Rádio FM à Prova d'Água para Chuveiro com Arduino Nano, RDA5807, LCD Nokia e PAM8403

Componentes e Materiais

Componente	Quantidade
Arduino Nano R3	1
Módulo de rádio FM RDA5807 (RDA Microelectronics)	1
LCD Nokia 5110 3V-5V	1
Módulo RTC Tiny (DS1307 + EEPROM 24c32)	1
Amplificador classe D PAM8403 (2×3W)	1
Conversor DC-DC Step Down LM2596 (Texas Instruments)	1
Bateria recarregável LIR2032 3,6V	1
Resistor 100 Ω	1
Resistor 1 kΩ	1
Resistor 10 kΩ	6
Resistor 100 kΩ	1
MOSFET de potência IRLZ44 (Infineon)	1
Alto-falantes PEIYING PY1010C 60W 4Ω	1
Fonte 12V 3A (recuperada)	1
Capacitores 2200 µF 25V	2
Capacitor 100 µF	1
Lâmpadas LED 3W para substituir halógenos G4 10W	1

Sobre o Projeto

Há alguns anos, comprei uma cabine de chuveiro chinesa com sistema de controle TR028 com rádio. Infelizmente, o sistema morreu completamente. Ninguém conseguiu repará-lo, então comprei outro rádio de chuveiro mais barato. Morreu após cerca de um ano.

Minha família estava acostumada a ter rádio na cabine, então comecei a estudar como esses rádios eram feitos. Dentro do sistema TR028 encontrei um estranho módulo TEA5767. Pesquisas mostraram que é um pequeno módulo de rádio FM barato. Nos resultados, encontrei outro módulo interessante: RDA5807. Muito similar ao TEA5767, mas com RDS, controle de volume e bass boost. Decidi usar o RDA5807 no meu novo projeto.

Pesquisei na internet e encontrei vários projetos usando o RDA5807, mas nenhum atendia exatamente à minha visão.

Minha Visão

• Dispositivo com tela sensível ao toque para garantir construção à prova d'água (usei gabinete com painel touch do TR028 morto).
• Rádio FM
• Vários presets de estações favoritas
• Controle de volume
• Busca automática de estações
• Possibilidade de memorizar estação encontrada
• Relógio para ver a hora atual
• Liga/Desliga
• Controle de luz
• Exibição de informações menores como temperatura interna da cabine, RDS

No Aliexpress comprei RDA5807, Tiny RTC com EEPROM 32kb, PAM8403, LCD Nokia 5110, módulos LM2596 por menos de 10€ e comecei os experimentos.

O que Consegui

• Rádio FM com RDS de 2 linhas (!)
• 6 presets para estações favoritas
• Sintonia automática ou manual
• Possibilidade de armazenar estação favorita em um dos 6 presets
• Controle de volume e bass boost
• Controle de luzes da cabine de chuveiro
• Relógio e calendário
• RSSI (indicador de intensidade do sinal)
• Indicador de modo estéreo
• Liga/Desliga

Como Funciona

• O rádio não liga automaticamente ao conectar a fonte. Isso evita que toque se a energia não for estável ou houver queda. Para ligar pela primeira vez, conecte a fonte e após alguns segundos pressione a tecla de power. O rádio tocará a última estação com volume no nível 03. Modo de operação: controle de VOLUME. Para desligar, pressione a tecla de power. O dispositivo desliga LCD, backlight, amplificador e LED/lâmpada halógena.
• Para buscar estação, escolha modo Auto ou Manual pressionando o botão "Mod". Com "<" ou ">", o rádio busca diminuindo ou aumentando a frequência. Para armazenar, pressione "Mem" e terá 4 segundos para escolher um dos 6 presets.
• Para ver a data atual, pressione a tecla I (info). A data aparece por 4 segundos. Esta parte pode ser otimizada pois usa delay().
• Para ajustar o relógio, pressione e segure a tecla D por pelo menos 2 segundos quando ouvir sinais de fim de hora ou ver os últimos segundos em algum relógio preciso. Solte a tecla D para ajustar para hh.00.00. Se o relógio estava adiantado de 1 a 15 minutos, apenas minutos e segundos serão zerados. Se atrasado de 15 a 1 minutos, minutos e segundos zeram e horas aumentam em 1.

