire plusieurs cartes pré-chargées pour n'avoir que l'embarra du choix . 

Le piston qui fait marcher la machine : Tout un sketch

          Un logiciel relativement simple grâce aux librairies toutes faites qui le composent. Un point assez intéressant est l'utilisation de la carte SD pour "charger" tout ce qui est susceptible de changer au cours d'une utilisation, sans avoir à téléverser un nouveau sketch . Voici l'exemple de lecture du contenu du fichier de la station à écouter: avec en rouge, la phrase magique pour la conversion de 'string' en 'chaine de caractères'.

// Lecture de l'adresse station radio
    File dataFile = SD.open("/radio.txt");

    // Vérifier si le fichier est ouvert
      if (dataFile) {
    // Lire le contenu du fichier
        String data = dataFile.readString();
        const char *station = data.c_str();
        audio.connecttohost(station);
    // Fermer le fichier
        dataFile.close();
      } else {
        lcd.println("Erreur lors de l'ouverture du fichier Station Radio");
      }

          Une librairie remarquable également qui supprime une tâche fastidieuse, c'est Audio.h ! Elle gère le pilotage des instructions et la génération de commandes et des mots en synchronisation pour le bus I2S du circuit PCM5102 ... (Je pense que l'on va en reparler d'ici peu avec "une liseuse" en futur projet ... mais Chuuuut !)

          Rien d'autre auquel nous ne soyons pas habitué côté logiciel. Les commentaires en bout de lignes, décrivent ce que j'ai voulu faire .

Le raccordement sur le vieux poste de TSF :

ATTENTION: Les appareils à lampes fonctionnent avec des tensions dangereuses: Secteur et Haute tension, et des condensateurs qui restent chargés, même après séparation de la source d'alimentation !

          Pour l'alimentation de la carte, après avoir débranché le poste et déchargé les condos accessibles, on déclipse une des lampes d'éclairage cadran et on soude dessus en parallèle deux fils qui vont vers X1-1 et X1-2. Si il n'y a pas d'éclairage cadran on soudera ces fils sur le 6,3 volt du transfo d'alim ou sur les broches du filament de chauffage d'un support de tube . Pourquoi pas l'oeil magique si il est disponible .

          Pour l'audio, nous avons une sortie de carte stéréo qu'il faut mélanger en mono avant d'attaquer l'entrée P.U à l'arrière du châssis . Pour ça on va relier 'le point chaud' de l'entrée, avec une fiche 'banane' aux bornes 1 & 3 du connecteur JP2 via deux résistances 1KOhms / 0,25W ...

          Si le poste ne possède pas d'entrée P.U. , il faut faire un peu de chirurgie et souder les deux résistances sur les deux cosses les plus éloignées du potentiomètre de volume en respectant les masses audio avec JP2 -2 et le point commun des résitances sur l'autre ... C'est facile, il y a de la place dans ces pièces de musée. N'oubliez pas des isolations adéquates si vous voulez éviter des fumées et du remplacement de matériel ...

Pour terminer ...

          Voilà le poste du grand père reparti pour de longues années ... Le son 'chaud' de nos vieilles radios est restitué, mais sans les parasites et avec une largeur de bande passante supérieure à ce qu'il n'a jamais retransmis .  Sauf si l'on écoute du rap ou de la techno, le pauvre il ne va pas supporter ...