A grande richiesta pubblichiamo una semplice e didattica applicazione audio. Molti lettori ci hanno chiesto, infatti, se era possibile registrare o riprodurre dei suoni audio con ESPertino. La risposta è si. La durata del campionamento dipende, ovviamente, dalla memoria RAM disponibile nella MCU. Per grosse quantità di dati è conveniente utilizzare le SD esterne. Il dispositivo presentato in questo articolo usa la memoria interna dell'ESP32 e si avvale dell'ADC e del DAC.

Introduzione

Oggi si sente molto parlare di registratori allo stato solido. Si tratta di dispositivi che usano la tecnologia a stato solido per registrare e conservare le informazioni audio. Tale modalità permette di acquisire e riprodurre i segnali audio sotto forma di dati digitali, consentendo una successiva e semplice gestione. Tale tecnologia, se ci pensiamo bene, è più alla portata di mano di quella analogica. E' sufficiente, infatti, memorizzare il segnale audio in tante celle di memoria, campione per campione, tramite acquisizione ADC, per poi riprodurle dallo stesso supporto con una riproduzione DAC, senza utilizzare supporti meccanici in movimento o in rotazione. L'insieme delle informazioni viene letto e riprodotto, cella per cella, come avviene per un nastro magnetico, ma in questo caso l'intero processo è digitale.

ADC e DAC

Il concetto di ADC e DAC è chiaramente illustrato in figura 1. Se parliamo attraverso un microfono, il segnale prelevato alla sua uscita è caratterizzato da una forma elettrica analogica. Le varie parole o musiche acquisite dal trasduttore sono convertite in equivalenti segnali elettrici di diversa entità. La conversione analogico-digitale, l'ADC, consiste nel trasformare tale segnale analogico, continuo nel tempo e con infiniti valori, in una sequenza di dati numerici, gestibili e memorizzabili facilmente nella memoria di elaboratore. Purtroppo c'è una piccola perdita d'informazione, in quanto la memoria non è infinita e la bontà del segnale deve essere necessariamente ridotta. Il DAC si comporta esattamente al contrario. Converte, infatti, un segnale digitale in uno analogico. La rete è stracolma di letteratura a riguardo e una semplice ricerca su Internet consente di trovare migliaia di argomentazioni. E' inutile, pertanto, ripetere gli stessi concetti, in questa sede.

Figura 1: ADC e DAC

Il registratore con ESPertino

Nel corso dei precedenti articoli basati sulla scheda ESPertino, molti lettori hanno espresso il desiderio di vedere pubblicati consigli o istruzioni che dessero la possibilità, quanto meno, d'iniziare a trattare questo importante argomento dell'elettronica. Il nostro registratore, come dice il titolo, è realmente minimale. Lo scopo della presente pubblicazione è, infatti, esclusivamente quello didattico. E, inoltre, costituisce una delle tante idee che si possono seguire per lo scopo prefissato. Le caratteristiche del recorder sono le seguenti:

• Uso di microfono a condensatore;
• Durata della registrazione: 1,35 secondi;
• Risoluzione della riproduzione: 8 bit (è la risoluzione del DAC dell'ESP32);
• Frequenza di campionamento: 22 Khz.

Il microfono

Per il progetto si è utilizzato un piccolo microfono a condensatore, provvisto di due terminali. Il suo costo è davvero irrisorio, si trova anche per meno di due euro. Lo schema di cablaggio prevede la connessione a una fonte di alimentazione. I 3.3V di ESPertino vanno più che bene per lo scopo. Il microfono deve essere preceduto da una resistenza di polarizzazione in modo da limitare il flusso di corrente e porre a metà quadrante di lavoro la sua tensione di uscita, a riposo. Nel nostro caso abbiamo utilizzato una resistenza da 10 kohm ma è bene controllare effettivamente la tensione a riposo, da caso a caso. Essa può, infatti, risultare diversa a seconda del tipo di microfono in possesso. La figura 2 mostra tale dispositivo, assieme al relativo schema di collegamento e ai due grafici della risposta, sia in regime statico che dinamico. Si preferisce, solitamente, collocare la tensione del segnale audio a riposo a metà strada (ossia tra 0V e VCC) in modo che esso possa oscillare liberamente senza eventuali clipping che potrebbero produrre indesiderate distorsioni. Le misure dei dati e dei relativi grafici sono stati prodotti con il PoScope Mega1.
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