O que Mudaria

• O ressonador do módulo RTC para melhor precisão (mas o ajuste de relógio resolve).
• O LCD 5110 por um maior e mais brilhante, talvez 1,8" ou 2,0" colorido, pois às vezes é difícil ler no Nokia 5110.
• O amplificador PAM8403 por PAM8610 (2×15W) ou TDA7297.

Conclusão

Estou feliz com o funcionamento do projeto. Nenhum problema observado após 1 mês de uso, exceto a precisão do relógio.

Não sou programador, então o código pode ser otimizado. Minha experiência em C/C++ é de cerca de um ano, autodidata. É meu primeiro projeto útil com Arduino e o primeiro que compartilho. Por favor, entendam e perdoem possíveis erros e meu inglês ruim.

Se tiverem dúvidas, não hesitem em perguntar nos comentários ou PM.

Atualização 1: Pequenas atualizações de hardware e software. Hardware: fusível 2A na linha 12V por segurança. Software: adicionada linha 586 menu = 1; para restaurar modo VOLUME ao pressionar power.

Atualização 2: Infelizmente o LCD do meu rádio está morrendo. Busco alternativa barata ao Nokia 5110. Não vou instalar outro 5110 porque é pequeno e difícil de ler. Vou experimentar com LCD TFT 1,8". Vantagens: maior, mais brilhante, melhor resolução. Desvantagens: consumirá mais recursos que são críticos. Sugestões são bem-vindas.

Código

Sketch do Projeto

/////////////////////////////////////////////////////////////////
// Arduino based shower FM Radio Project
// Arduino NANO, RDA5807M, RTC, EEPROM, LCD5110, Thermistor
/////////////////////////////////////////////////////////////////
#include <LCD5110_Graph.h>
#include <AT24CX.h>
#include <Wire.h>
#include <RDSParser.h>
#include <radio.h>
#include <RTClib.h>
#include <RDA5807M.h>
#include <Keypad.h>

#define MAXmenu 4
#define ledPin 13
#define blPin 7

char keys[7][2] = {
  {'L', 'P'}, // LED, POWER
  {'I', 'D'}, // INFO, DISPLAY
  {'1', '2'}, // presets
  {'3', '4'}, // from 1
  {'5', '6'}, // to 6
  {'M', 'm'}, // MODE, MEM
  {'<', '>'}  // down, up
};

byte rowPins[7] = {11, 12, 10, 17, 9, 16, 8};
byte colPins[2] = {15, 14};
Keypad keypad = Keypad(makeKeymap(keys), rowPins, colPins, 7, 2);

boolean bass = 0, dspl = 0, memdisplay = 0, mempress = 0, adj = 0;
boolean ledPin_state, power_state;
int menu;
int volume, volumeOld = 5;
int frequency, frequencyOld;
int txtl = 0, temparray = 0;
int samples[5];
unsigned int status[6];
unsigned long timeprevious = 0, timeprev = 0;

AT24CX mem;
RTC_DS1307 rtc;
LCD5110 lcd(6, 5, 4, 2, 3);
RDA5807M radio;
RDSParser rds;

extern unsigned char SmallFont[];
extern uint8_t signal5[];
extern uint8_t signal4[];
extern uint8_t signal3[];
extern uint8_t signal2[];
extern uint8_t signal1[];

void setup() {
  analogReference(EXTERNAL);
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  radio.init();
  radio.debugEnable();
  lcd.InitLCD();
  lcd.clrScr();
  lcd.setFont(SmallFont);
  lcd.enableSleep();
  power_state = 0;
  keypad.addStatedEventListener(keypadEvent);
  keypad.setHoldTime(1500);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(blPin, OUTPUT);
  digitalWrite(ledPin, LOW);
  digitalWrite(blPin, LOW);
  ledPin_state = digitalRead(ledPin);
  frequency = mem.readInt(201);
  volume = 2;
  menu = 1;
  if (volume < 0) volume = 0;
  if (volume > 15) volume = 15;
  if (frequency < 0) frequency = 0;
  if (frequency > 210) frequency = 210;
  WriteReg(0x02, 0xC00d);
  radio.attachReceiveRDS(RDS_process);
  rds.attachServicenNameCallback(DisplayServiceName);
  rds.attachTextCallback(DisplayText);
}

void loop() {
  if (frequency != frequencyOld) {
    frequencyOld = frequency;
    mem.writeInt(201, frequency);
    canal(frequency);
  }
  if (volume != volumeOld) {
    volumeOld = volume;
    WriteReg(5, 0x84D0 | volume);
  }
  char key = keypad.getKey();
  radio.checkRDS();
  
  unsigned long timenow = millis();
  if ((unsigned long)(timenow - timeprevious) > 600) {
    timeprevious = timenow;
    samples[temparray] = analogRead(A7);
    temparray++;
  }
  if (temparray == 5) {
    float average = 0;
    for (int i = 0; i < 5; i++) average += samples[i];
    printTemp(average);
    temparray = 0;
  }
  
  unsigned long dabar = millis();
  if (mempress == 1) {
    timeprev = dabar;
    memdisplay = 1;
    mempress = 0;
  }
  if (memdisplay == 1) {
    if ((unsigned long)(dabar - timeprev) < 4000) memdisplay = 1;
    else memdisplay = 0;
  }
  
  DateTime now = rtc.now();
  if (Serial.available() > 0) {
    char t = Serial.read();
    switch (t) {
      case 'h': {
        unsigned int hours = Serial.parseInt();
        rtc.adjust(DateTime(now.year(), now.month(), now.day(), hours, now.minute(), now.second()));
        Serial.println(F("Hours")); Serial.println(hours); break;
      }
      case 'm': {
        unsigned int mins = Serial.parseInt();
        rtc.adjust(DateTime(now.year(), now.month(), now.day(), now.hour(), mins, now.second()));
        Serial.println(F("Minutes")); Serial.println(mins); break;
      }
      case 's': {
        unsigned int sec = Serial.parseInt();
        rtc.adjust(DateTime(now.year(), now.month(), now.day(), now.hour(), now.minute(), sec));
        Serial.println(F("Seconds")); Serial.println(sec); break;
      }
    }
  }
  
  printSignalStrength();
  printLines();
  printTime();
  printFreq();
  printStereo();
  printMode();
  printMenu();
  printDate();
  lcd.update();
}

// Funções auxiliares (printSignalStrength, printLines, printTemp, DisplayServiceName, 
// DisplayText, printTime, printDate, printMode, printMenu, printFreq, printStereo, 
// search, canal, Readstatus, WriteReg, RDS_process, ClearRDS, keypadEvent)
// ... (código completo disponível no projeto original)

Símbolos de Intensidade do Sinal

#if defined(__AVR__)
#include <avr/pgmspace.h>
#define imagedatatype const uint8_t
#elif defined(__PIC32MX__)
#define PROGMEM
#define imagedatatype const unsigned char
#elif defined(__arm__)
#define PROGMEM
#define imagedatatype const unsigned char
#endif

imagedatatype signal5[] PROGMEM={ 0xC1, 0xC2, 0xC4, 0xFF, 0xC4, 0xC2, 0xC1, 0xC0, 0xE0, 0xC0, 0xF0, 0xC0, 0xF8, 0xC0, 0xFC, 0xC0, 0xFE };
imagedatatype signal4[] PROGMEM={ 0xC1, 0xC2, 0xC4, 0xFF, 0xC4, 0xC2, 0xC1, 0xC0, 0xE0, 0xC0, 0xF0, 0xC0, 0xF8, 0xC0, 0xFC, 0xC0, 0xC0 };
imagedatatype signal3[] PROGMEM={ 0xC1, 0xC2, 0xC4, 0xFF, 0xC4, 0xC2, 0xC1, 0xC0, 0xE0, 0xC0, 0xF0, 0xC0, 0xF8, 0xC0, 0xC0, 0xC0, 0xC0 };
imagedatatype signal2[] PROGMEM={ 0xC1, 0xC2, 0xC4, 0xFF, 0xC4, 0xC2, 0xC1, 0xC0, 0xE0, 0xC0, 0xF0, 0xC0, 0xC0, 0xC0, 0xC0, 0xC0, 0xC0 };
imagedatatype signal1[] PROGMEM={ 0xC1, 0xC2, 0xC4, 0xFF, 0xC4, 0xC2, 0xC1, 0xC0, 0xE0, 0xC0, 0xC0, 0xC0, 0xC0, 0xC0, 0xC0, 0xC0, 0xC0 };

Esquemáticos

Esquemático do circuito completo disponível na seção de esquemáticos do projeto original.